火曜日

F650GS 燃料エンリッチャー検討 (吸気温度センサー騙し、ブースタープラグもどき自作検討、その2



さて、どうやって気温をごまかしましょうか(理屈の続き)

F650GSの吸気温センサーにはNTC型サーミスタが使われています。温度が上がると対数的に抵抗値が下がっていきます。

さてどういうカラクリで気温を綺麗に誤魔化すか…です。まずブースタープラグの言うところの燃料6%エンリッチをとりあえず目標にしてみます。

ちなみに6%増量は何を意味するか…
空燃比1:14.7は理想空燃比と言われています。6%燃料を増量するとどうなるかといいますと、空燃比が1.06:14.7、つまり1.00:13.8になります。この13.8は出力空燃比と言われています。一番トルクの出る空燃比ということになっています。ブースタープラグはこの空燃比13.8を狙ったものと思われます。

空気密度を6%多く見せるには気温を15度ほど低めに見せてやればよいわけです。ではこのセンサーで15度低く見せるには抵抗値をどう誤魔化せばよいかという話になります。ここはセンサーによってごまかし方が変わってきます。

以下の例はTDKのNTC型センサーによるものです(車載のセンサーとは定数が異なりますのでご参考ということで)。

青い線は標準のセンサー特性カーブです。ある気温における抵抗値を、それよりも15度低い時の抵抗値に見せかけてやるためです(仮説)。赤いカーブが目標になります。
NTCサーミスタ抵抗値は対数的にカーブしますので、固定抵抗値で下駄を履かせてもうまく行きません。特定の温度ではピシャリと合わせられますが、気温が変わりますと大きくずれていってしまいます(みどりの線が20度で+6%に合わせて固定抵抗を直列に挿入した場合のカーブになります)。

対数的に変化するカーブにコンスタントな下駄を履かせるのなら、対数的に変化する下駄を履かせる…簡単に言いますと、同じように対数的変化を見せるサーミスタ−を直列に並べるっていうのが現実的な策です。オレンジの線はこのTDKのサーミスタ−を2個直列に並べた場合の想定カーブです。だいぶ狙いの赤い線に近づいていることが見てとれます。


この固定抵抗直列パターンと、同じサーミスタ−2個直列時の空燃比はどう見えるかを見てみます。



青線はサーミスタ2個直列時、赤線は固定抵抗直列下駄時のカーブです。

先のグラフから値を目で拾っているので綺麗なグラフになっていませんが、サーミスタ2個直列下駄方式では、全温度域でほぼ同じ空燃比を維持しているのがわかります。一方固定抵抗直列下駄方式では狙いのポイントでは狙い通りの増量になっていますが、温度が変わりますと見ての通り大きくずれていきます。ブースタープラグがオリジナルのサーミスタ−を必要とするのは恐らく上記が理由であると推測できます。この辺の計算結果はブースタープラグがHPで言っているのと同じ結果になっています。

さて、理屈の見えたところで実車に付いているサーミスタ−はどういう特性なのかを把握する必要があります。WEBでいろいろ探してみましたがデータシートが見当たりません。ならば実験で求めてやろうという計画です。

で、図ってみました。


この後、お湯だの水だの氷だのを準備し、5度間隔で抵抗値変化を測定。



流石に家庭では氷点下の特性は実測できませんでした。そりゃ唯一の低温設備が冷蔵庫ですので…その先はソフトウェアに予測線を引いてもらいます。
で、このグラフからサーミスタ−2個直列モードにすると、どうなるかというと(めんどいので一気に結論へ)



なんか、いい感じじゃないですか!

