研究開発に見た遠回りの結論にあきれる -水素エンジンと点火装置-


2013年1月24日木曜日

セミトラ点火装置の1次と2次波形からその良さを検証してみた

セミトラ点火装置は普通点火のポイントを利用し、安定した点火性能を長期に渡って維持できるように造られたトランジスター点火装置と言い切れるだろう。フルトラが当たり前の時代だが、普通点火からフルトラに移行する間、一時的にセミトラを採用するメーカーも有ったのだ。

そのセミトラによる1次と2次波形は、普通点火装置の波形とどう違うのか検証してみた。

使用したセミトラはウルトラのNo.6060。ベーシックなセミトラともいえる製品。

セミトラの波形を見るために使用したウルトラのNo.6060だが、正しい点火コイルとの組み合わせが重要なので、それを理解できないとしたら使用すべきではない。ハイパー・イグニッションNo.8900であるなら、専用の点火コイルと組み合わせてあるので、コレを使うべきだ。No.6060より高性能でもある

1次電圧波形と2次電流波形で普通点火とセミトラを比較検証すると、普通点火の1次波形にはポイントが開いた瞬間からその電流に落ち着きが出るまでの間、何回もの振幅がある。これはポイント接点でのスパークを意味する。その影響は2次波形にも及ぶため、点火エネルギーは小さくなる。これはポイントの接点修整が必要であることを示している。また、1次2次共にピークを示す部分の波形の明るさは、普通点火では流れる電流が多いため、波形もはっきりと見えるが、セミトラでは最大値あたりは霞んで見えない。

普通点火の1次波形ではポイント接点が荒れているため1800回転では余計なものが写る

点火プラグに流れる2次の電流波形にも普通点火では同様な状態が見られる。失火と取れる状況だ

セミトラのように2次波形に余計な波がないということは、それだけ点火エネルギーが大きいと言う判断も出来る。

普通点火と同じ状況で(コネクターを差し替えるだけ。回転数は1800)セミトラに代えると、1次波形でも余計な波形はなく、しっかりと信号を送っていることがわかる

セミトラの2次波形も1次波形と同様に、乱れはなく、確実でしっかりとした火をプラグに飛ばしている

普通点火の場合にはポイントに流れる電流が一般的に最大4~5Ahと言われているが、セミトラでは1Ah(ウルトラの場合には0.4Ah)以下。つまり、ポイントに要求されているものが違うのである。

セミトラの場合ポイントは、点火時期を掌るスイッチのようなものであり、エネルギーを加える普通点火方式と根本的に違う。そのため流れる電流も小さいのである。結果として、ポイント接点の消耗・焼損はなくなるため、長期に渡って(他の機械的な部分の劣化・消耗はあるが)安定した点火火花が確保できる。

波形撮影ではポイントが荒れている状態だったこともあり、普通点火では低回転(1800回転)で点火ミスを示していたが、セミトラとなるとそのような症状は発生していない。これがセミトラの強みでもある。

意地悪テストとしてポイントギャップを大きくしてみたり、コンデンサーを取り外してみたが、波形の変化は見られなかった。ここで確認できたことは、ポイントが単にスイッチの役目に過ぎないと言うこと。

試しに普通点火では重要なコンデンサーを外
して5200回転としてみた1次波形。何も変わっていない 

同じくコンデンサーを外した2次波形。確実にプラグはスパークを行っている。つまり、セミトラにはコンデンサーが必要ないということになるのだろう。取り付けていても支障はなく、単に安全マージン? セミトラのユニットが不良となったときに、簡単に普通点火へ戻せることを考えれば、取り外さない方がいいといえるが・・・

ここからは知識として知っておいたほうがいいこと


専用コイルを持たないセミトラのユニットは、最近巷に使える点火コイルがないので、それを理解していない方は、専用コイルが組みつけられたものを購入した方がいい。価格は少し高いけれど点火性能は高い。

