ウオタニSPII導入2004/9/18(装着は8月)
ASウオタニのフルトラ点火システム、SPIIのフルキットを導入してみました。これでしばらく昼飯ははなまるうどんで「かけうどんの小(105円)」決定です・・・
動機
単純に欲しかったのですが(笑)、それだけでは寂しいのでもう少し書いてみます。うちのSRXはハイコンプピストンなので、高いギアで低回転でスロットル開けるとノッキング発生してたので、これを解消したかったことが動機です。
これまで
私のSRX(680CC、圧縮比10.5、ハイオク使用)の場合、ビッグボア(101.7mm)、(ノーマル比)ハイコンプ、ノーマル点火時期、加速ポンプOFFと、ノッキング発生しやすい条件がてんこ盛りです。実際に低回転(2500〜4000回転)でアクセルをある程度以上開けるとノッキングが発生します。4000回転以上では発生しません。低いギアの場合ノッキング発生していてもすぐ回転が上がるので気になりませんが、高いギアでは気になります。
ノッキングしないスロットル開度でもノーマル以上のトルクは出ていますが、そこはそれ、それ以上トルクを出せるのに使えないってのは勿体ないですよね。
キャブ(TM-MJN)の加速ポンプを生かして使ってみたりしましたが、加速ポンプが効いてない低開度でもノッキングするし、ならばと、がばっと開けるのも本末転倒って状況でしたので結局加速ポンプは殺してました。(CRキャブなどに加速ポンプは装備されておらず、必須のアイテムではないことがわかります)
オクタンブースターなるケミカルを使った事があります。これはすごく効きましたが、いちいち給油前にポケットからボトルを取り出して入れるのもめんどく、すぐに使わなくなりました。クスリに頼るのもなんかおかしいなと。
結局どうしてたかといえば、高いギア&低回転では小開度でゆっくり加速、元気よく加速するときはシフトダウン。という「使い方」で対処でした。でも、ヘアピンなどでギアの目算を誤ってしまうと、どうしてもノッキング発生させながら立ち上がるか、シフトダウンし直すかスロットルを戻すことになり、どうにも解消したい不満点でした。そこで点火時期を変更してみたかったのです。
SPII
SRXの点火時期を変化させるパーツでは唯一と言って良い製品がASウオタニのSPIIというフルトラユニット+コイルです。マイコン制御により細かく進角制御が可能で、いろいろな点火時期パターンをロータリースイッチにより簡単に変更可能、しかもハイコンプエンジン用のポジションが4パターン用意されており、ハイコンプ化の程度により選択可能。ただ、この製品はむしろその強力な点火性能のほうが有名ですね。とまあ、まさに私が導入するべく存在するきユニットでした。(こんな考えだから金がたまらねえんだよな・・・)
しかし、いくら惚れてもオークションに出てくるほど出回っているパーツではないため、その価格にびびって購入をためらっていました。
そんな状態でしたが、このところSPIIを装備したtsuku2氏、うね氏のSRXに試乗する機会があり、その物欲が私を押し倒し、気付いたときには注文のメールを送信してました(笑)
使ってみました
到着後さっそく装着してみました。フルセットなので、イグニッションコイル+プラグコード+プラグキャップまでセットになっていて、これまで使っていた古いコード+キャップも更新できて良かったです。
イグニッションコイル
フルトラユニット
ポン付け?:
装着で一点だけポン付けでなかったのは、SPIIからコイルへのケーブル、これはノーマルハーネスを使うのですが、SPIIコイルのファストン端子が.250x2本であるのに対してノーマルハーネスは.250と.187で、ファストン幅変更用の小さなアダプターを作る必要がありました。(説明書には書いてなかったなあ・・・)
説明書にはプラグギャップを1〜1.1mmに設定するようにありましたのでその通りに作業しようとしますが、イリジウムの中心電極を折らないように・・・難しいので適当なところで諦めました。初走行とセッティング変更:
