V11 純正ECUセッティング変更への道 その5 燃調補正マップ3種の検討
どうもこんばんは。
いよいよ緊急事態宣言解除ですね。
都県境を越える移動は6/19まで自粛とされていますが、何とか先が見えてきました。
このシリーズも加速させていきたいと思います。
内容的には重箱の隅を穴が開く寸前までネチネチつつき続けている感じなのでほぼ需要は無い情報と思われます。
興味無ければスルーでよろしくお願いします。
V11の純正ECUのダメさ加減を暴露しちゃうような雰囲気になりつつありますが、まあ、事実は事実。
脚色なし、オブラートなしでいきますw
前回、純正ECUの吸気温度、エンジン温度、気圧の3つの補正マップを示しましたが、どう考えてもテキトウな仕事にしか見えません。
今回はこれら3種類の補正の考え方と補正マップの案を固めたというお話です。
改めてお題目を整理します。
お題目は「空気とガソリン混ぜて混合気を作って、燃焼室内で燃やす」って行為に対して、空気の温度と気圧、エンジンの温度でガソリンの量を調整しないといけません。どうしたらいいですか？というもの。
言い換えると一回の燃焼のためにシリンダーに充填される酸素(=空気)の量が気温、気圧、エンジン温度でどんな感じで変わるのか？増えればガソリン増量、少なくなればガソリン絞る訳ですが、その調整量を決めるってことですね。
遠い遠い過去の記憶をたどると高校の授業で気体の圧力、体積、温度について習ったような気がします。
それはボイル・シャルルの法則…
内容はほぼ忘れていましたが、こんな時は数多の素敵なサイトでお勉強。
こちらがとても分かり易かったです。
なんか理解したような気になりましたので、早速始めます。
間違っていたら指摘して下さい。
1.吸気温度補正
補正の仕方はシャルルの法則をもとに考えました。
シャルルの法則というのは
気体の圧力が一定の時、 0[℃] の気体の体積を V0 [m3]、セルシウス温度を t [℃]とすると、そのときの体積 V [m3]は
V = V0 x (273+ t)/273
となる
という法則。
t[℃]の気体の体積は0[℃]時の体積に比例して、その係数は(273 + t)/273ということですね。
温度の上昇に伴い体積が増えた結果、同じ容積の中の空気の質量(=酸素分子の量)は1/増加量だけ減ることになり、その分ガソリンを絞る必要があるんですね。
つまり、0[℃]より吸気温度が下がればガソリン増量、上がれば減らす補正になるということ。
ただ、よくよく考えるとバイクに乗るのに補正の基準が0[℃]って低すぎな気がします。
(ライダー的に寒いとか暑いではなくて、燃調のセッティングとしてです)
バイクメーカーは春か秋の気候を想定してキャブレターやインジェクションのセッティングを決めているはずで、そこから真夏から真冬までをカバーするように調整していると思うのです。
なので今回の純正ECUのリセッティングも同じ考え方で進めることにしました。
つまり、燃調のベースマップを作る基準の吸気温度を決め、吸気温度補正はその基準の温度からの変化に対して補正量を決めるという考え方です。
では基準の吸気温度をどうするか？
すぐに思いついたのが、東京の年間平均気温を使うこと。
こちらのサイトによると、ここ数年の平均気温は16[℃]台中盤～後半が多いようです。
また、偶然にも補正マップの分割ポイントに17[℃]という温度があったので、この17[℃]を基準にすることにしました。
純正ECUは-20[℃]から55[℃]まで補正を掛けているので、0[℃]よりも17[℃]の方がダイナミックレンジ的にもよい気がします。
これは何の確認もしていない希望的予想ですけどね。
実際の補正量は前記の係数の式に温度を代入すれば求まります。
( 273 + ｔ ) / 273 の分子はt[℃]の絶対温度T[K]、分母は0[℃]の絶対温度273[K]となっています。
今回は分母を17[℃]=290[K]として、17[℃]基準で体積の変化の逆数をとって質量の変化に変換してみることにします。
質量の変化分だけガソリンを変化させれば補正できるはず。
計算式はこんな↓感じ。
補正量[%] = （ 1 / ( ( 273 + t )/290 ) - 1 ) x 100
グラブにするとこんな↓感じ。
ん？
純正オリジナルと比較して温度が高い時にガソリンをガッツリ減らす設定になってしまいました…
