STD Nyokki's Lab Ⅴ

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電子工作、バイク、パソコンを中心に記事を掲載しています。youtube一応やってます。www.youtube.com/user/tatsushi100

あけおめ、A/Fセンサー、ことよろ、空燃比

あけおめ、ことよろです。

えっ?

なにって?

 

あけおめ=あけましておめでとうございます。

ことよろ=今年もよろしくお願いします。

 

それはいいとして、去年ですね武川のA/F計をぶっ壊したわけですが・・・

nyokkirokki.hatenablog.com

 

打開策?というより、解決策を前々から思いついていたのですが、ブログすら書いてなかったので公表できませんでした。

 

それは簡単です、マイコンで電圧計をつくればいいだけのことです。

 

まず、これにはA/F計(空燃比)の仕組みについてちょっと話したいと思います。

 

その1.空燃比とは

混合気中の酸素と燃料が、過不足なく反応する時の空燃比を理論空燃比という。 例えば、エタノールを含有しないガソリン1 gの燃焼には空気14.7 gが必要であり、ガソリンにおける理論空燃比は14.7となる。 理論空燃比よりも濃い混合気の状態を混合気がリッチであるといい、薄い状態をリーンであるという。

(Wikipediaより)

 

つまり、ガソリン/空気(ガソリン÷空気)の値ということですね。

上で言っている14.7というのは理想的な理論値です。

バイクや車は低回転時などはこの値に合わせようとコンピュータで逐次、燃料を増やしたり、減らしたりして調整をしています。コンピュータって大変ですね!

ちなみにこの制御をフィードバック制御といいます。

 

超超余談ですが、g(グラム)/g(グラム)で単位が消えてしますので無次元数になります。つまり単位がありません。

 

理想的な理論値14.7は完全燃料するための燃料の濃さです。

加速時などは12.0~13.0ぐらいを目安にすると高出力が得られます。

 

しかしここで問題があり、あまりにも燃料を薄すぎてしまうと、こんどは逆に焼き付きを起こします。これは燃料室内の温度が上がりすぎてしまうと起きてしまう現象です。

 そこでメーカーとしては安全値の14.7を目安にセッティングを行っています。

 

レーサーなどはこれを薄くして高出力を狙います。

 

 その2.どうやって空燃比を観測するの?

上でもありましたが、空燃比は燃料を空気で割った値のことです。

瞬間的に使った燃料と使った空気量(流入量)がわかればいいのですが、瞬間的な燃料の量を測定するのはそう難しいことではないのですが(インジェクションの場合)、空気量を測定するにはちょっとした装置が必要で、なおかつスペースを取ります。

キャブ車だと面倒です。(まぁキャブ車で空燃比計は・・・)

 

そこで現在も使用されている方法が排気ガス中の酸素量を計る事により算出する方法です。

ここについては長くなるので省きますが、空燃比と排気ガス中の酸素量には相対的な関係があるため空燃比を算出可能となります。

 

その3.O2センサー

 

O2センサーはこれです。

こんな形をしています。

これをマフラーの排気ポート付近に設置します。

R1だとここら辺です。

 

ちなみにNSR1の場合はこの辺です。

 

 このO2センサーですが、俗に2種類が存在します。

まず、市販車についているタイプのものである、ナローセンサーです。

Narrow(ナロー)意味は狭いという意味です。

それに対するWide(ワイド)広い、主にカスタムやレーサー車両につけるワイドバンドセンサーです。

 

本当にそのままの意味ですが、ナローセンサーは測定範囲が狭いです。理想空燃比付近さえ測定できれば良い市販車はこのナローセンサーが主に用いられます。

 

それに対して、レーサーやカスタムに使用するワイドバンドセンサーは広範囲を測定可能です。

 

O2センサーの弱点として、温度があります。

実はO2センサーは特性上、温度によって測定値が上下します。

そのため厳密な測定が必要な場合にはO2センサー自体にセンサーを温めるヒーターがついています。

 

 

その4.結局のところセンサーって

 O2センサーからちょっとずれますが、世の中にあるセンサーというセンサーのほとんどが電圧の監視をしています。

それはO2センサーに限らず、温度を測る温度センサーから重力加速を計る加速度センサー、磁力を計るホール素子に至るまで、電圧の変化を見ているだけなのです。

 

話を戻しますが、

ナローセンサーの場合

空燃比14.0 to 15.0を1.0 to 0.0 (Volt)を出力しています。

 

ワイドバンドセンサーの場合

空燃比10.0 to 20.0を0.0 to 5.0(Volt)を出力しています。

 

この値はリニアに変化するようです。

 

つまり、武川のO2センサーはおそらくナローセンサ―だと思うので上の値をもとにマイコンで電圧をA/D変換してマイコンでただたんに計算して7セグに表示すれば完了です。

 

そのうちやりたいと思います。