「火花が強力になるのでセッティングがずれます」と書かれているとおり、走り出してみるとレスポンスが良すぎでトルク感なく、かなり薄い感じです。低回転でも4000以上でもノッキングが発生し、(点火時期セッティングはノーマルで)怖くて走れません。プラグも真っ白(笑) とりあえずスローを濃い目に調整し、MJを5番上げました。これでプラグの焼けもまあまあとなりました。
点火時期変更:
以後4000回転以下の話です。ノーマルセッティングでは従来と同じような条件でノッキングが出ますので、ハイコンプセッティングを試してみます。ハイコンプ1(低速遅角は小さめ)で走行、低回転でのノッキングの発生はかなり収まりましたが、それ以上に低回転での出力特性がおとなしくなりました。ノーマルでは低回転でもスロットルを少し開くと、はじけるような爆発で前に出ていたのが、かなり普通っぽいダッシュに変わりました。これは予想していた現象で、最適なトルクを発生する点火時期から遅らせるので、同じスロットル開度での出力は下がるわけです。その代わりノッキングなしにストールするまでスロットルを開けることができる・・かなと予想してました。
実際に感じてみると、想像してた以上におとなしいエンジンになった感じで、おそらくこちらの特性の方が乗りやすいのだと思います。
さらにハイコンプの遅角が大きくなるセッティングを試してみましたが、上の傾向が段階的に強くなる印象です。その代わり低速でのスロットルのワイドオープンを受け付けてくれます。
ただ、ノッキングが全くなくなったわけではありません。このあたり、燃焼室内のカーボンが堆積している今の状態で多くを望んではいけないようです。
−ノッキングは完全に払拭されなかったのか、それじゃあんまし効果がなかったのか?
・・・それが逆で、すごくいいです。
実際に、コイルとこれに流す電流を制御する装置をハイパワーな物に交換するわけですから、理論的に言って点火エネルギーが上がっています。その結果、全域で骨太なトルクが出ます。燃焼がとても安定した感じです。燃焼室から聞こえる爆発音が「バババババ・・・」という、まろやかな感じから「ゴガガガガ・・・」という角張った感じに変化します。
「なんとなく良くなった・・・よなあ?」てなレベルでなく、明らかな変化。常用する中低速領域で排気量が1割ほどアップしたくらいトルクフルになりました。
高い買い物だから効果があったと思いたいという深層心理は当然働いてますけど、それを差し引いてもこの点火性能は明らかに良いです。
点火時期調整機能については、ノッキングにもけっこうな効果があり、低回転でも安心してスロットルをひねることが出来るようになりました。各ギアの守備範囲がぐっと下に広がりました。私は5000rpm以上回さないので、その上の美味しいところ(SPIIは高回転側でノーマルセッティングより進角するセッティングにできる)を味わっていませんが、5000rpmにかけて回転上昇して行くと、ノーマルとは異なり、出力が2スト的に上昇していくのが感じ取れます。
いろいろ書いてますが、ノッキング改善はともかく、これだけの効果がある点火系チューンナップ、お奨めです。
点火時期をいじる必要がないノーマル圧縮比のエンジンの場合、パワーコイルキットは点火時期調整機能がなく、価格もリーズナブルでありながら点火能力はフルキットと同じでコストパフォーマンスが高いと思います。
おまけ:SRX(4型)の点火時期は3VNと3SXで異なり、3VNのほうは高回転でさらに進角します。3SXに3VNのイグナイタを使ってみるというのも面白いと思います。
なぜうちの子はノッキングするのか、どうしたら対策できるのかについて、いろんな情報を集めて仕事中に考えてみました。違ってるところもたくさんあると思いますが、いちおう書いておきます。
ノッキングとは
