もんじゃら博士

[プロフィール]
モトグッチオーナズクラブの副会長を勤める。バイクで培ったメカの知識は、166オーナーズクラブでもピカイチ!また、デザインセンスと歳を感じさせてない行動力は、166オーナーズクラブでも中心的な存在である。
また、世話好きで、本人の意思に関わらず?いつも幹事をやっています。個人的にも色々とお世話になっており、私が管理人ならもんじゃら博士は間違いなく会長でしょう!ちなみに、「もんじゃら」とはポケモンの名前だとか?

byTSAMA

【第1編】 エアフローメータの不調について

【第2編】 エンジンオイルの交換のタイミングは?

【第3編】 スポルトロニックについて@

【第4編】 スポルトロニックについてA

【第5編】 排気系のお話 

【第6編】 排気系のお話2 

【第7編】 ATFのお話




































<第1編 エアフローメータの不調について>
 
エアフローメータの不調で、エンジンが5000回転前後で息切れを起すという事例があります。同じ事象がバッテリー交換後に発生する可能性について、もんじゃら博士のご意見です。

○博士のお話
 ご存じのように166には、インジェクションを燃料供給デバイスとして使われていますが、適切な量の燃料を吹くために流れ込む空気量を知らなければなりません。現在インジェクションには実際の空気量を測るタイプと、測らないタイプの2種類有ります。測らないタイプは一部の車や、レーシングカー、オートバイなど限られた物にしか使われていませんので割愛しますが、実測する物にもさらに大きく2種類に分かれ、ボッシュの呼び方でそれぞれ“Kジェトロニック”“Lジェトロニック”と呼ばれています。“K”は「連続」“L”は「流れ」を示すドイツ語の頭文字です。

 166には「Lジェトロニック」型の「LH」というタイプの物が使われており、空気量を調べるために電気を流して発熱するフィルムが、吸入経路に付いています。仕組みとしてはフィルムが吸入空気によって冷やされるのですが、その温度に対して一定の温度差になるように電流を制御しその電流に応じて空気量を測るという複雑な物で、現在のインジェクションシステムの中でも、そのエンジンの状況に合わせてきめ細かく制御できる優れた物です。

 ただ流れる空気中のフィルムですから、使っていくと表面がだんだんと汚れていき、制御する電流も変化していきます。しかし排気ガスを効率良く浄化させるために触媒のところにラムダ(O2)センサーが付いており、常時排気ガス中の酸素量をモニターしていますので、燃料の濃さが変化してきたのを修正情報としてコンピュータに伝え、エアフローセンサーからの情報との誤差をコンピューターが修正してガソリンを吹く仕組みになっています。

 ですからバッテリー交換後の息切れもしばらく走れば修正されたかも知れませんし、ホットフィルムの清掃で済んだかもしれません。またコンピュータをリセットするとインジェクターの電磁ポンプがカチャカチャと、かなりうるさく鳴る事がありますが、これも2〜3kmで音がしなくなります。

 ちなみにカタログに載っている「Bosch Motronic ME2.1 」は、LHジェトロニックを含むエンジンマネージメントシステムの総称です。

○TSAMAの感想
 
エアフローメータ交換は72,600円(税別)程度かかります。バッテリー交換したら要注意ですね!

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<第2編エンジンオイルの交換のタイミングは?>

○博士のお話
 一概にエンジンオイルと言っても、車メーカー、モデルによっても油温管理にばらつきがあります。166は多分80℃〜100℃くらいだと思います(オイルク−ラへのサーモスタットが開く温度)。オイルが酸化するのは主に燃焼ガスがピストンリングの隙間からオイルに混ざるから起こります。ガソリンを燃焼させると、CO2と一緒にH2Oが発生します。寒いときにエンジンを掛けるとマフラーから湯気がでることで、結構な量の水蒸気がでることが解ると思います。