ちなみにA/F比はこう見えます

青線はF6の吸気温センサー直列時、赤線は試しにF6の吸気温センサーとR1100RSの吸気温センサーを直列にした時のA/F比の見え方です(あくまで実験的測定値に基づく理論値です)。

この理論の結論を言いますと、F650GS(Songle)では、純正の吸気温度センサーを二個直列に繋いでおけば、コンピューターが余計なこと(≒O2センサーによるクローズドループ)をしない限り燃調はほぼ6%増加し、出力空燃比の燃調になるってわけですね。ホントかいな…
まぁ、あとは実際にやってみてどうなるか…です。コンピューターも常時クローズドループやっているわけではないと思いますので、オープン制御領域では燃料は濃くなりそうです。

しかし、しかしこの手はツインスパークに使えるんでしょうか…F650GSの初期型(のコンピューターファームをアップデートしてない奴)は、低速域はオープン制御やってましたので低速域では効きそうですが、たしか途中のファームから(アイドルがやたらと上がった辺り?)からかなり広範囲でクローズドループをやるようになり、燃費が改善したと聞いています。だとしたらこの手は効果なしか…?クローズドループをやられると、せっかく濃い燃料吐いてもO2センサーフィードバックでリーンバーンに戻されてしまいます…

これによれば、2000年頃のプログラムVer5000、データVer3611ってやつには効きそうです。このVerは2000回転以上でオープンループ(≒計算通りに吐く)へ移行します。新しい制御では4500回転を超えないと(5速なら100キロ出てますね)オープンループへ移行しません。つまり、それ以下では効かないと思われるので、まちなかの乗りやすさ向上には寄与しません。
ただし、この初期Verのファームウェアは環境基準を守っていないという指摘を受け直ぐに改良(改悪?)されたようです。サイテーだとかいてあります。一旦クローズドループ制御が始まったら、F6のエンジンはクソだそうです(確かにな~という印象あります)。
(なんかあれですね、VWの不正騒ぎが賑やかですが、要はこんな感じでソフトで環境対策がいろいろ変わっているということです)

4500回転でGAS増量って、レースならいざしらず街乗りではそんなの意味無いじゃんという感じです。シングルスパーク機のコンピューターでこのEU向け初期VERを発見したらみっけものかもしれません。おそらく殆どの機体はアイドル不良対策とか称して新しいコードに書き換えられていると思われますので…

※ もし車検証にガス検が要件として書かれている機体なら、下手にこの辺り触らないほうがよいかもしれません。元に戻せない改造しますと車検が通らなくなってしまいます。VW事件の後なので暫く厳しいかもしれません。ガス検要件が書いてない古い機体を手に入れていじり倒したほうが面白いです。

結論的には新しいファームを入れていたらこの改善効果は期待薄ということですが、オープン制御のインジェクション機であればおそらく絶大に効くと思われます。もしかしてこれR1100RSをオープンに戻してやったらもろに効果出るんじゃないか…?(と思って、実はR1100RSの吸気温度センサー特性も同時に測定しておきました。それはまた後日…)

ちなみに、F650GSツインスパークはコンピューターの基盤に大気圧センサーが付いていますので、高所へ登ったら調子悪い…は全く有りませんので少々リッチに振っても大丈夫と思われます。

どの機種もそうですが、このガス検が強化されたあたりの機体はどれもこれもあまりドライバビリティが良くないですね。リーンバーンがうまく制御しきれていない機体ばかり(最近はだいぶ良いみたいです。友人のR1200ST乗った時はこれがクローズドループかと驚くほ土に詰められている感じがしました)。R1100RSも、クローズドループはついていますが、導入前の機体のほうがいじって走って面白いです。ただ基本的に燃調は濃いのでマフラーがやたら煤けるとか、燃焼室がすぐカーボンだらけになるところがイマイチ。マメにヘッド降ろして清掃する人でないと付き合いきれないかもです。


(続く)

月曜日

F650GS 燃料エンリッチャー検討 (吸気温度センサー騙し、ブースタープラグもどき自作検討、その1)

F650GS、低速時のノッキングは有名です。高圧縮なビッグシングルなのでしょうがない面もあります。さらにクローズドループによるリーンバーンが輪をかけています。電子制御エンジンなので弄るったってMAP書き換えとか大変。