ノッキングとは、プラグではない部分から始まる異常燃焼で、普通「カリカリ」とか「チリチリ」とかの音を伴います。
ノッキング、デトネーション、プレイグニションの定義には諸説多々ありますが、私はおおざっぱに次のように考えています。
(1)ノッキング:点火後、爆発圧力により圧縮された未燃焼ガスが自然着火し、異常爆発となる。
(2)デトネーション(プレイグニション):プラグによる点火より以前にカーボン堆積などで高圧縮になったガスがカーボン、プラグ、排気バルブなどのヒートスポットにより着火して異常燃焼する
人により、ノッキング、デトネーション、プレイグニションの使い方は異なりますが、発生が正規の点火より前かあとかということで分けられるようです。印象的にはプレイグニションのほうが、自然発火するまで圧縮が上がる状況を想定すると珍しい現象だと思います。
今回はノッキングについて考えてみます。
圧縮比とノッキング
ノッキングは、限界以上に燃焼室圧力が上昇することとヒートスポットにより異常燃焼が発生するわけですから、圧力、つまり圧縮比とは密接な関係にあることがわかります。圧力が上がって燃焼し易いというのは、断熱圧縮により、高圧縮であるほど混合気は圧縮時に高温になり、着火しやすくノッキングが発生しやすいということだと思います。
オクタン価とノッキング
ガソリンのオクタン価はノッキングに密接に関係しています。簡単に言えばハイオクのほうがノッキングが発生しにくい。
しかし、だからといってハイオクは爆発力が大きいということはありません。ハイオク仕様車がハイオクを使ってパワーアップしてるのは、ノッキング発生しにくいので高圧縮仕様とできているからです。「高圧縮エンジンは出力が高い」これは事実です(なんでだっけ?)。ですから、レギュラーガソリン前提で点火時期や圧縮比が設定されているレギュラー仕様車にハイオクを入れても、パワーアップは望めません。(清浄剤の効果や高いギア+低回転で発生する軽いノッキングなどには効果有り)
スロットル開度とノッキング
当然だが、燃焼圧力は、スロットルを開けて混合気を多く吸い込むほど燃焼圧力が高まるので、スロットル開度は大きい方がノッキング発生し易い。
ビッグボアとノッキング
プラグからの燃焼により未燃焼ガスが圧縮され自然発火しノッキングとなるが、ビッグボアの場合、端部までの距離が長く燃焼にかかる時間が長く、未燃焼ガスの圧縮も大きく、ノッキング発生しやすい。また燃焼室が大きいと言うことは燃焼圧力の偏在の度合いも大きく、max値がノッキング発生レベルを超えやすいことは間違いないだろう。
ビッグボアでキレイに燃えないためカーボンが溜まりやすく早期爆発を誘発するヒートスポットができやすい。また、燃焼室容積に対して表面積(=放熱面積)が小さい(単純計算で4気筒の6割)ため、ビッグボアエンジンは冷却が難しい=ヒートスポットが出来やすいなど、ビッグボアエンジンはノッキングが発生しやすいエンジンと言え、ツインプラグ化などが施されるケースが多い。
回転数とノッキング
単純な話が、燃焼圧力が立ち上がり、限界圧力を超えるとノッキングを発生するが、上死点前、つまり圧縮圧力が上昇している状態と上死点後で圧縮圧力が下降している状態では、燃焼速度は同じでも燃焼室膨張速度は正負の方向差がある。また、下降中であっても、燃焼圧力の上昇速度が一定なのに対して、燃焼室の機械的膨張速度はエンジンの回転数に比例するため、燃焼圧力と燃焼室膨張の和である燃焼室内圧力は高回転時のほうが圧力上昇がゆるやかで、したがって最大値も小さい。つまり(点火時期一定の場合)高回転の方がノッキングは発生しにくく、多くの燃料を吸入、爆発させることができる。また、低回転でのノッキングはさほどでもないが、高回転でのノッキングはエンジンにとても良くないようです。とはいえ程度問題ですから、低回転で激しくノッキングが出りゃあ壊れますです。
