銀河遼のブログ一覧

昨日のＢｌｏｇ「マツダ技報を見ていると気づくことも在る」ですが、加筆した分を赤い文字で示しましたので、もし興味がある方がいらっしゃいましたら読んでみてください。

これからも加筆、変更などを行った場合は赤い文字でその場所とすぐに判るようにして参りますのでよろしくお願いいたします。

上の図は前のＢｌｏｇにもアップしたＭＡＺＤＡ技報に出ているスカイアクティブ１．５Ｄのシステム図だが、これを、下の２．２Ｄの図と見比べてみれば、気になることも在る。



最も異なるのはターボチャージャーとＥＧＲであるが、ターボチャージャーは主にコストダウンのために１．５Ｄは簡素化されたものと推測できるが、ＥＧＲはむしろ改良されたものに見えるのがいかがだろう？２．２Ｄで起きたことを改良しようとしている様に見えるのだ。

私が今回ＭＡＺＤＡのＥＧＲをテーマにしていることにはいくつか理由が有って、この「みんカラ」でもスカイアクティブディーゼルの不具合が報告されていて、どうやらそれはＥＧＲ周辺の問題が大きいと感じているからでもある。

特に１．５Ｄの不具合として散見するノッキング的な現象として書かれている不具合や、２．２Ｄでは吸気系のマニホールドやポート部でのカーボンの堆積によると考えられる性能低下などは、何れもスカイアクティブエンジンのＥＧＲのデザインやレイアウトに起因するる現象と言っても差し支えない物だと私には思える。

ＭＡＺＤＡのコールセンターなどに聞いてみても、開示してもらえる範囲は限られていて、　残念ながら技術的な核心部分はなかなか答えてもらえないのです。

数日前に私の別のＢｌｏｇにデミオディーゼルのＡＴ車のオーナーと言う方から書き込みが有り、これまで数回、走行中エンジンストール（振動を伴うパワーダウン）に見舞われたという趣旨の内容で、ディーラーなどの対応ではエキゾーストバルブスプリングをバネレートの高いものに交換することを推奨しているとか、原因はＥＧＲからのカーボン塊がシリンダー内に進入し、排気バルブとバルブシートに挟まれて起きるシール不良でエンジンがストールに至っているのではないか？等と書いてありました。

車としては初期のものに頻発する傾向が有るようですから或いはバルブスプリングを強化したものが私の購入した頃には出荷されているのかもしれませんが、6ＭＴの車ではその現象は起きていないらしいとも書いてありました。

時系列的に考えると、２．２ＤのＥＧＲの接続付近のインテークマニホールド付近から吸気バルブまでの間に堆積するカーボンが看過できないレベルに達することが有り、ＭＡＺＤＡは１．５Ｄで主たるＥＧＲをＤＰＦより後ろに置き、インタークーラーはエンジンを冷やすクーラントを用いて冷やし過ぎないようにした上、ターボチャージャーの直前で吸気経路に繋ぎ、ＰＭを殆ど取り除いた排気ガスを還流させることでインテークマニホールドにカーボン煤があまり回り込まない様に工夫したものと考えられます。

しかし、冒頭にアップした図にはＨＰ－ＥＧＲというＰＭがたっぷりと含まれる環境中にもＥＧＲが置かれているのが解ります。

これはどうしてなんでしょう？

おそらく急激なアクセル操作で瞬発的な加速を行う時等に必要なだけの低酸素ガスをＬＰ－ＥＧＲだけでは供給しきれなくなる時に、このバイパスされたレスポンスの良いＨＰ－ＥＧＲを用いなければ、加速時の過渡的なＮＯｘの排出をコントロールできなかったのではないか？と想像しました。


実はそのことをＭＡＺＤＡのコールセンターに電話して聞き質したのですが、回答できる範囲外の質問ですので回答はご容赦ください・・・とのことでした。

更に私は、ＨＰ－ＥＧＲから出て来るカーボンの塊の出所は、可動部品である、その回路を開け閉めするバルブ付近から発生しているのではないかとも言って、その対策のアイディアも伝えました。