更にオークションでセミトラユニットだけを購入して使用する場合など、特に注意が必要。自身で使用可能な丸型コイルを持っているのならいいが。

例えば、永井電子(ウルトラ)のセミトランジスターNo.6060は、数十年前では普通に汎用として販売されていた丸型のコイルに合わせて開発されたのだが、現在はこのコイルを入手することは不可能。適当なものを組み合わせるとユニットが壊れるので、絶対にダメ。

そこで、同社では専用コイルを組み合わせた、高性能セミトランジスター点火装置を開発している。

このハイパー・イグニッションNo.8900は専用コイルを使用したことにより、電流制御やドエル角制御を組み込むことが可能となり、高回転まで安定した点火性能を確保できた。当然No.6060よりも高性能な点火装置といえるもの。


2013年1月8日火曜日

14代目トヨタクラウンのサスペンションは進化型か

ReBORN(生まれ変わる)と言うキャッチフレーズを使って発売された14代目の新型クラウンには、これまでとは少し考え方が違うサスペンション(足回り)設計が取り込まれた。

これはステアリングのタイロッドエンド。このようにS字形状をしている。伸び縮みしやすいことを利用して、ステアリング操作から来るタイヤの向きに僅かな遅れを生じさせ、コーナリング時の走行安定性を高くした

それは、フロントで言うとステアリングのタイロッドエンド形状にある。タイロッドエンドは普通ストレートのシャフトなのだが、そこをあえてS字形状とし(軸方向剛性を低減)、ステアリングを操作したときに、このS字が伸びることでタイヤの向きに、僅かな遅れが生じることを期待している。

この僅かな遅れは巻き込み現象を低減し、安定化方向へ導く。もちろん直進時にもステアリング操作に関係なく、タイロッドエンドのS字部分はタイヤに対する路面外乱を受け流し、一瞬起きるトーの変化が反対側のタイヤに伝わらないことを意味し、ここでも高速直進性に影響を与えるはずだ。

これが14代目のクラウン・リヤサスペンション。マルチリンクという形式は変わっていない。このサスペンションにはトーコントロールアームにも工夫がある。ロッドがストレートではなく僅かに湾曲しているのだ。その目的は横力を受けたときにタワミ、引かれたときには伸びることで、カーブなどの走行ではリヤタイヤが同位相することから安定が高くなる。伸び縮みするといっても0.1mm以下の数字だが、それがものを言うのだ

もうひとつは、リヤサスペンションのアーム形状に見られる。一般的には棒状の形か、パイプでもボックスセクションなのだが、新型クラウンでは違っている。

リヤサスペンションアームの断面は下側(水対策)に開口部を持つC型断面構造。捻り剛性を下げて微小作動性を向上させたというが、ショックアブソーバーが高圧ガスを使ったモノチューブのド・カルボン式ということだから、フリクションの多い(特に停止状態から動き出すとき)ショックを使うことへの対策とも取れる

ボックスセクションの下側に開口部を持つC型形状なのだ。つまり、捻り剛性を下げている。

この目的は、乗り心地を向上させるためで、サスペンションの作動が非常に小さいとき、ゴムブッシュの変位が起きる前の動きを、サスペンションアームが捻れることで先行させるもの。

ゴムブッシュだけではなくボールジョイントを採用している部分のサスペンションアームも同様な形状だ。ボールジョイントにおいても、動き出すまでの力は大きく、それを小さくすれば耐久性や位置精度が下がるため、作動としては不利になっても必要以上に強く締め挙げる処理が必要だからだ。

また、ショックアブソーバーは作動レスポンスの高いモノチューブ(ド・カルドンタイプ)で、ガス室との分離にはフリーピストンを使っている。ここの動きの抵抗を低減させるため、減衰力発生ピストンやそのピストンリングなどにはテフロン製を使っている。

と言うことは、ショックアブソーバーそのものの動きにも渋さ(初期作動抵抗)がある。それを少しでも解決するために、サスペンションアームの捻り剛性を小さくして、乗り心地を確保した、と分析するのは考えすぎか?

俗に言うガスショックはガス圧が非常に高く(作動によるキャビテーション防止が目的で10気圧以上)、その分ピストンを押し戻そうとする力も強くなり、いくら作動によるフリクションを低減しても、このガス圧に打ち勝たなければショックアブソーバーのピストンを作動することは出来ない。つまりサスペンションとしての微少作動に障害となる。なので・・・?