昨日読んだ雑誌によれば、ガソリンの燃焼温度のほうがエンジンのアルミの溶ける温度より高いそうです。それでもエンジンは溶けずにいれる理由は、アルミ表面にできる境界層によるものですが、ノッキングによる衝撃波はこの境界層を乱すので、やっぱりノッキングは出ないに越したことはないようです。でも、タクシーなんかよくノッキングしっぱなしで走ってるよね。
点火時期とノッキング
エンジンの出力は、点火後に立ち上がる爆発圧力のピークが上死点後10度になるのが最も大きな出力が取れるとされている。したがって、ノッキングが発生しない限り、ノーマルエンジンでは、低回転でほとんど進角させないBTDC5度くらいから、高回転になるに従って進角させる点火特性とされている。
最近のエンジンでは回転数だけでなくTPS、(スロットルポジションセンサ)で検出したアクセル開度を加味し、3次元的な点火マップを持ち、ノッキングしない最大出力を目指して進角をダイナミックに変化させるエンジンも多い。
要するに、20年前くらいからエンジンは点火時期を回転数に応じて変えるようにできており、そのセッティングは当然ながらノーマルエンジンで、おそらく数万キロ走行後のカーボン堆積でもノッキングが出ないようなセッティングとされている。
高圧縮化エンジンでのノッキング
ノーマル状態で点火時期調整されたエンジンをチューニングして高圧縮化すると、ノッキングが発生しやすくなる。
ハイコンプピストンを組み、圧縮比が高くなると爆発圧力も増大してトルク=出力がアップするのであるが、この爆発圧力の増大はそのままノッキング発生ポイントに爆発圧力が近づき、ノッキング発生しやすくなるということである。
点火時期的には、その回転数に合った最大出力が得られるように設定してあっても、爆発圧力が上昇しすぎてノッキング発生する。
このときのマージンについては高回転の方がマージンがあり、低回転のほうがマージンが少ないため、ハイコンプエンジンでは低回転でスロットルを開いたときにノッキング発生するようになる。
燃調とノッキング
燃調が薄いとノッキングが出ると言われているが、これは13.5〜14あたりで発生しやすいと言うことらしい。このあたりで燃焼速度が高くなることに起因している。もっと薄いと逆に出にくくなるらしい。
過渡的なものとしては、スロットル急開時、混合気は急に吸い込まれるが、空気に比べて重いガソリンはキャブのジェットから吸い出されるまでにタイムラグがあり、その期間は、定常状態より混合比が薄くなる。これに対策するための機構が加速ポンプである。(だから、加速ポンプが働くと加速がぐんと良くなるということはなく、せいぜいきれいに加速していくくらいである)
ハイコンプによるノッキング発生のまとめと対策(笑)
これらのことから、ハイコンプ化したエンジンでは、
・低回転時・アクセル急開時
にノッキングが起きやすい。
点火時期的には最大出力を得る点火時期であっても、ノッキング発生のため最大出力点までスロットルを開けられないという状況になる。
そのため、現実的な対策としては
・燃調を濃くする(加速ポンプを使う):一時的な燃調薄に対処
・ハイオクガソリンを使う:高圧縮に対処
・点火時期を遅らせる:ハイオクで対処できない部分のリカバー
が考えられる。
点火時期については、余裕がない低回転時の点火時期を遅らせることが有効である。点火時期を遅くすることで同じスロットル開度での出力は下がり、最も効率がよい点火時期ではなくなるものの、よりワイドにスロットルを開けることができるので、ノッキング無しで得ることが出来る最大出力はより大きくなるだろう。
加速ポンプ装備は、急開時の過薄による短時間(おそらく1秒程度?)ノッキングには有効だが、ハイコンプ化により定常的に発生するようなノッキングは解決できない。
ハイオクガソリンの使用は絶対条件であろう。
よって、爆発圧力増大によるノッキングをハイオク+点火時期変更で抑え、一瞬の過薄によるノッキングを加速ポンプで補正するのが正しい対処ではなかろうか。すいません、偉そうで ほとんどウオタニさんの受け売りみたいなものです