大丈夫かな…
気になりますが、とりあえずこれでしばらく様子を見てみましょう。
ちなみに純正の補正は17[℃]～31[℃]まで補正量ゼロの設定になっています。
ホントに真面目に決めた結果なんでしょうかねぇ…
それから吸気温度補正を左右のシリンダーで異なる設定にする必要は無いと思いますので、とりあえず左右同じで行きます。
Guzziに乗っている人、または所有したことある人はわかると思いますが、右シリンダーは左シリンダーに対してコンロッドの幅分だけ前にあります。
でもこのレイアウトで左右のシリンダーで燃焼の条件が変わることはないと思うんですよね。
バルブクリアランスや点火系の状態が左右でちゃんとそろっていて、スロットルの同調も取れていれば左右のシリンダーの条件は同じ気がします。
キャブレターのGuzziで左右でジェッティングが違うなんてこともないだろうし。
2.エンジン温度補正
お次はエンジン温度補正で、まずは温度が低い時の制御から。
エンジン温度が低いとガソリンが気化しにくく、それを見越してガソリンを増量するというのが基本のようで、考え方としてはまあ、シンプルで分かり易い話です。
問題は高温時の制御で、こちらについてはあまり参考になるような情報は見つけられませんでした。
少し調べたところ、
①高温時、混合気がインテークバルブ周辺から熱を受けることにより体積が増えるので、空燃比を維持するためにガソリンを絞る
②高温時、エンジンをガソリンの気化熱で冷却するするためにガソリンを増量する
のような内容が記載された資料は見つけたのですが、、、
①と②は逆のことを言っていますが、前提条件とか目的とかまで確認できたわけじゃないので、どちらが正しいか、どうするべきなのかはちょっとわからないですね。
なので、エンジン温度の補正は低温時は純正ECUに合わせ、高温時(65℃以上)は補正無にしてみます。
冬季の始動性は全く問題ないので、こちらは変える必要は無いでしょう。
純正の補正は温度が上がるに従って少しずつ薄くしていますが、今回、65℃以上で補正ゼロにすることにしました。
計算で求めた吸気温度補正を掛けた上で①の影響が大きければさらに体積が増えるはずで、そうなれば空燃比は濃くなる方向に振れると予想。
この設定でしばらく様子を見ることにします。
3.気圧補正
さて、最後が問題の気圧補正です。
これは吸気温度補正以上にオリジナルの設定の意図が不明です。
何度も書いたように標高が高くなると空燃比が濃くなります。
つまり、気圧の減少に対して、ガソリンを絞る量が不足しているという事で、これは事実。
Guzziのエンジニアが何を考えていたか想像で話しても仕方ありませんが、補正としては上手く機能していません。
お世辞にもまともとは言い難いので、好きに設定してしまいます。
実際の補正はボイルの法則で考えます。
温度一定の条件では圧力と体積は反比例の関係になります。
先の高校物理のサイトの解説によれば
pV=k
で、大雑把に言って下記のような関係になるので、
圧力 0.5 1 2
体積 2 1 0.5
一定の容積に含まれる空気の質量(=酸素の量 )は圧力(気圧)に比例となります。
気圧と酸素の量が比例の関係とすると補正量自体は簡単に求まります。
基準の気圧を決めて、気圧が1/2になればガソリンも1/2にすればOKのはず。
問題は気圧補正の基準と補正を掛ける範囲をどうするか、という事になります。
気圧は気象条件と標高で決まるので、それぞれの条件を整理しましょう。
初めに気象条件による変化です。
これも昔学校で習った気がしますが、1気圧=1013hPaです。
過去の気圧の最高/最低を調べてみると気圧の最高値についてはここに1083.3ｈPaが海面気圧世界最高という記載がありました。
一方、最低値はこちらで昭和54年の台風20号で観測された870ｈPaだそうです。
続いて標高です。
国内の一般車両が通行できる道路で最も標高が高い場所が富士山スカイラインの5合目で標高は2380mだそうです。
海外では5000m近い標高の峠道もあるようですが、海外移住の予定はないので2400mまでの対応で十分です。
余談ですが、乗鞍スカイライン/乗鞍エコーラインは2700m超で富士山スカイラインよりはるかに高いのですが、こちらは今は一般車通行禁止です。