バイクの1本サスにもガスショックが使われているが、この場合には非常に強いスプリングと大きなレバー比(減速方向)としているため、ショックのフリクションが及ぼす影響は少ないのだ。

2012年12月27日木曜日

ブレーキレバーを改造して、レバー比をプログレッシブ化する

フロントブレーキが重要視されるバイクだが、時代と車種によっては、どうにも頼りないレバータッチで、更に急制動に対応しないものが多くある。そこで、技術力を酷使し、そのレバー比に対してプログレッシブな比率変化を求めて改造した。

ブレーキホースをレース用に交換するという手もあるが・・・

レーシングコースでの走行では、指を1本だけレバーにかけて、突如押し寄せる緊急回避行動に供える必要はないのだが、公道の走行では常にブレーキレバーには指1本か2本をかけておき、突如として起きる急制動に対する構えをしておく必要がある。

ところが、そのような状態から強い制動をかけようとしても、指1本での制動と、そこに必要な力が足らないばかりか、レバーを引くストロークが長く、充分に引くことすらできない。

親指以外の全てを使って、ガツンと引く場合にはブレーキレバーはグリップの根元まで引き寄せられるから問題ないのだが・・・

そこで行き着いた結論がブレーキレバーのレバー比をプログレッシブ化することである。

どの部分の改造かというと、ブレーキレバーとマスターシリンダーが当たるところの形状を変えれば、目的が達成できると結論を出した。

マスターシリンダー側に手を加えることは出来ないので、ブレーキレバー側である。

ブレーキレバーがマスターシリンダーを押す部分の形状をエキセントリックにすればいいのだ。

エキセントリックとすることで、マスターシリンダーを押す部分が移動し、同じレバーのストロークでもマスターシリンダーを押すストロークが増える。

で、どのようなことをやればこれが達成できるのだろうか。

ここからが技術力である


そのマスターシリンダーを押す部分の理想的なところへ3mmのビスをネジ込む。もちろん下穴(2.5mm)を開け3mmのタップでネジ立てである。

小さな万力にブレーキレバーを固定し、角度を確認しながらボール盤で下穴を開け、その角度のままボール盤のチャックにタップを取り付け、手でチャックを掴んで数回ネジ込み、ボール盤から外し、タップの角度が倒れないよう注意しながらタップハンドルに変えてネジ立てする。

ネジ立てが終わったらビスをしっかりとネジ込み、不要な部分をヤスリで削り取る。

何回もイメージして、何処でマスターシリンダーが押されるのか検証しながらヤスリ仕上げが重要となる。

これを取り付ければ理想的なブレーキの完成だ。なお、この改造はあくまでも自身の責任で行っください。
これがレバー比をプログレッシブにしたもの
上の写真では良く見えないので、加工した部分をアップにすると、このようになっている。レバーを引いても最初は、取り付けた突起部分が当たらず、普通にストロークもあるが、レバーを引くに従いマスターシリンダーを押す位置が変化し、レバー比もそれに合わせて変化する
このようにブレーキレバーを指一本で引ききれる。ここまで引いてしっかりと手ごたえが残っていれば、文句の付けようがないブレーキが完成する。もちろんガチガチのレバータッチではなく、ソフトな感触がありコントロール性が十分残っている


2012年12月16日日曜日

N-ONEお前もか

先月(11月)の19日に、ホンダN-BOX(自然吸気仕様)のブレーキオーバーライドとアイドルストップの制御がおかしい、と言う投稿をして、さてN-ONEはどうなっているのだろうか、確認出来次第報告する、ということで終わりにしたが、その確認ができた。

結論は、N-BOXと同様で、自然吸気仕様はアクセルを踏み込んだまま左足でブレーキ操作し、停止まで持って行くと、エンジンはスロットルを閉めるので、ブレーキオーバーライドは正しく作動しているが、停止した次の瞬間、エンジンも停止する。