 燃焼ガスの水蒸気は気化していますが、エンジン本体やマフラーなどが冷えていると、結露して湯気になります。同じようにオイルにも水蒸気などが混ざりますが、その水分に燃焼ガスに含まれるNOXが反応して硝酸系のイオンに変化します。これがオイル酸化の主な原因です。

 この水蒸気をオイルから出してあげるには、油温を上げてあげれば良いのですが、水温と比べ、油温はなかなか上がりません。渋滞を含む都内を走って、夏で10km、冬で20kmが目安のようです。(スムーズに走れる郊外はプラス10km)余談ですが、マイクロロンを入れたあと、30km以上の走行、またはアイドリング30分以上をして下さいとあるのは、油温を上げる事で反応を起こし、テフロンを金属面に定着させるためだと考えられます。

 油温が上がらないまま走行を続けると、オイル内の水分が増えていき、エンジンオイルがコーヒー牛乳のように白濁し、まるでマヨネーズみたいになります。酷いときはそれがオイルラインをふさぐ結果になるようです。

 寒い期間に極端に短く、オイルが暖められないままの運転を繰り返すようであれば、オイルの劣化が早まりますので、定期的に長距離を走行されるか、まめなオイル交換が必要だと思います。 そうそう、一番いけないのは、冬場長い間乗らないからと言って、時々エンジン掛けてあげた方がいいかと思い、アイドリング状態で水温が上がった段階でエンジンを切ると言ったことを繰り返すのが一番良くないみたいです。

○TSAMAの感想
 5000キロを目安に、オイルの劣化が激しい様な乗り方は、3000キロ〜を考えていれば良いでしょうか。

○博士のお話
 私感ですがオイル交換時期って目安でしかないと思っています。なぜオイルを交換しなければいけないかというと劣化する(汚れる)からですが、適正な温度内で使われたオイルでしたら、1年やそこいらは問題無く使えると思います。エンジンオイルの仕事は、潤滑・防錆・清浄・冷却などですが、キチンと整備されているエンジンはあまり「黒い煙」を吐きませんので、清浄性能は目をつぶり話を進めます。

 1年くらいは問題なく使えると言っても、サーキットなどで連続全開走行したり、油温が余りにも高温になったり、オイルエマルジョン化したまま乗り続けたりしていると、やはりエンジンに負担が掛かってくると思いますので、早めの交換をメカニックが薦めるのでしょう。

 しかし通常の使用状況の中でエンジンオイルに一番厳しいのは、夏場の渋滞と冬場のオイルエマルジョン化だと思います。エンジン冷却水にはファンが着いていて、適正な水温にしてくれますが、オイルラジエーターにはそれがありません。走行中でしたら走行風で冷却されますが、渋滞の中だと、それも望めません。

 ただ単に油温が高温になると、いきなりオイルが劣化するかというと、そうでは無く別の問題があります。潤滑を必要とする最も重要なパーツは、クランクベアリングメタルとコンロッドベアリングメタルですが、200℃近くになるとさらに温度が急上昇し、ベアリングメタルの焼き付けを起こします。そのメタルの臨界温度にならないように冷却するのがエンジンオイルで、200℃近くまでは大丈夫なようです。ただしこれは新しいオイルの場合で、水蒸気やガソリンなどでオイルが希釈されると、油膜切れを起こす原因になります。

 ちなみにルマン24hでもやはりガソリンによるオイルの希釈が問題だと、メーカーのエンジニアが言っていました。昔のオイルの中には高温になると添加剤が変質し、スラッジの原因になったらしいのですが、現在のオイルはそんな事もないようです。(どなたか詳しい方、教えて下さい)

 冬場のオイルエマルジョン化は、時々オイルに含まれた水分を、気化分留される温度まで走行(1時間の連続走行が目安でしょうか?渋滞含む)すれば解消されると思います。

 と言ったところで私は、オイル交換をあまり距離に拘らず、オイルに一番厳しい夏場と冬場を前にした時期に行っています。(一応見栄もあるので年2回オイル交換と書きましたが、その時にお金がないときは年1回の時もありました。結構いいかげん、性格かしら?懺悔)

○TSAMAの感想
 なるほど、タイミングは年2回、春と秋ですね!