乗鞍スカイラインは過去の自分的ツーリング史の中でも1、２を争う絶景が楽しめる道です。
大学生の頃はGSX-R400で、就職してからはZX-9Rで何度か走りましたが畳平の駐車場あたりまで登ると本当にパワーが出ませんでした。2ストのTZRやRGV-γなんかがエンジン掛からずに押し掛けをしているのも見かけたこともありました。
話を戻します。
気圧補正で対応すべき気圧の範囲を決めないといけません。
前述の1083/870hPaは海面での気圧で、当然ながら標高が上がれば気圧が下がっていきます。
つまり、気圧が高い方については中心気圧1083hPaの高気圧に覆われた標高(海抜?)0mの場所が一番高くなるという事です。
では低い方はどうか？というのをこちらのサイトで計算した結果が下の表です。
厳密には気温も考慮する必要がありますが、ここでは無視して20℃に固定してしまいました。
標高が100m上がると気温は0.6℃下がると言われています。
・標高0mでの気温が17℃、気圧870hPaの時、2500m地点では2.6℃となり、この時の気圧は651hPa。
・標高0mで870ｈPa時、2500m地点の気温が17℃の時は660hPa程度
→まあ、無視してよいかと。
実際には870hPaの超大型台風が来ている日に富士山スカイラインをツーリングするなど100%あり得ません。
あくまでも理屈の上での話ですが、気圧補正は1061～650hPa程度まで対応していればおよそ日本国内での使用条件はカバーできることになります。
ちなみにオリジナルの補正が1061hPa～0ｈPaだったので、気圧が高い方は1061hPaをそのまま踏襲しています。
以上から、気圧補正はこんな感じになります。
やはり純正ECUの補正はガソリン絞りきれていないようです。
こんな感じで、なんとなくですが理屈っぽいものを考えて補正量を決めてみました。
これが正しいかどうかは少し時間をかけていろいろな状況で運転してみないとわかりません。
とにかく走ってみるつもりです。
どんなにダメ設定でも簡単に純正に戻せるので、気は楽ですｗ
まあ特に気圧補正については純正以下という事は無いと思いますけどね。
とりあえずこんな感じということで。
にほんブログ村
いよいよ緊急事態宣言解除ですね。
都県境を越える移動は6/19まで自粛とされていますが、何とか先が見えてきました。
このシリーズも加速させていきたいと思います。
内容的には重箱の隅を穴が開く寸前までネチネチつつき続けている感じなのでほぼ需要は無い情報と思われます。
興味無ければスルーでよろしくお願いします。
V11の純正ECUのダメさ加減を暴露しちゃうような雰囲気になりつつありますが、まあ、事実は事実。
脚色なし、オブラートなしでいきますw
前回、純正ECUの吸気温度、エンジン温度、気圧の3つの補正マップを示しましたが、どう考えてもテキトウな仕事にしか見えません。
今回はこれら3種類の補正の考え方と補正マップの案を固めたというお話です。
改めてお題目を整理します。
お題目は「空気とガソリン混ぜて混合気を作って、燃焼室内で燃やす」って行為に対して、空気の温度と気圧、エンジンの温度でガソリンの量を調整しないといけません。どうしたらいいですか？というもの。
言い換えると一回の燃焼のためにシリンダーに充填される酸素(=空気)の量が気温、気圧、エンジン温度でどんな感じで変わるのか？増えればガソリン増量、少なくなればガソリン絞る訳ですが、その調整量を決めるってことですね。
遠い遠い過去の記憶をたどると高校の授業で気体の圧力、体積、温度について習ったような気がします。
それはボイル・シャルルの法則…
内容はほぼ忘れていましたが、こんな時は数多の素敵なサイトでお勉強。
こちらがとても分かり易かったです。
なんか理解したような気になりましたので、早速始めます。
間違っていたら指摘して下さい。
1.吸気温度補正
補正の仕方はシャルルの法則をもとに考えました。
シャルルの法則というのは
気体の圧力が一定の時、 0[℃] の気体の体積を V0 [m3]、セルシウス温度を t [℃]とすると、そのときの体積 V [m3]は
V = V0 x (273+ t)/273
となる
という法則。
t[℃]の気体の体積は0[℃]時の体積に比例して、その係数は(273 + t)/273ということですね。
