サクションパイプ内部の流速と、或る試行
上の画像は、最近購入したMAZDA純正の、下部サクションパイプ(¥1,598)と、エアクリーナーカバー(¥1,771)です。購入の目的は、少し前のBlogに書いた通り、コモンレール燃料噴射学習の学習時に普通でない状況を意識的に作って、「ECUを騙せるかもしれない」と書いたように、騙せるか実験するためにこれらを購入し、ちょっとした改造して車に取り付け、コモンレール燃料噴射学習をしてみるためです。それにしても、この下部サクションパイプのねじ取り付け部のパイプ形状は疑問が残りませんか?下の画像の、取り付けブラケット部分のパイプのへこませ方です。たぶん取り付けやすいようにパイプを変形させたために、スムーズであるほうが良いはずの内径に出っ張りができているのです。上の画像のように、内部を覗くと、取り付けのためのへこみは、内側から見れば出っ張りになって、空気の流れを乱していそうに見えます。もちろんMAZDAの設計者が、空気の流れる部品内部の壁がスムーズであるべきことを知らないはずもなく、この形状でもほとんど影響がないことを確認してのことだとは思うが、やはりBESTとは言えないような気がします・・・・・。この下部サクションパイプは社外品のパーツも出ているので、その辺の対策は済んでいることだろう・・・・。この、下部サクションパイプの下エンド部分は、EGR排気ガス流路と結合するマニフォールドに繋がるはずだが、その部分は、エアクリーナーとつなげるゴムのサクションパイプ部に比べやや細くなっているが、その内径は42φである。ちょっと思ったのだが、全開で5000rpm回したと想定すれば、ここを流れる空気の速度はどれくらいになるだろうか?まず5000rpmの時の吸気量の計算は、クランク2回転で全ての気筒はそれぞれ1回の吸気動作をするから1分間に2500回の吸気を行うことになる。毎秒に直せば1/60で、41.66回である。1500ccだから、41.66×1500=62500CCが一秒間にこのサクションパイプを流れることになるはず・・・。しかし、5000rpm時には私の(TDIサブコン使用)エンジンは1.8気圧のブーストがかかるから、ターボチャージャーの前の空気の量は1.8倍になり、それがこの42φの部分を通過することになる・・・。実際はターボチャージャーで空気は加圧されていても、ピストンの早いストロークで空気は減圧状態になるかもしれないから、この計算のようにはいかないが、もし、インテークバルブの抵抗がないとしたら、計算としては62500cc×1.8=112500ccが通過することになる。さらにEGRから送り込まれる還流排気ガスの量が判らないため、さらに正確さは失われるが、もし減圧が起きず、アクセル全開時にはEGRからの排気還流はないと仮定したらではあるが、毎秒あたり112500CCが狭い42φの穴から出てゆくことになり、その速度は112500÷(2.1×2.1×π)=8122cm≒8.122m8.122m/sec つまり毎秒8.12mで流れることになるわけです。F1エンジンの気筒充填率などは、インテーク管の慣性脈動などの効果もあり、実は2.4リットルエンジンの時でも3リットルエンジン並みに空気を吸い込んでいるということですから、この理論的な計算による流速もそんなに可笑しなものではないかもしれません。毎秒8m以上の速度ですから、このパイプ内部のでっぱりは、少なからず乱流を作ると思われるので、基本的には良くないと思うわけですが・・・・笑。私はこの下部サクションパイプのどこかに穴を開けて、エアクリーナーカバーに取り付いているフローメーターと気圧計を欺こうとしているわけです。やり方は、フローメーターの周囲の流路を障害物を置いてやや狭くし、センサー単体では流速が高くなったようにしますが、実際には、そのフローメーターの後ろに穴をあけるので、流速は下がります。高い回転数でエンジンを回すときに、フローメーターの数値は、穴あけ前となるべく変わらない様に工夫し、多少低下する程度に出来れば、、ターボチャージャーにはエアークリーナーを通らない普段より抵抗の少ない経路を通った空気の分、多くの空気が吸い込まれていても、フローメーターとしては普段と変わらないデーターをECUに送ると思われます。しかし・・・・燃焼結果としては排気中の酸素が増えるという結果になるはずなので、ECUの噴射学習の判断としては、燃料噴射量がやや少ないと判断するのではないかという理屈です。また、それ以外の方法として考えられるのは、呼吸補助用のスプレー式の酸素ボンベからエンジンの空気取り入れ口に定量の酸素ガスを入れながらコモンレール燃料噴射学習を行う手もあります。この方が簡便ですが、酸素の追加量が正確にわかりづらい分やり過ぎてしまう可能性があり、やり過ぎはコモンレール燃料噴射学習がエラーとなり失敗と言う結果になってしまうと予想されます。つまり、失敗と判断するか正常範囲とするかは、値の狂いの大きさで線を引いているはずなので、あまり大きな変化をすれば失敗として変更はキャンセルされると思うのです。いずれも目的は、シリンダーに普段より少しだけ多い量の酸素を送り込み、燃料噴射学習中の排気ガス中の残存酸素量を増やすことが出来れば、吸入した空気量(酸素量)と定量噴射したはずの燃料が燃えて、排気された余った酸素量をカウントすることで、定量噴射した燃料のわずかな不足や過剰を判断するはずだから、酸素が計算結果から多くなれば、酸素量はフローメーターと気圧から正確に判っているはずなので、正確な管理が難しい微量な噴射量が少し狂っているとECUに思わせることが出来るかもしれないという訳です。もし、それでECUが多く燃料を噴射しろというマッピングをしてくれるなら、簡単なエンジンチューンアップができるという意味になるはずです。まあ、上手く行かないかもしれませんが、試して遊んでみようというわけです・・・・笑。