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<第3編スポルトロニックについて@>
スポルトロニックの学習機能の説明とのことですが、私もまだ解らないところが沢山ありますので、多少憶測を入れて説明させて下さい。それと166の場合はミッションだけに留まらず、エンジンマネージメントやABSまで絡みますので、話が長くなりますので何回かに分けて説明させていただきます。

実際に市街地を乗っているだけでは、何を学習しとるんじゃ、このミッションはと思います。では、今までのオートマチックミッションと違うのか。

今まで長い間使われ続けていたオートマチックミッションは、ご存じのようにクラッチの代わりにエンジンと駆動系の間にあり、エンジンのトルクを切ったり繋いだりする物ですが、そのトルクの受け渡しをATFという一種のオイルを媒介して行う物です。単純にエンジン側と駆動側に2つのポンプがあり、片方でポンプを回しもう片方のポンプにトルクを渡すという仕事ですが、この受け渡しは加速と減速では方向が変わります。

このポンプを仮にエンジン側を(A)。駆動側を(B)とします。
ドライバーが急加速を必要としたり、急坂を上ろうとしたときにアクセルを開け、ガソリン供給量を増やします。そうするとエンジンのトルクが増え、(A)側のポンプ内の圧力が高まり、(B)側へオイルを送りますが、急加速や、急坂の場合(B)側のポンプはすぐにトルクを受けられず、抵抗になります。そうなると(A)ポンプの内圧が上がりますが、そこに一定の圧力で開くプレッシャーバルブがあり、別の回路にトルクを移動させ、ギアを一段落とす力になります。(キックダウン)

反対に加速を終え、定速走行し出すと(A)と(B)の圧力の差が無くなり、一定の圧力で閉まるプレッシャーバルブが閉じ、別の回路へとトルクが移動し、ギアを一段上げる力になります。(シフトアップ)

以上のような作業を各ギアごとに異なったプレッシャーバルブで制御する、ATFの油圧によってバルブを開け閉めするように設定してある、見た目にも非常に複雑な仕組みの物でした。

166はと言いますと、(A)(B)のポンプは変わりありませんが、バルブの制御方法が内圧を使うのではなく、車載コンピュータが指示を出し電気的なソレノイドバルブで行います。ではどのような状況でミッションコントロールをしているのでしょうか。現在166はエレキがてんこ盛りです。ドライブバイワイヤー、ABS(EBD)、点火時期などなど。あと、縦方向・横方向のGセンサーがあります。

アクセルでは、エンジンへの要求をアクセル開度、アクセルを開けるスピードを監視しています。ABS(EBD)は、各車輪の回転数。点火時期はエンジンの回転数。Gセンサーはどの程度気合い入れて走っているかを。それぞれのデータをコンピュータに送り、車が最適な状態を保つように制御しています。

とりあえずわたしが理解している、オートマチックトランスミッションの動きを書き込みましたが、学習機能は次にと言うことで。

一般的な情報を基本に、166はこうだろうと憶測も含めて書いていますが、どなたか、イヤこれはこうなっているとご存じの方がいらっしゃればぜひ教えて下さい。

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<第4編 スポルトロニックについてA>
ミッションの学習機能とは、この前書き込んだ各種センサーでドライバーの運転パターンを記憶し、シフトタイミングをその運転状況に合わせて決めるというものなのでしょうが、実のところを言いますと私も???なのです。確かに加速のときにDレンジでもアクセル開度とスピードによって、シフトアップタイミングが変わりますが、今までDレンジではキックダウンしたことがありません。メーカーの車のポジショニングとして意図的にDレンジでは無闇にギアチェンジせずに、コンフォートを意識した性格付けをされたことによると思いますが、元気に走りたいときはシーケンシャルモー
ドでと言ったことなのでしょうか。