もちろん「私が考え付くことですからＭＡＺＤＡさんは当然試されたかもしれませんが」と前置きしたうえで、サイクロン式捕集装置を設置したらどうかと言ってみました。

微細な数ミクロンサイズのＰＭはサイクロンでは分離不可能であるかもしれませんが、堆積して数ミリのサイズに成長したカーボンの塊が悪さをしているのであれば、サイクロンが有効ではないか？という事です。

まあ、ＭＡＺＤＡが真剣にそれを検討してくれるか？すでに検討済みか？解りませんし、なるべく付加物なしで済む解決法を選びたいでしょうから、たぶんスカイアクティブディーゼルエンジンのＥＧＲ回路にサイクロンが採用される可能性は殆ど無いでしょう・・・・笑。

そこで、私は運転者にＥＧＲ回路やインテークマニホールドに堆積するカーボンの堆積速度を遅くする行動を選ぶことは出来ないのか？を少し考えてみました。

私の考えでは、低回転域からの唐突なフルスロットル等の素早いアクセルの踏み込み操作ではＤＰＦの後ろにあるＬＰ－ＥＧＲのガス吸入口から入った低酸素ガスがインテークポートまで届かないうちにエンジンは回転を上げてしまうため、それまで低回転であったことでＥＧＲに回せる排気ガスその物が少なく、ＮＯxを抑制できるだけの低酸素ガスの供給が間に合わなくなることになります。
そう言う場合の対策としてマフラーの前にはシャットバルブを設けて排気ガスのほぼ全量をＬＰ－ＥＧＲに回せる仕組みが設けられているのですが、それでもコンマ数秒～1秒程度は間に合わないのでしょう、それゆえ高圧のＨＰ－ＥＧＲを使う他ない状況になると思われます。（エンジンの排気総量からすれば僅かな瞬間的高ＮＯx排気ガスの排出であるはずですが、ＭＡＺＤＡの技術陣はそれにもしっかり対策したと言え、ＶＷなどとの対応と違って非常に真摯な対応と思えます。）

そのような推測から唐突なアクセルの踏み込みが最もＨＰ－ＥＧＲの作動を促すと考えられるので、先ずそういうことを極力避ける事が有効ではないかと思いました。

それを考えると６ＭＴのデミオディーゼルは、そうした一昔前なら盛大にノッキングを起こしてしまう様なアクセル操作でも、ノッキングをさせない様なエンジン制御（無理な条件では燃料を多く噴射しないというフライバイワイヤースロットル制御の恩恵）が有り、エンジンストールに繋がるカーボンの堆積と剥落は起きにくいのだと気づきます。

私の６ＭＴ運転方では、強い加速をしたいときにはシフトダウンして、３０００ｒｐｍ以上の回転域に入れてからスロットルを全開にしますが、実際にそういうケースは極々少なく、平素省燃費運転を心がける私は、あまり急加速などせず、せいぜい１段ギアを下げて少しづつアクセルを踏むことで加速していることに気づくのです。

その結果、ＨＰ－ＥＧＲがあまり作動せずに済んでいるのではないだろうかと思えました。

それに比べるとＡＴではどんな状況でも車がギアを自動選択してくれるため、低速の高いギアからでも深いアクセル操作さえすれば良いから、ついつい急激なアクセル操作をしてしまう頻度が高いとは考えられないでしょうか？自分でシフトダウンしなくては素早い加速ができないＭＴに比べ、アクセルを踏むだけで事が済む簡便さがＡＴには有る為、ＨＰ－ＥＧＲを作動させてしまう機会が増えるのではないか、という事です。
特にＤＰＦ再生中に急激なアクセル操作を行うと、ＤＰＦ再生のために排気バルブが閉じる寸前に燃料を追加噴射する為、もろにＨＰ－ＥＧＲのパイプ内に生ガスとＰＭたっぷりの不完全燃焼ガスが入ってきますから、カーボン堆積を加速度的に進めそうです。（これは6MTでも同じでしょう）

