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2015年8月 3日 (月)

圧力系統

スーパーチャージャーの不具合、オーバーブーストは消えたし、過給時における過給漏れも消えたけど、稀に、過給が一定以上掛からない状況。

で、線図を作成して考えてみた。

過給圧の制御は過給器の上流下流を接続するバイパスバルブの開閉(開度調整)によって行っている。

バイパスバルブは、過給器の上流側(スロットル~過給器)の圧力と、下流側(過給器~エンジン)の二系統をダイヤフラムのチャンバーに引き込んで制御している。
エンジン始動段階では、過給ユニット内はスロットルで閉じられた空間となっているので、二系統のラインともに負圧状態で大気圧以下の状態。この状態ではバイパスバルブがフルオープンの状態だ。
この状態から、スロットルオープンで上流側はマックスが大気圧、下流側が過給圧となる。スロットルオープンで過給圧によりチャンバー内圧が大気圧に勝りバイパスバルブを徐々に閉じる構造だ。スロットルを開ける程、下流側の圧力が高くなり、結果的にダイヤフラム内の圧が上昇し、バイパスバルブを閉じていくのだ。
なお、下流側の過給系圧力ラインは、三系統に分岐している。分岐先はダイヤフラムの他に、ブーストメーター、ブーストリミッターに分岐して接続されている。なお、ブーストリミッターで設定上限圧に到達すると、三方ソレノイドバルブが通電駆動されて、ダイヤフラムに圧力を送るラインがカットされて、ダイヤフラム側のラインが大気開放される。つまり、ダイヤフラムの左右の圧力が大気圧でバランスしてバイパスバルブの開度がそれ以上動かないように制限される構造だ。

ブーストリミッターに正常に圧が伝わらなければ、ソレノイドバルブが動作せずバイパスバルブを閉じるための圧がダイヤフラムに常に掛かり続けるために、ブーストリミッターへの圧力ラインの詰まりには気を遣う必要がある。ブーストリミッターへの分岐ニップルの接続口にはオリフィスがあり、ここが詰まるとリミッター信号が出せなくなるので要注意である。

このブーストホース配置で機械的原因によるブースト不良の起こりうる可能性は、ダイヤフラムを駆動するための圧力伝達不良だろう。伝達不良の要因としては、ソレノイドバルブの開閉動作不良、それからソレノイドバルブの上流に隣接するチェックバルブの動作不良が原因と考えられる。

ソレノイドバルブの開閉動作不良であれば、ソレノイドバルブが動作するブーストが制限値に掛かるという作動上限に当たった時に発生する。ブーストが制限値以下でもブースト不良が怒る場合は、ソレノイドバルブは無関係であり、ダイヤフラムへの伝達圧力の変動に伴って可動する部分がスティックしている箇所、つまり、チェックバルブが疑わしい。
チェックバルブはダイヤフラムに接続する方向への一方通行だが、スロットルオフの際にはラインが負圧になりチェックバルブが閉じる事となる。更に、スロットル開度変化に連動したライン圧力の変動によってバルブは常に動いているのだ。この時にスティックするとスロットル開度に連動した圧力変化がダイヤフラムに伝わらず、ダイヤフラムが滑らかに動かなくなったりするのである。

この過程に基づいて異常状態の再現性確認を行ってみた。
チェックバルブのスティックの発生は、チェックバルブに掛かる圧力変動が大きい場合と考えるべきであり、急なスロットル操作を与え上限で0.35K程度の範囲で操作してみると、100%の確率で、その後のブースト不良が発生する。その際に一度停めて、チェックバルブを取り外しエアブローして組み付けて元に戻し、次に、スロットル操作を滑らかに操作すると、そのようなブースト不良は発生しない事が確認できた。

ということで、チェックバルブのスティックが原因として浮かび上がってきた。

そこで、一度は軽く動作確認したチェックバルブを再度取り外し、エタノールに浸し、エアで吹かしてみた、、、、しかし、状況は変わらない。そんな、チェックバルブを口に吸ってみると、何だか変な味、、、先日、三方ニップルを洗浄した時に味わったのと同じ味、、、、何か詰まってそう、、、ブローバイ系の粒子の付着だろうか?
次に、動きの軽いダイヤフラム式のチェックバルブに交換してみた。これは、二輪市販レーサーのRS250用純正パーツで動きが非常に軽い仕様だ。

すると、、、、取り敢えず、イイ感じである。恐らく、、、これが原因だろう。

となると、今回のトラブルは、オーバーブーストが三方ニップルのオリフィスの詰まり、ブースト不良がチェックバルブの動作不良、、、そうなると、ライン中の粘着性粒子をトラップする必要があるわけだ。

現状、マニホールドから取っている圧力系統が三分岐してブーストメーター、ブーストリミッター、ダイヤフラムに届く構造だが、ラインフィルターを分岐前に設置するのが良いかも知れない。その上で、フィルターを定期的に交換するというのが一番賢いような気もする。現在、ラインフィルターはブーストメーターの手前だけなので、これを移設するか、或いは、三分岐前に追加するか、、、それが対策として有効そうだ。

総括として、マニホールドからのブーストラインがブローバイ等の汚れによって粘着物質が付着したのが原因。それが、初期のブースト抜け、オーバーブースト、再現性のあるブースト不良に繋がったような印象。対策は、やはりブーストラインの粒子物質のトラップ。仮に、フィルターが詰まればブーストが掛からないだけなので致命的なトラブルには繋がらない。後は、ブローバイを減らすのにヘッドにオイルキャッチタンクを付けるくらいだろうか、、、。

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