しかし車をワインディングに持ち込んで走ってみると、印象は反転します。シーケンシャルモードをセレクトし、積極的にアクセルを開けシフトを繰り返して(教育して?)行けば、頻繁にシフトレバーに手をやらなくても車側でギアを選んでくれます。たとえば3速4000rpmで下っていきコーナー手前で強めのブレーキング。このブレーキングで縦方向のGセンサーが減速の度合いを測り2速へシフトダウン。(これはシフトダウンしてもオーバーレブしない回転数であればキチッとシフトダウンします)そのままアクセルをパーシャル状態でコーナリング。この時横側のGセンサーがコーナリング中と判断し、むやみにシフトアップしないで次の加速に備えます。

スポルトロニックオートマチックミッションは、スポーツモードにすると加速側で1・2速で2000rpm(正確な回転数は解りませんが乗ってみて2000rpm〜2250rpmの辺りと感じます)以上、3・4速ではほとんど全域でロックアップクラッチを繋ぎ、減速側ではほぼ全域でトルクコンバーターを介さずアイドリング回転数に近づけばシフトダウンすると言ったマニュアルミッションのようなダイレクト感をもたらしてくれます。以前のオートマチックミッションはシフトダウンの時にワンウェイクラッチを介して、ギアのスピード差に依るトルクを逃がしていますが、スポルトロニックはクラッチを2枚使い、ギアをフライホィール代わりに慣性をつけシンクロさせると言った、プレッシャーバルブでは追従できなかったモノを、ソレノイドバルブでミッションを制御し可能になり、40kmからの減速でも1速のアイドリング回転数近くまでまで各ギアをロックアップさせ、減速時の空走感を無くしてあります。

以上のことから勝手に判断(良い方に)すると、学習機能と言っても主にアクセルだけでスピード調整する市街地などの中低速時には頻繁なキックダウンを行わず、トルコンを利用しての滑らかな走り方に躾てあり、シーケンシャルモードではドライバーがマニュアル感覚を“味わえる”よう、アクセルだけでのキックダウンをせず、あくまでマニュアル操作に躾られ、ワインディングでは車を気持ちよく操って走れる、ドライビングコンシャスな方向に躾てあると感じます。

つまりアクセルを通しての学習機能は、シフトアップを主に生かされ、シフトダウン(キックダウン)は縦方向のGセンサーからの情報を主に生かされたセッティングになっていると思われます。

でも一番走っていて痛痒感を感じるのは、たとえば3速70km/hで走行中、車がつまりダラダラとスピードが落ち40km/h辺りからの加速の時。思ったようにシフトダウンしないので、加速がかったるく感じたりします。実際にここいら辺はROMの書き換えだけで対処できると思いますが、現行の4ATモデルでは多分そのままでしょうね。

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<第5編 排気系のお話>
最近、ogaさんとTSAMAさんがフロントパイプを等長に交換されましたので、排気系のチューニングについて基本的なところを説明させていただきます。

まず頭に入れておいていただきたいのは、エンジン燃焼室に入る“空気”、燃焼後の“排気ガス”、両方とも気体です。地球上で空気を吸って生きている我々には、空気に重さがあるとは一々気にして生活していないと思いますが、物理的には気体にも重さがあります。内燃機関は燃料を含んだ空気を、シリンダー内に充填、圧縮、爆発させるのですが、効率よくパワーをだすためには、短い時間内に混合気を充填し、次の燃焼に邪魔にならない様、さっさと排気ガスに出ていって頂くことです。

短い時間に混合気をシリンダー内に充填するため、又さっさと排気ガスに出ていって貰うために、気体の重さを利用しています。例えば「可変吸気マニフォールド」これは166にも付いていますので、カタログなどでご覧になられた方もいらっしゃると思いますが、エンジン回転が低いときは、高いときと比べ、吸入する空気量が少なく、吸入路の断面積が一定のために、エンジン回転数が高いときに比べ、流速が遅くなります。その為に低回転域では、吸入路を長く取り、空気に流れを作ってその流れの力でシリンダー内に混合気を流し込みます。