それらのことを考えていると、スカイアクティブディーゼルのアクセルレスポンスがダルに設計されていたことも納得できるのです。レスポンスの良いスロットル系は理想であり、それをＭＡＺＤＡが知らない訳もないでしょう！？決してレスポンスの良いスロットル系が作れないわけではありません。ＭＡＺＤＡとしては急激にスロットルを開けるのはバイパスＥＧＲの使用頻度が高くカーボンを堆積させやすいことを知っていた為に、敢えて採った措置ではなかったか？と思えて来ます。（当たり前か！）

更に言うなら、i-ＤＭなるおせっかいなドライバー再教育システム（ちょっと言い過ぎか？）も、そうしたＭＡＺＤＡのクリーンディーゼルの性能をを長く安定して発揮できるようにするためにドライバーに車を最大限にいたわる運転法を指導して、早期に性能低下などが起きない様にする為の布石の一手ではないかと思えたりもする。（例えＭＡＺＤＡと言う企業にとって良いからと言うことが動機であったとしても、交通安全、環境、省燃費、車の長持ち等、およそ良い事ばかりだから許されると言えるだろう。）
何しろ、エンジン機関は5年間10万ｋｍ保証を謳っているのだから、そこまでトラブルを出さない様にしてもらうにはどうしたら良いか？ＭＡＺＤＡも考えた末の事でしょう・・・。

長く性能を維持するためにも、急加速はせず省燃費運転を心がけるべし・・・・と言う落ちでした。（従ってスロコンは外そうと思う・・・・。）

皆様・・・・如何ですか？どう思われますか？

上の画像は設計したゲートマスクと、取り付けた状態です。



上の画像は違う角度からの画像で、マスクは閉じていて、標準の流量より約5％少なくなる程度の穴の大きさにしてあります



上の画像は、ゲートマスクを上方向へスライドさせたところです。見えているエアーフローセンサーは以前手加工で入り口を広げたものをモデリングしたものです。（下の画像は実物）



コントロールワイヤーを使って運転席からゲートマスクを上下させる構想でホットフィルムワイヤーセンサーが普段は5％少ない空気量を感じるようにやや空気の流入口を小さくしてありますが、運転席からの操作でマスクを引き上げて、センサーには流量が15％～20％多く見えるようにします。

コントロールワイヤーはアクセルペダルに繋いで、アクセルを50％以上踏み込んだ時にゲートマスクが開くようにしたいところです。

またゲートマスクの四角い穴の下端は切り取って、過渡特性に問題が起きないような連続比例変化する形にした方が良いと思っていますので、実際にはテストして切り取ってしまうかもしれません。

下の画像のように、切り取ってある方が良いでしょう　（8月30日追加）



ここの所、無改造のエアーフローセンサーと入り口を拡大してエアー流量を大きく見せるエアーフローセンサーを交互に使ってみて、パワーの出方が異なることを感じているので、それを運転条件によって自在にチェンジできるような部品を作ろうとしているわけです。

電気的にやる方がスマートとは思いますが、私にはそれが出来る環境や友人がいないためこんな物理的な方法を考えたわけです。（フライバイワイヤー式スロットル制御のデミオに、前時代的ワイヤー式スロットルを追加するという、それは殆ど暴挙と言って良いものです。）

目的は燃料の噴射量制御に使われる吸入空気の量を偽装して、普段は省燃費運転をするので、燃料噴射量は標準より更に少なめにして、アクセルを深く踏み込んだ時だけ標準より多い燃料噴射を行ってトルクとパワーを楽しもうというものです。