ならば、コンピューターを騙してしまえという発想があります。ブースタープラグっていう製品がありますが、それもその発想です。これは吸気温度を誤魔化すって言う代物です。機能説明を読む限り、気温による空気密度を誤魔化すっていう発想みたいです。たしかに空気密度は絶対0度(つまり-273度)からの温度差で決まります。単純なクローズドループの入力であれば確かに気温誤魔化すと吐く燃料が変わりそうにも見えます。


ちなみに、外気20度の時に温度センサーを0度にごまかしますとどうなるかといいますと、

293/273≒1.073

(温度を下げますと空気密度が上がり、同一重量の体積が減りますので、同一体積(シリンダー容積)でみた場合、空気重量はその逆で増えています)

つまり空気密度という観点だけで見ますと理論上は同一容積あたりの吸入酸素重量は7.3%増加したように見えるわけです。もしコンピューターが1:14.7の空燃比を維持しようと吐出燃料量を再計算するならば、バランスをとるために燃料を7.3%ほど余計に吐こうとするはずです。

ブースタープラグは全温度域で6%ほど燃料を余計に吐くように設計されているらしいです。ということは、273×0.06≒16度ほど気温を低めに誤魔化せばコンピューターは全温度域で6%余計に燃料を吐くという計算です。

しかし、しかし…
F650GSは全機種最初っからO2センサーが付いています。つまり、こいつが働いてしまうと、コンピューターはクローズドループ制御で空燃比を14.7:1に持ち込もうと燃料の吐出量調整を始めてしまうはずです。
ということは、この方式で燃調をリッチにできるのは、非クローズドループ制御領域のみということになります。果たしてどれだけ効果があるのやら。
確かに、オープンループ制御機であれば効果はきちんと出そうです。


F650GSの吸気温度センサーはエアクリの先っちょのエアインテークチューブの下側についています。

右がエアインテークチューブ

センサーは真ん中辺りの下側に居ます(これはセンサーコネクタ)

中身はどうせサーミスタでしょう。一般的には温度による制御には(安価な)NTCサーミスタというのを使います(NTCサーミスタであれば、温度の上昇に連れて抵抗値が下がります)が、現物を見てみないとなんともいえません。

ただこのセンサー付いている場所が良くないですね。ここはラジエターの真上、渋滞などでノロノロ走っていたり信号で止まっていたら、とんでもない温度になるのでしょう。確かに渋滞でノロノロ走っているとエンジン回転が妙に落ち着かない状態になるのはもしかしてそのせいなんでしょうか…わかりません。一度センサー位置を変更して実験してみようと思います。


(NECのD53サーミスタ)

※ バイクに付いているのとは違うと思います

仮に現物の型格がわからなくても簡単な実験で特性カーブは描けます。いつか現物を取り外して実験してみようと思います。サーミスタにテスター(抵抗計)を繋いでお湯に浸け、徐々に冷やしながら抵抗値をサンプリングすれば出来上がります。特性カーブさえつかめれば誤魔化し回路を書くのは簡単です。


日曜日

BMW R1100RS フロントフォーク オーバーホール、その3(オイルシール、ダストシールなど)

先週やった背中の肉離れが痛いのでまだ遠出はできません。GSでサクッと近場を散歩。山の中はだいぶ寒くなりましたね。

丹沢ホーム近く

夏の喧騒が終わり、静けさが戻ってきています

あ、クリ!