排気側でも効率よく排気ガスを排出するために、排気ガスの流れを作ってあげる必要があります。そこで各シリンダーの排気管を一本にまとめ排気の流れを作り、燃焼が終わり排気バルブが開いた時点で、半強制的に吸引しています。ただ排気ガスが出てくるのは、連続的ではなく、断続的に排出されます。(3000rpm時に一つのシリンダーは1秒間に約4.17回)この断続的に出てくるパルス(排気脈動)をまとめるときにズレがあるとパルス同士が干渉しあい、ロスと不協振動が起こります。これがドロドロとした音の原因の一つです。

またパルス(排気脈動)を揃え、排気効率を上げてあげれば、シリンダーから排気ガスを効率よく吸い出すことができ、ピストン回転のポンピングロスが少なくなり、これがパワーアップと燃費向上に繋がります。ただし車に積まれるエンジンは、出力に変動、アイドリングからピークパワーまで変化します。低回転域で同じように抜けがよいと、今度は排気ガスと同時に吸入した混合気までも一緒に排出され、シリンダーの充填効率が落ちてしまい、低回転でのトルク低下に繋がりますので、エンジンに近いフロントパイプ直後に膨張室を設け、排気脈動を反射させ吹き抜けを防いでいます。ここは2ストロークエンジンのエキゾーストチャンバーと同じ考え方で、166で言えば触媒の入っているサブマフラーです。

消音器としてのマフラーですが、エンジンに近いサブマフラーでは高周波の音を消し、リアのメインマフラーでは中低周波の音を消します。ですからサブマフラーをアフターパーツに交換すると、高周波の音が上がり、メインのマフラーでは低い音が上がるようです。

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<第6編 排気系のお話2>

【JOHN】
もんじゃら博士を見習って少し排気系の勉強をと思ったら、藤壺技研のサイトに色々基礎的なことが載っていることを発見し読んでみました。
アーキュレーの場合、166用のマフラーの近接音が87dBと他車種用が90-100dBであるのと比べてかなり小さめですが、一体オリジナルマフラーは何dBなのでしょうか?サブマフラーとメインマフラーでそれぞれ高音と低音に影響するとのことですが、本当は高音が何dB、低音が何dBと表記して下さると音質の変化が解りやすいように思います。あるいはもっと解りやすいのは、音の減衰がマイナス何dBという表現でしょうか?
減衰方法には3種類あるようですが、ガラスウールを用いる方法であれば、微妙な調整が可能と見ましたがそれがチューニングなのでしょうか?とても混乱しております。どなたかコメントを頂けますか?


【もんじゃら博士】
>JOHNさん、こんにちは。先に書き込まれた排気系。わかる範囲でお答えします。
マフラーのチューニングについてですが、単純にマフラーをアフターパーツに交換したときの目的は大きく分けて2つ有ります。一つは排気排圧を下げて、ある回転域でのパフォーマンスをアップさせる事。もう一つは排気音を自分の好みにすると言う事です。

エンジンが回っているときに出る音には排気系から出る音、これには大きく排気系吐出音と排気系表面放射音の二つに別れます。それと吸気音。昔のソレックスやウェーバーに交換した車は良い音していましたね。それとエンジン自体のメカニカル音+補機類の音。オルタネーターファンの形状を上手くつくると良い音がするそうです。

JOHNさんが質問されているチューニングが、パフォーマンスなのか音のチューニングを指しているのかは判断できませんが、マフラーの音にとりあえず限定して言いますと、先に書いた排気系吐出音には脈動圧力波や気流音(排気ガスがパイプ内を通過するときに擦れて出る高周波音)。排気系表面放射音は排気パイプやマフラーの壁を透過して出てくる透過音と、排気脈動がマフラーを振動させて出てくる振動音です。その排気音をどのように消すかですが、1.吸音 2.共鳴 3.拡張 4.干渉 があります。ガラスウールを用いるのは、主に1.の吸音で、(実際は膨張室-拡張-の効果もあります)グラスウールの細い繊維を排気エネルギーで振動させ、エネルギーを減衰させますが、これは主に中高周波音を減衰させるサブマフラーで採用されており、グラスウールを使うことは、パフォーマンス(排圧を下げる)のチューニングよりも、音のチューニングに使われています。ただしグラスウールは長年使っていると、音を減衰したときの振動で細かくなり、仕舞いには排気ガスと共に空気中に放出され無くなってしまいます。

