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■AF計(空燃比計)の導入について

 AF計とは空燃比(Air-fuel ratio)を測定する機器のことを指し、混合気の中に含まれる空気と
燃料との質量割合(空燃比)を表示します。ガソリンエンジンの場合、燃料1gに対して空気14.7gが
理論空燃比(ストイキオメトリックレシオ)と呼ばれ、理論上空気中の酸素は全て燃料と結合すると
言われています。燃焼効率を考えた場合、理論空燃比である 14.7 に近づけることが大切なのですが
実際の最高出力は、これよりも少し濃い空燃比 12〜13 前後で発生することが多いようです。

 インジェクションにより、燃調がコンピュータ制御されている自動車のセッティングでは、AF計を
使うのが当たり前だですが、キャブ車が多いバイクでは、まだあまり普及が進んでいません。
しかし、最近では武川など一部のパーツメーカーから、個人向けの製品が手頃な価格で販売
されるようになってきました。

 私も長年キャブのセッティングをやってきて、「セッティングの方向性を決めるときにAF計あったら
便利だろうなぁ」とは思っていたのですが、問題はその価格です。空燃比を測定するにしても負荷の
掛かった状態を測定しないと意味がなく、一人乗りのバイクで走行しながら数値を確認するのは
かなり危険です。となると、測定値を記録するデータロガー機能が必要になってくるのですが、正直
とって高いです。(;;

 それに普通のAF計は、マフラーのエキゾーストパイプにセンサーを取り付けるナットを溶接しないと
いけないので、チタンパイプなんかだと簡単に取り付けできません。私はヨシムラのタイプ6を使っていますが
せっかくのチタンパイプに穴を開けるとなると、相当な覚悟が必要です。。。

 とまぁ、前置きが長くなったのですが、最近サイレンサーの出口側にセンサーを取り付けて測定できる
ワイドO2センサーを使った商品が出てきており、マフラーに穴を開けずに取り付けできるようになって
きました。最初は価格が高いと思っていたのですが、色々探しているとデータロガー機能が付いたもので
比較的手頃な商品を見つけてしまい、勢いで購入してしまいました。(↓写真)

 
グリッド LM-2 空燃比データロガー 1ch 基本セット 39,800円(税込)

 このAF計は、最大2chまでのO2センサーの入力に対応しており、別途SDカードを用意することで
最大44分間の連続データを記録することができます。さらに回転数や、スロットルポジションなど
各種様々なデータの同時記録にも対応しており、付属の解析ソフトを使ってパソコン上で確認することが
できます。安いとは言えませんがこれだけ機能が付いて4万円以下ですから、お買い得と言えるのでは
ないでしょうか。

 それと上記と合わせて追加で、回転数を測定する為のインダクティブクランプと、サイレンサー出口に
O2センサーを固定するエキゾーストクランプを購入しました。本当はエキゾーストクランプだけでも自作
しようかとも考えていたのですが、 メーカーサイトの写真をよく見ると、なかなか凝った作りをしている
ようなので、今後の研究の為にあえて購入しました。

 
 エキゾーストクランプ 9,800円(税込)

 パッと見、「どうしてこれが9,800円もするんだ!、ぼったくりだろう」と思いましたが、よく観察すると
なかなかよくできた作りをしています。(↓写真)

 

 エキゾーストクランプを横から見たところです。写真では分かりにくいかもしれませんが、排気ガスを
パイプの中でUターンさせて排出しています。これを自作しろと言われても、なかなか難しい作りです。
とりあえずこのクランプを使えば、マフラー側に固定できるので、あとはAF計の固定方法と電源供給が
問題になります。

 電源はバイクのバッテリーから直に取るのが一番ですが、後々、別の車種に載せ替えたりすることを
考えると、外付けの電源が欲しくなります。手持ちで使えそうな小型のバッテリーが無かったので
代わりにラジコンヘリ用の11.1Vのバッテリをつないでみました。(↓写真)

 

 このラジコンヘリ用のリポバッテリーは、満充電で12.5Vぐらいあるので、バッテリーの代わりとしては
十分成り立つはずです。接続コネクターの形状が全く違うので、変換コネクターを自作して接続して
います。とりあえずセンサーが正しく動いているのかどうか、確認したかったので自分の車に取り付けて
みました。(↓写真)

 