そのままの状態から、アクセル操作すればエンジンは始動するが、それでは遅すぎる状況が発生する可能性はある。

これはいいことではないと思うのだが・・・

だから、他のメーカーでは、ブレーキオーバーライドが作動したときにはアイドルストップさせないように制御している。

救いは、アクセルとブレーキの操作が自由に出来るドライバーなら、左足ブレーキと右足のアクセル操作を駆使して行う、アンダーステアの回避行動。

一般的に、ブレーキオーバーライド制御が組み込まれている車種では、一部のものを除いて、アクセルよりも後から踏まれたブレーキ操作が優先することから、ブレーキペダルを踏み続けている限り、アクセルにエンジンが反応することはないのだが、N-ONEの場合には(N-BOXは確認忘れた)ブレーキが踏まれていても、アクセルペダルを数回軽く踏むことで、エンジンが反応するようになる。

2012年11月29日木曜日

2007年初めにトヨタの“体たらく”を予見した奴が居た

それは2007年1月、AGN(今は消してしまったオートギャラリーネット)に原稿をアップした張本人、つまりこの私である


以下、当時の原文のまま

【こいつのここが気になる】カローラよお前もか


新型カローラには、新開発の1.8リッターエンジンである2ZR-FEを搭載している。新時代を見据えたエンジンとして、環境にも優しいという。それはいいことなのだが、メンテナンスに関することでは、疑問符が付く。オイルフィルターがバルクヘッド側(シリンダーブロックの裏側)にあり、ジャッキアップするかピット作業しなければフィルター交換ができない。

問題のオイルフィルター取り付け位置。後方排気なので、シリンダーブロックの後に位置していることがわかるだろう。な~ぜ

フィルターそのものは、ペーパーエレメントだけを交換するという、不燃物を少なくする方式で、環境にも優しい。でもおかしい。これまでのトヨタは、メンテナンスというサービスには、世界一気を配って、メンテナンスでミスの出ない、やりやすい方向でクルマ造りをしてきたメーカーである。

それがどうして? と思うのは、これまで数多くのクルマをいじり倒してきた経験を持つ編集者には納得できない。その点について、開発責任者にも聞いてみたが「図面の段階で、サービス評価グループからクレームが来ていないので、わかりません」という返事。世代交代が進んで、そんなものどうでもいい、という考え方が、主流を占めたのでは、という問いに対して「それはありません、いいものは継承していますから」。

では、エンジン開発責任者はどう答えるのだろうか。同じ質問をしてみると「ウーン、わかりません」という返事が返ってきた。なんだこれは、どこかで、誰かが悪い方向へ糸を引いている、としか思えない。

【編集部:青池 武】

ここからは追加原稿


当時のトヨタには(現在は知らない)開発時にその図面から整備性を評価するグループが居て、その権力は強く、100点主義を貫き通してきた。

つまり、如何にいじりやすく造り、整備することでやってしまうヒューマンエラーを少しでも少なくすることに特化していた。それだけディーラーメカニックを信用していないと言うことになるのだが、事実とんでもないトラブルを、私自身も押し込まれた経験がある。

エンジン開発者は「整備性を評価する方々が全てOKと言う印を押していますから、我々はそれ以上何も言えません」と言う返事だった。

では、何故オイルフィルターをバルクヘッド側に持ってきたのか、と言う問の対しては「エンジンフロント側をモジュール化して、コンパクトにした結果、近くにオイルフィルターを取り付ける場所がなかったので、安易にバルクヘッド側の空きスペースを利用したのです」と言う答え。

でも、エアコンのコンプレッサーとミッションハウジングの間には空きスペースがあり、他のメーカーではここにフィルターを持ってきているのですが、何故そのような設計をしなかったのですか、と聞いてみると・・・

今の状態を予見できる言葉が返ってきた。

「コストがかかるからです」


ここに全てが集約しているような気がしてならない。

あれほど素晴らしい整備性を持っていたトヨタは、今どこへ行ってしまったのだろうか
新時代を見据えて開発した2ZR-FE。軽量でコンパクトタイミングチェーンカバーなどもモジュール化して、スペース効率をアップ