そこで現在どの程度の音圧に規制されているかですが、国土交通省で決められている物は、新車時に「加速走行騒音」「定常走行騒音」「近接排気騒音」の規制があり、使用過程時には「定常走行騒音」「近接排気騒音」が適用されています。
それぞれ騒音の計測方法ですが、
○加速走行騒音―一定速度からフル加速した場合の側面の騒音で、市街地を走行する際に発生する最大の騒音。小型車(車両重量1.7トン未満の乗用車)は50km/hからフル加速して10m走った地点で、車両から7.5m離れたところでの音を測定する。
○定常走行騒音―一定速度で走行している車両側面の騒音。小型車は50km/hで走行中に7.5m離れた場所での音を測定する。
○近接排気騒音――停車時にエンジン、排気管から発生する騒音。最高出力時の回転数の75%(最高出力時の回転数が5000回転以上の場合は50%)の回転数で、排気流方向から45度、排気管から0.5m離れた場所の音を測定する。

と上記のような規制になっており、小型乗用車の加速走行騒音の規制値(音圧)については、日本(平成13年度)・EUが76dB。USAが82dB。近接排気騒音においては、日本・EU共に96dB以下(後部エンジン車は100dB以下)となっています。ちなみに音のエネルギーは3dB減少するごとに半減するという関係にあります。
アーキュレーなどアフターパーツメーカーでは、メインマフラーのみの交換ですのでだいたい500Hz以下の、中低周波音のチューニングで、音圧自体はノーマルのマフラーとあまり変わっていないのではと考えられます。またエンジン音は排気音だけではなく、先に書いたように吸気音や、メカニカルノイズも含まれていますので、メイン・サブマフラーごとに音圧のゲインを表記しても、なかなか全体の音は把握できない物と思われます。文章だけで説明できるのも限度がありますので、詳しくはそのうちお会いしたときにでも簡単な絵を描きながらでも。しかし酔っぱらう前に声掛けてくださいヨ。

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<第7編 ATFのお話>

今回はATFのお話です。通常のディーラメンテでは、ATFは交換不要!との事になってます。でも、オイルは新しいに越したこと無い事は言うまでもありませんよね。そこで、先んじて交換経験のある博士の談話を紹介です。(TSAMA)

以降、博士談

世田谷のデルオートはZFの公認工場で、リペアなどもやっている整備工場で、私もそこでATFを交換しました。ディーラーに持っていったときに、私もトンボさんと同じ様なことを言われ、交換を体よく断られましたが、ATFの耐久性に不信感持っていましたのでデルオートで交換しました。こちらでの交換はATFラジエーターから循環させて交換するのではなく、ドレンから抜く方式で、約60〜70%のATFを交換するもので、100%の交換はミッションを降ろした時だけとのことでした。私は昨年の春に、約2万キロで交換しましたが、汚れと臭いがもう出ていました。メカニックの方は166のタイプは3〜4万キロ毎で良いでしょうと言っておられましたが、交換した後はシフトショックもほとんどなくなり“良い感じ”になりましたよ。

ただその時に伺ったのはATFの交換時のトラブルは、ほとんどヒューマンエラーなので、ミッションのことを良く知っているお店でとのことでしたが、作業を見ていると一番気を使っていたのは指定された油温での油量で、だいたいは油温感理をせずに油量を決めているのでトラブルが出るんだよと言われました。

その後ディーラーで車検を取りましたが、その時にATFの交換いかがしますか?と言われ(おまえのところが必要ないって断ったんじゃあねえか!)と心の中で思いつつ、ディーラーでもやり始めたんだと感じた次第です。交換したATFはデキシロンではありませんでした。

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