- エンジンってどうなってるの？
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空気と燃料(ガソリン)を混ぜて筒(シリンダー)に入れ、これにスパークプラグで点火して爆発を起こします。エンジンは、この爆発力で動きます。ですからエンジン制御は、この爆発を制御する事につきるのです。
燃料が多すぎると燃料の一部が燃え切らずに煤(スス)となって排出されます。逆に少ないと出力が低下したり、高温になり過ぎて空気中の窒素が燃えて窒素酸化物を出します。
そこで燃料の量を微妙に制御して爆発を最もいい状態で起こさなければなりません。
燃料がちょうど良い量であれば、次に点火時期が問題となります。点火時期が早すぎるとノッキングと言う現象を生じますし、逆に遅すぎると爆発の力を十分利用できないためにエンジン出力が低下します。
以上のように、エンジンの制御は『燃料の制御』と『点火時期の制御』の２つに分類されます。
- 【第一】点火時期の制御
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爆発は一瞬のうちに起こりますが、エンジンの回転速度が上がってくると、この爆発に要する時間が問題となってきます。点火してから爆発がシリンダーの中に広がってゆく時間が問題となってきます。
エンジンが低速で回転しているときは爆発速度は問題になりませんが、高速で回転しているときは、早めに点火しないと爆発が間に合わなくなるのです。
エンジンの回転速度と燃料の濃さ(空気との混合比率)で点火時期を決めます。
従来のエンジンは遠心力を用いて、回転速度が上がると振り子が大きく振れる事を利用した機械式の点火調整装置でした。
エンジンが早く回ると振り子が大きく振れるので、点火時期を早めるようにしていました。このような機械では微妙な制御が出来なかったのです。
現在の自動車は、ほとんどが電子制御された点火装置を使っていますので点火時期は非常に細かく、微妙な制御をすることが出来るようになっています。
点火する位置はエンジンのクランクシャフト(軸)に取り付けた歯車に磁気センサーを取り付ける事で位置を検出しています。
歯車は１周３６０個の歯がありますので角度を１度単位で知ることが出来ます。
センサーの信号をカウンターで数える事で現在の角度を知ることが出来るのです。
- 【第二】燃料の量を制御する
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ガソリンと空気を混ぜてシリンダーへ送り込むのですが、その方法は３種類ほどあります。
１）霧吹き方式：古〜ぃエンジンは全てこの方式です
２）ＥＦＩ ：霧吹きを電子制御にしたものです
３）ＧＤＩ ：燃料を直接シリンダーへ押し込みます |
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最近、燃料を直接シリンダーへ入れるＧＤＩと言う方式が多くなりつつあります。
ＥＦＩと呼んでいる方式でも燃料を直接吹き込む物が増えていると思います。
昔のメカ式のエンジンはキャブレターと呼ばれる『霧吹き』のような物で空気と燃料を混合していました。エンジンが吸い込む空気で燃料を霧吹きのように吸い出して混合します。
アクセルを踏むと空気を吸い込む口にある弁が開いて多くの空気を吸い込みます。
逆にアクセルが踏み込まれていない時は空気取り入れ口が閉じていますのでシリンダーが下がっても空気がエンジンに入らないので
エンジン内部は真空に近い状態になります。
電子制御方式になってからも空気の取り込みは昔と同じ方法です。
したがって弁の後ろの真空度を測定するとアクセルがどの程度踏まれているかわかるのです。
その真空度に見合った燃料を噴射します。
真空に近ければアクセルは踏まれていないので燃料を少なくし、
大気圧に近ければアクセルが踏まれてたくさんの空気が入っている事になりますからたくさんの燃料を吹き込みます。
さらに、アクセルが踏み込まれた量を微分して、その分だけ余計に燃料を吹き込みます。こうすることで加速する際のエンジンパワーを一時的に向上させて加速を助けます。また、アクセルが話されたときは極端に燃料を減らしてエンジンの回転を押さえ、エンジンブレーキの利きを良くします。
- その他の注意点
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点火装置は１万ボルトを越える高い電圧で火花を飛ばします。まるで雷のようなものですから、強力な雑音を出します。コンピュータはこの雑音で誤動作してしまうのです。この雑音からコンピュータを守る必要があります。
さらにエンジンは爆発で動くので温度があがります。エンジンは水で冷やしていますが、それでもエンジンルームの温度は１２０℃程度と言う高い温度になります。精密な電子装置は高温でも問題なく動作するように設計しなければなりません。
さらに、北海道で朝エンジンを始動させようとする時にはエンジンは冷え切っていますから−４０℃と言う低温でも正常に起動させる必要があります。
起動時はエンジンの回転が非常に遅いのです。
60rpm(ブル、ブル、ブルって感じ)程度でエンジンが掛かるようにしなければなりません。