フリクションを低減させるため、軽量ピストンを開発。ムービングパーツの軽量化により、燃費と騒音に貢献

2012年11月19日月曜日

N-BOXのブレーキオーバーライドとアイドルストップの関係がおかしい

ブレーキオーバーライド(アクセルペダルを踏んでいても、ブレーキペダルを踏んだとたんエンジンはアイドル回転近くなる、ブレーキ優先制御)が最近のクルマには搭載されている。もちろん左足でブレーキを踏むことの操作性に、安全機能を付加したものだ。

ただし、そこにアイドルストップと言う制御が加わると、少し厄介な制御が必要となる。それは、ブレーキオーバーライドが作動したときには、アイドルストップさせない、というもの。

もしアイドルストップさせると、ブレーキオーバーライド作動時におけるドライバーの精神状態から、事故の回避行動が送れ、悲惨な結果を招くことが考えられるからだ。

このように、ブレーキオーバーライドが作動したとき、アイドルストップさせない、と言う情報は、クルマを開発する技術者の中でも、共通事項として理解しているのが普通だが、ホンダは違っていた。
ホンダN-BOX

実は、RJCカーオブザイヤーの最終テストデーでホンダN-BOXに再度試乗する機会があり、発表会直後の試乗会で問題提起しておいた、ブレーキオーバーライド制御が、どのような形になっているか確認したのである。

その問題とは、ブレーキオーバーライド状態で停止すると、エンジンもアイドルストップが作動し、エンストしている。これは上記のようなことを想定すれば、よろしくない制御である。

テストデー当日には会場であるツインリンクもてぎパドックに、開発者が3名ほどお見えだったので、それとなく「最初の試乗会ではブレーキオーバーライド状態で停止させると、エンジンも停止していたが、それはどのように改良したのか」と言う問い掛けをしてみた。それに対し「その制御の担当者がここにはいないので分かりません。後ほど確認します」というのである。

ここで一言、上から目線で「他のメーカーでは、関係する開発者の全てが、ブレーキオーバーライドとアイドルストップの制御がどのようになっているか、常に共通項目として持っているのですがね~」とやったのである。

暫らくして、返ってきた回答は「他のメーカーさんと同様な制御になっています、と担当から連絡がありました」というので、開発者二人を乗せて走行チェックする。

テストはアクセルを軽く踏んだままでブレーキペダルを(もちろん左足で)強く踏み付け、停止させる。すると、アイドリングしている。「アッ、改良したんですね」と言いかけたとたん、エンジンは停止。何度やっても同様に停止。では、アクセルを大きく開けて加速状態からブレーキペダルを踏むとどうなるのか。これも急停止させようが穏やかだろうが、停止して一呼吸するとエンジン停止だ。

こりゃ危ない。ビックリ状態から作動したブレーキオーバーライドも、その状態から回避するための行動が、更に遅れることになるではないか


思い起こせば2009年1月のステップワゴン試乗会で、当時の開発責任者に「ホンダとしてもブレーキオーバーライドを組み込むべきだ」と言う提案をしたところ、その開発責任者から部下の開発者に対し「これは取り付けに値する事項だ、次から採用するように」、と業務命令的な指示がされたのに、このような状態の出来には、ただあきれるばかりである。

開発者、実験グループが完璧に左足ブレーキの操作を習得していないと、いろいろな使われ方に対する検証が出来ず、このような思い込み状態に発展してしまう。新しいもの造りに対して「好きなこと」が重要である、という証明のようなものだろう。

最近発売されたN-ONEがこのようなことでなければいいのだが。機会を見つけて確認し報告したいと思う

2012年11月15日木曜日

2013年次RJCカーオブザイヤー顛末記

インポート部門に、会始まって以来の同点が


今年もやってきました、RJCカーオブザイヤーの時期が。しかし、蓋を開けてみたら、インポート部門に同点のクルマが出てしまった

 

11月13日のツインリンクもてぎ。ここには、ベストシックスに選ばれた国産車、輸入車、テクノロジー、そして、RJC技術選定委員会(委員長は私、青池が勤めました)の特別賞候補である技術が並べられた。
テストデー当日早朝。まだRJC会員を迎える準備が着々と進行している。さてどのような結果が出るのだろうか