温度の上昇に伴い体積が増えた結果、同じ容積の中の空気の質量(=酸素分子の量)は1/増加量だけ減ることになり、その分ガソリンを絞る必要があるんですね。
つまり、0[℃]より吸気温度が下がればガソリン増量、上がれば減らす補正になるということ。
ただ、よくよく考えるとバイクに乗るのに補正の基準が0[℃]って低すぎな気がします。
(ライダー的に寒いとか暑いではなくて、燃調のセッティングとしてです)
バイクメーカーは春か秋の気候を想定してキャブレターやインジェクションのセッティングを決めているはずで、そこから真夏から真冬までをカバーするように調整していると思うのです。
なので今回の純正ECUのリセッティングも同じ考え方で進めることにしました。
つまり、燃調のベースマップを作る基準の吸気温度を決め、吸気温度補正はその基準の温度からの変化に対して補正量を決めるという考え方です。
では基準の吸気温度をどうするか？
すぐに思いついたのが、東京の年間平均気温を使うこと。
こちらのサイトによると、ここ数年の平均気温は16[℃]台中盤～後半が多いようです。
また、偶然にも補正マップの分割ポイントに17[℃]という温度があったので、この17[℃]を基準にすることにしました。
純正ECUは-20[℃]から55[℃]まで補正を掛けているので、0[℃]よりも17[℃]の方がダイナミックレンジ的にもよい気がします。
これは何の確認もしていない希望的予想ですけどね。
実際の補正量は前記の係数の式に温度を代入すれば求まります。
( 273 + ｔ ) / 273 の分子はt[℃]の絶対温度T[K]、分母は0[℃]の絶対温度273[K]となっています。
今回は分母を17[℃]=290[K]として、17[℃]基準で体積の変化の逆数をとって質量の変化に変換してみることにします。
質量の変化分だけガソリンを変化させれば補正できるはず。
計算式はこんな↓感じ。
補正量[%] = （ 1 / ( ( 273 + t )/290 ) - 1 ) x 100
グラブにするとこんな↓感じ。
ん？
純正オリジナルと比較して温度が高い時にガソリンをガッツリ減らす設定になってしまいました…
大丈夫かな…
気になりますが、とりあえずこれでしばらく様子を見てみましょう。
ちなみに純正の補正は17[℃]～31[℃]まで補正量ゼロの設定になっています。
ホントに真面目に決めた結果なんでしょうかねぇ…
それから吸気温度補正を左右のシリンダーで異なる設定にする必要は無いと思いますので、とりあえず左右同じで行きます。
Guzziに乗っている人、または所有したことある人はわかると思いますが、右シリンダーは左シリンダーに対してコンロッドの幅分だけ前にあります。
でもこのレイアウトで左右のシリンダーで燃焼の条件が変わることはないと思うんですよね。
バルブクリアランスや点火系の状態が左右でちゃんとそろっていて、スロットルの同調も取れていれば左右のシリンダーの条件は同じ気がします。
キャブレターのGuzziで左右でジェッティングが違うなんてこともないだろうし。
2.エンジン温度補正
お次はエンジン温度補正で、まずは温度が低い時の制御から。
エンジン温度が低いとガソリンが気化しにくく、それを見越してガソリンを増量するというのが基本のようで、考え方としてはまあ、シンプルで分かり易い話です。
問題は高温時の制御で、こちらについてはあまり参考になるような情報は見つけられませんでした。
少し調べたところ、
①高温時、混合気がインテークバルブ周辺から熱を受けることにより体積が増えるので、空燃比を維持するためにガソリンを絞る
②高温時、エンジンをガソリンの気化熱で冷却するするためにガソリンを増量する
のような内容が記載された資料は見つけたのですが、、、
①と②は逆のことを言っていますが、前提条件とか目的とかまで確認できたわけじゃないので、どちらが正しいか、どうするべきなのかはちょっとわからないですね。
なので、エンジン温度の補正は低温時は純正ECUに合わせ、高温時(65℃以上)は補正無にしてみます。
冬季の始動性は全く問題ないので、こちらは変える必要は無いでしょう。
純正の補正は温度が上がるに従って少しずつ薄くしていますが、今回、65℃以上で補正ゼロにすることにしました。
計算で求めた吸気温度補正を掛けた上で①の影響が大きければさらに体積が増えるはずで、そうなれば空燃比は濃くなる方向に振れると予想。