このような方法ではＥＧＲの還流量減らすことは出来ないため、増えた燃料の影響でＮＯｘを増やすことは無いでしょうが、ＰＭはやはり増えてしまいますね。基本的にガソリンエンジン程空燃比に厳密ではなく、やや酸素リッチな燃焼であるはずなので、燃費の悪化とＰＭの増加ぐらいがデメリットという事になるでしょうか？ＭＡＺＤＡがリッター30ｋｍと言う燃費を発表するために選んだ省燃費性能を一時的に諦めて、ポテンシャルとして持っていた強力なパワーモードに移行するための手段という事になります。

従って次に私がチャレンジすべきはＥＧＲ還流量を任意に減らせる方法という事になりますね！！そうすればフレッシュエアーを多く吸い込むため、より多い燃料を燃やすことが出来ると考えるからです・・・・笑。おそらく排気ガス還流量をやや減らしたとしても、適切に燃料を増やせればＮＯｘの増加も殆ど起きないはずなのです。（下の画像は　マツダ技報No32より）

しかし・・・・こうしたチャレンジも、すべて自己責任の世界です・・・・。




※ホットワイヤー（ホットフィルム）とは、抵抗の大きな金属線に一定の電流を流すと発熱するが、その温度は、周囲の空気に冷やされて変化する。
周囲の空気が速く流れればさらに冷え、殆ど流れていなければ高い温度で変化しない。
一定の断面積を持つパイプの中を流れる空気による冷却能力は、そこを流れる空気の流量によって比例変化する為、発熱する金属線が流れる空気の温度に対しどれだけであるかが解れば、そこを流れる空気の量が正確に計算できることを利用してセンサーとして成立させている。
ホットワイヤーの原理はは直接温度を測るのではなく、素早い応答性の為温度に対する抵抗値の温度ドリフトによって変化する電圧を信号として利用しているが、被覆の無いワイヤーは付着物によって空冷効率が次第に変化してしまうため、あらかじめ樹脂等でワイヤーをコートして経時変化を少なくしたものをホットフィルムセンサーと言う。

気付いている方も居るかもしれませんが、私はＢｌｏｇを投稿してからも、何度か手を入れて文章をブラシュアップするのが普通です・・・。

様々な内容をＢｌｏｇに書いてアップしていますが、同じ内容の文を、以前からある自分の他のＢｌｏｇにもアップしています。

それと、Ｂｌｏｇに書いた文章すべてという訳ではないですが、集めて纏めてみようと思っていることもあって、文章をより明確にする為や誤植や誤りのない物にするために見直すのです。

一昨日アップした「複雑な思考は言語を用いて行っている」と言う文も、数回書きなおした物が今アップされています。

まあ、最初から充分見直して、これで良いと思った時点でアップすれば済む事のように思われるかもしれませんが、不思議なことに、たとえ自分でそう思えた文でも、後で読み返すと修正すべき点に気づくものなのです。
恐らく自分の作文力が不足しているためと考えられますが、ある程度時間をおいてから読み返さないと自分では気づかない部分が有るように思います。

過ぎたお願いと思いますが、もし、私のＢｌｏｇを読んでみようと思って下さる方が居るとしてですが、この次からはぜひアップロードした日の数日後に読んでみていただきたいと思ったりします。

きっと、アップロード直後より更に理解しやすくなっていると思うし、書き忘れていたことなども加筆され、私の言いたかったこともより鮮明に理解できる文になっているのではないかと思います。

全文を熟読して下さる方は非常に少ないと承知していますが・・・・。

感覚表現の様な単純な発言は、思考回路をあまり使うことなく発せられると思うが、論理的考察を脳が行う時や、文章に綴る時には言語によって記憶し定着させる。更に数的な事柄で論理的解説を試みるには数字や文字が不可欠なのである。