これより前の11月1日には、公開でベストシックスの開票が行われたわけだが、前評判とは少し違ったクルマやテクノロジーが、最終選考会のツインリンクもてぎへ持ち込まれることが決まった。
RJC会員が集合して、まず最初に始めるのは、当日集められたクルマの撮影。同じアングルで撮りたいカメラマン。それに応えるため走り回る会員がいる

2013年次RJCカーオブザイヤー・シックスベストは、ホンダN-BOX/N-BOXプラス、マツダCX-5、三菱ミラージュ、ニッサン・ノート、スズキ・ワゴンR、トヨタ・アクア。以下同様に順不同

インポート部門のシックスベストは、アルファロメオ・ジュリエッタ、アウディ・A4/S4、BMW・3シリーズ、シトロエン・DS5、メルセデス・Bクラス、フォルクスワーゲン(以下VW)・up!

テクノロジーのシックスベストは、マツダ・スカイアクティブ-D、ニッサンノート・エコスーパーチャージャー、スズキ・グリーンテクノロジー、トヨタ・プリウス用プラグインハイブリッドシステム、VW・up!に搭載のシティエマージェンシーブレーキ

技術選定委員会からの特別賞技術は、三菱ふそう・キャンターエコハイブリッドに搭載される、トラック初のハイブリッドモーター内蔵ツインクラッチミッションが持ち込まれた。

会員の最終確認が終わり、投票から開票へと移る。まず最初は特別賞。

この特別賞については、その技術を信任するかしないかで決まるわけだが、これまでテストデー当日に、不信任で却下されたことはないので、まず信任されるはず。当然その読みは正しかった。
特別賞は、三菱ふそう・キャンターエコハイブリッドに搭載された、 トラックとしては初のハイブリッドモーター内蔵ツインクラッチミッション

次はテクノロジーだが、私が押していたマツダのスカイアクティブ・ディーゼルは、イヤー賞とならず残念。

このすごい、世界のディーゼル・エンジニアが注目する位置にあるディーゼルエンジンであるが、それを理解していなければ、高い評価点を与えることは出来ない。理解不足が招いた結果とも言える。

つまり、RJC会員に対するマツダのディーゼル勉強会が足らないだけではなく、テストデー直前での復習勉強会などの開催も重要であったと思う。世界最高の技術であると言う判断が出来るには、それなりの基礎技術が頭に入っていなければ無利と考えるからだ。

RJC会員の大半は、この基本的な技術(ディーゼルに限らず)の知識はないのだから、そのあたりからの勉強会は今後も必要だと思う。

で、テクノロジー部門のイヤー賞は、スズキのグリーンテクノロジーに決まった。スズキとしては、初のテクノロジー賞受賞である。
テクノロジー賞は、マツダのスカイアクティブ・ディーゼルを寄せ付けず、スズキ・グリーンテクノロジーが獲得

インポート部門のイヤー賞は何と2台。VW・up!とBMW3シリーズ。

衝撃が走ったのはインポート部門。実は、イヤー賞となったVW・up!とBMW3シリーズは、点数を読み上げるたびに同点得票、逆転得票、逆転の逆転を繰り返し、最後の投票用紙を読み上げたところで、同点の得票になる、と言う結末が。
インポートでイヤー賞となったBMW3シリーズ。ディーゼル搭載モデルもあり、輸入車なのにガソリン仕様との価格差は少ない
同数でインポート部門のイヤー賞となった、VW・up!。これまでとは違うVWの先を見越したクルマといえそう

イヤー賞で同点となった場合の扱いは決めていなかったので、会長の一言「両車ともにイヤー賞です」で、会始まって以来の出来事が起きた。

最後はRJCカーオブザイヤー賞の開票であるが、これは大方の予想通りニッサン・ノートが受賞。開票の始めから順当に得票を伸ばし、追い上げるマツダCX-5を突き放した。
大方の予想通りに票を獲得したのは、はやりニッサン・ノート。クルマのできは、コンパクトカーの領域を超えている