 我が愛車のデミオに取り付けたところです。このようにマフラーの出口側に挟み込む形で、センサーを
付けたクランプをネジで取り付け固定します。AF計は、O2センサーによって 排気ガスに含まれる
燃え残りの燃料や遊離酸素の量を測定することにより空燃比を割り出します。 最初マフラーに傷が
つくのが嫌だったので緩めにネジを締め込んだのですが、空ぶかしをしたら一発で抜けてしまいました。 (^^;
やはり普通車の排圧はすごいらしく、しっかり取り付ける必要があるようです。

 で、取り扱いマニュアルを読みながら、色々試してみたのですが、空ぶかしでクランプが外れた以外は
特に問題もなく、正常に空燃比が表示されました。表示された空燃比は16前後と理論空燃比の14.7より
ずいぶん薄い状態ですが、アイドリング状態では排圧が不足するので、正確な数字は期待できない
ようです。

 しばらくアイドリング状態の数字を確認していたのですが、突然空燃比が20.6と変な数字を表示する
ようになりました。空気中の酸素濃度は20.9らしいのですが、いくらアイドリング状態だと薄めに表示
されるとはいえ、どう考えてもおかしい値です。最初はセンサーの不良も疑ったのですが
よく考えると、ラジコン用のバッテリーだと電圧不足なのではないかと、車のシガーソケットから
直接電源を取ってみたところ、あっさり元に戻りました。説明書には12Vで2A以上の電源が必要との
注意書きがあるのですが、どうやらラジコン用のリポバッテリーでは、負荷が掛かったときに電圧が
下がりすぎるようです。このまま上手くいけばよかったのですが、モンキーに搭載するには何か電源を
取る方法を考えないといけません。

 まあ、それはさておき、この空燃比系はデータロガー機能があるので、SDカードに記録したデータを
付属ソフトを使って解析をしてみました。

 
  (↑写真) クリックすると拡大

 アイドリング状態の測定結果です。大体16〜17ぐらいの間で空燃比が変化しています。
エンジン始動後、徐々にアイドリングが下がってくる影響からか、少しずつ薄めに変化しています。
回転数を記録すればよかったのですが、配線の取り回しが面倒だったので、今回は記録していません。

 
  (↑写真) クリックすると拡大

 それと空ぶかしをしたときの測定結果がコレです。アイドリング状態からゆっくりとアクセルを踏み込んで、
回転数が6000rpmになったらアクセルを戻すという動作を何度か繰り返しています。赤い○を付けた部分が
アクセルを踏み込んでいったときの空燃比ですが、理論空燃比である14.7をほぼ維持しています。

 分かっていたことですが、さすがに最近の車の電子制御はすごいですね。こうして数字で見せられると
世の中の流れが電子制御に向かった理由よく分かります。キャブ車でコレを求めるのは不可能でしょうね。

 本当は走行中のデータも取ればよかったのですが、今回は動作確認をすることが目的だったので
見送りました。それに走行中も常時測定するとなると、配線の取り回しが大変そうです。ちなみにメーカーの
取り扱いマニュアルには、「公道で使用はしないで下さい」との注意書きがあります。たしかにクランプで
挟む固定方法では、かなり不安があります。公道で測定するとなると、それなりの固定を考えないと
ダメでしょうね。

 とまぁ、デミオの測定はこんなものにして、いよいよ本命であるモンキーへの取り付けです。最初は
電源を確保する為に、小型のバッテリーを別に用意しようかと思ったのですが、バイク用品店を
色々回っていたところ面白いものを見つけたので、これで取り付けることにしました。(↓写真)

 
 MC Signal バイク用シガーソケット 2,079円(税込)

 バイクに取り付ける防水型のシガーソケットです。普段使わないときには、ゴムキャップをすることで
防水するようになっています。電源は車載のバッテリーから直接取らないといけないので、バッテリー
コネクターを分解してハンダ付けしました。(↓写真)

 

 長年の使用により全体的に端子が錆びてきていたので、先にペーパーで磨いたのですが、入念に
磨かないと、ハンダが綺麗にのってくれません。それに分解した端子の固定方法を考えないと、かなり
作業はしづらいです。ハンダ付けが苦手な方は、お勧めできない方法です。配線の加熱とヒューズの
容量が気になりますが、割り切って途中の配線から分岐させた方が楽だとは思います。

 電源の接続が終われば、後はシガーソケットをどこに取り付けるかですが、このような感じで
ハンドルに取り付けました。(↓写真)

 

 油温計やタコメーターの配置の関係で、ここしか空きがなかったのですが、まぁ無難な位置だと
思います。この位置ならカーナビの取付にも使えそうですね。実際の測定結果については
次回でじっくり書きたいと思います。

 ではまた次回で。



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