人間が複雑な思考をする際、言語や派生した数字、文字、そして記号、図、等を用いている中で、言語以外は世界的にほぼ共通化されているが、言語は多種多様であり、また個人的な語彙の量や世界の数多の言語における語彙には大きな差が有り、「〇〇語では表現できない」と言った問題が多く発生するし、同国人同士であっても知らない言葉が出てくれば聞き手（読み手）には理解不能となってしまう。

過去の偉大な文明を遡ってみると、シュメールやエジプト、インド、中国と、それぞれ文字の存在があり、文字と言語の発達抜きに地球人の文明は語れないことが解る。

つまり、人間は言語と文字や記号、図などで記録を行う事で高度な文明を築くことが出来たと言える訳で、とりわけ言語能力は集団で行動する際、絶大な役割を果たしたと推測できるのです。

私はそうした歴史に想いを巡らす時、2013年にＯＥＣＤ（経済協力開発機構）が行った「国際成人力調査」の結果を語らずにはいられなくなる。

16歳～65歳の成人約15万7千人を対象としたその調査によれば、先進の24ヵ国と地域の中で、日本人は「読解力」「数的思考力」でトップであったと報告された。（関連情報ＵＲＬを参照ください）

この調査は各国の言語の持つ特徴を加味したものではない。と言うことから推測して、日本語と言う言語が世界のさまざまな言語の中にあって、決してハンディキャップがある言語では無く充分に洗練された言語であると言うことを示していると思えたのです。

その調査の目的は、言語のポテンシャルを調べるものではなく、むしろ国としての教育環境やそれぞれの国の持つ伝統的な常識や国民性などによる認識能力を調べ、当該国に改善に役立つ知見を与えるという事であったようです。

私にとって、その結果は非常に興味深く、驚くべき事柄を明らかにしたものだったのです。

そのなかでも私が最も関心を持ったのは、隣国、大韓民国のスコアです。韓国は日本以上に学歴社会であり、受験教育に偏っていても就学率の高さから文盲者が殆どいないと言う日本と似た傾向のある国にも拘らず、同じ調査で24か国中の平均以下であり、特に高度に複雑な文章における読解力では「読めても理解出来ない」という現象が起きていると言われ、最低レベル圏であったことです。

その理由を私なりに考えると、戦後、韓国政府が漢字教育を捨て、（日本語で言えば、ひら仮名だけですべてを表記することと同様）ハングルだけを国民に教えることにした教育政策の結果であるように推測出来て、(もちろんそれだけではないと思うが）言語と文字の文化が「読解力や理解力」に与える影響が決して少ないものではないことを雄弁に語っていると思われたのです。

ＯＥＣＤの行った調査と解析では、平均値として、日本人は高い読解力や数的思考力を持つという結果になりましたが、日本の文化の多くが物事を深く追求し、粘り強く高めて行けるのも、そうした物事の判断力や継続力に繋がる知性が、それぞれの親たちが持つ理解力に根差した思慮深さに源を発するものと言えるのではないか？そしてそれは言語の持つ可能性を十分に引き出せる、「表意文字である漢字と日本人が発明した仮名とカタカナという表音文字の混在する文字文化の功績も含まれる」と言っても良いのではないか？と思われるのです。

明快に事象や心持ちなどを書き表せるという言語文化は、「正確な記録を資産として残せる」ということであり、その行為こそが複雑で精巧な思考と伝承を可能にして、文学や高度な技術文明を育むことに繋がっているのではないでしょうか。

文章を書き、読み解くという力が日本人の力の源になっているのではないか？もしそうであれば、こうしてＢｌｏｇを書き記すことも、強ち「自己満足にしかならない」とは言い切れないのかもしれない。

だから・・・という訳でもないのですが、あと何年続けられるかは解りませんが、自分の脳の活性を保つためにも、優れた言語である日本語の恩恵に感謝しつつ、溢れ出る自分の思いや考えを、こうして文章を綴るという活動にして、生きている限り、続けようと思うのでした。