この設定でしばらく様子を見ることにします。
3.気圧補正
さて、最後が問題の気圧補正です。
これは吸気温度補正以上にオリジナルの設定の意図が不明です。
何度も書いたように標高が高くなると空燃比が濃くなります。
つまり、気圧の減少に対して、ガソリンを絞る量が不足しているという事で、これは事実。
Guzziのエンジニアが何を考えていたか想像で話しても仕方ありませんが、補正としては上手く機能していません。
お世辞にもまともとは言い難いので、好きに設定してしまいます。
実際の補正はボイルの法則で考えます。
温度一定の条件では圧力と体積は反比例の関係になります。
先の高校物理のサイトの解説によれば
pV=k
で、大雑把に言って下記のような関係になるので、
圧力 0.5 1 2
体積 2 1 0.5
一定の容積に含まれる空気の質量(=酸素の量 )は圧力(気圧)に比例となります。
気圧と酸素の量が比例の関係とすると補正量自体は簡単に求まります。
基準の気圧を決めて、気圧が1/2になればガソリンも1/2にすればOKのはず。
問題は気圧補正の基準と補正を掛ける範囲をどうするか、という事になります。
気圧は気象条件と標高で決まるので、それぞれの条件を整理しましょう。
初めに気象条件による変化です。
これも昔学校で習った気がしますが、1気圧=1013hPaです。
過去の気圧の最高/最低を調べてみると気圧の最高値についてはここに1083.3ｈPaが海面気圧世界最高という記載がありました。
一方、最低値はこちらで昭和54年の台風20号で観測された870ｈPaだそうです。
続いて標高です。
国内の一般車両が通行できる道路で最も標高が高い場所が富士山スカイラインの5合目で標高は2380mだそうです。
海外では5000m近い標高の峠道もあるようですが、海外移住の予定はないので2400mまでの対応で十分です。
余談ですが、乗鞍スカイライン/乗鞍エコーラインは2700m超で富士山スカイラインよりはるかに高いのですが、こちらは今は一般車通行禁止です。
乗鞍スカイラインは過去の自分的ツーリング史の中でも1、２を争う絶景が楽しめる道です。
大学生の頃はGSX-R400で、就職してからはZX-9Rで何度か走りましたが畳平の駐車場あたりまで登ると本当にパワーが出ませんでした。2ストのTZRやRGV-γなんかがエンジン掛からずに押し掛けをしているのも見かけたこともありました。
話を戻します。
気圧補正で対応すべき気圧の範囲を決めないといけません。
前述の1083/870hPaは海面での気圧で、当然ながら標高が上がれば気圧が下がっていきます。
つまり、気圧が高い方については中心気圧1083hPaの高気圧に覆われた標高(海抜?)0mの場所が一番高くなるという事です。
では低い方はどうか？というのをこちらのサイトで計算した結果が下の表です。
厳密には気温も考慮する必要がありますが、ここでは無視して20℃に固定してしまいました。
標高が100m上がると気温は0.6℃下がると言われています。
・標高0mでの気温が17℃、気圧870hPaの時、2500m地点では2.6℃となり、この時の気圧は651hPa。
・標高0mで870ｈPa時、2500m地点の気温が17℃の時は660hPa程度
→まあ、無視してよいかと。
実際には870hPaの超大型台風が来ている日に富士山スカイラインをツーリングするなど100%あり得ません。
あくまでも理屈の上での話ですが、気圧補正は1061～650hPa程度まで対応していればおよそ日本国内での使用条件はカバーできることになります。
ちなみにオリジナルの補正が1061hPa～0ｈPaだったので、気圧が高い方は1061hPaをそのまま踏襲しています。
以上から、気圧補正はこんな感じになります。
やはり純正ECUの補正はガソリン絞りきれていないようです。
こんな感じで、なんとなくですが理屈っぽいものを考えて補正量を決めてみました。
これが正しいかどうかは少し時間をかけていろいろな状況で運転してみないとわかりません。
とにかく走ってみるつもりです。
どんなにダメ設定でも簡単に純正に戻せるので、気は楽ですｗ
まあ特に気圧補正については純正以下という事は無いと思いますけどね。
とりあえずこんな感じということで。
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