安いな…でもタンクバッグに入らない…残念

結局クリをゲット

さっさと帰宅し、本題です

シールを入れるところの肌が荒れていましたのでサンドペーパーで綺麗にします

ここ、アルミ錆などで肌が荒れたままにしていますと、次にオイルシールを引き抜くときにまた難儀します。

錆止め兼ねてグリスを塗ります

新しいオイルシールの上に古いオイルシールを重ねて押し込みます

型番刻印ある方が上です。
これは奥まで打ち込んだ状態ですが上の古いオイルシールは手で抜けます。

オイルシールの下にワッシャーを入れるのを忘れずに。
実は一回これを忘れてオイルシールをカチ込んでしまいました。
グリスが塗ってあったのでヌルっとすぐに抜けましたが…

板を当てて叩いても入りますが

逆さまにして体重をかけてもサクッと入ります

上から叩いて入れるよりも、平行度の維持にはこっちのやり方のほうが安全です。

錆止め兼ねてグリスてんこ盛りにしてクリップを嵌めます

あとはオイル入れてチューブさしてダストシールするだけです。

しかし、しかしテレレバーのフォークなんてお金かけてメンテする価値あまりないよねーという気がします。サスとしての機能はフレームとAアームの間に居るサスペンション。ストラットがきちんと仕事していますので、そっちを何とかするほうがよほど重要。テレレバーのフォークはタイヤの向きを変えることしか仕事が有りません。フォークオイルなど入っていなくても別に構いません。脂塗っておけば十分。どうせインナーチューブ入れればガタガタ動きますので…オイルシールからオイル持って困るくらいなら、オイル抜いちゃったらどうですかね…と、その程度しかココの機構には意味が無いわけで。この方式の重要な部分はボールジョイントのところとサスペンション・ストラットの所にあります。


フォーク、交換しました。

木曜日

BMW R1100RS フロントフォーク オーバーホール、その2(オイルシール、ダストシールなど)

今日はオイルシール本体を引っこ抜いてみます。普通はオイルシールプーラーという爪のついた工具を使用する(らしい)のですが、なんとなくやんちゃな感じがします。もう少しスマートな引き抜き方はないものかと思案すること1日、良い方法がありました。

これを引き抜きます

これ結構に嵌合が固いです。マイナスドライバーを下に突っ込んで少々こじったところで抜けません。力まかせにやったら何か事件が起きそうです。なんかスマートでない…

これ!

ストレートのベアリングレースプーラーです。F650GSのステアリングヘッド・ベアリングレースを引き抜くために入手した工具です。本来はバイクのステアリングヘッドのベアリングレースに引っ掛けて打ちぬくための工具ですが、こんな用途もありました。

なんとピッタリ!

工具を狭めておき、オイルシールとワッシャの間に爪を割りこませ、広げて引っ掛けます。少々固めに引っ掛けないと引き抜けません。ちょっと硬いが、工具を回せばオイルシールの中で回らないことはない…という程度まで強めに広げます。ただやり過ぎますとフォークケースを変形させてしまいますので程々にという感じです。心配して締めすぎるよりも、スッポ抜けたら少しづつ強めに広げてや何度かやり直すくらいが安全です。
工具を嵌めるときに、オイルシールの下にいるワッシャーにはかけない方がいいかもしれません。

結構固く嵌っています。

でも手で工具を掴んでひねりますと工具は中で回ります。

レンチを掛けます

引き抜き工具がオイルシール下にハマりましたら、薄手のモンキー等を工具の隙間に割り込ませます。レンチがフォークケースに当たる部分には傷つき防止のウェス等を挟んでおきます。

引き抜きます

工具がしっかりかかりましたらフォークケースをしっかり抑え、レンチをテコの応用で下から持ち上げます。最初固いですが、一度動き出せばヌルっと一気に抜けます。


スポン

あっさりと抜けました。

こんな感じで嵌っています

こんな感じ

破壊せずに抜けると気持ちいい

ワッシャ

オイルシールの下にはワッシャが居ます。

こちらが下側です

こちらが上(オイルシール側)

左が下面、右が上面(型番の刻印のある方)




ジェッペル (Arai Classic Air)

 ヘルメットの話するなんて初めてかも…な位に、自分の中では話題に登らない。なんだろ、有って当たり前な存在なので。マイ・ファーストヘルメットは2002年からず〜っとAraiのSZ-RAM2、なんと今年23歳になります。これまで交換した補修パーツの価格で同じヘルメットもう一個買える位...