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Dec 31, 2023

ワイドバンドの危機とジャンクボックス ミアータ

Come al solito, ho una vittoria ravvicinata sulla Mazda MX-5 del 1991.

相変わらず、私は 1991 年製マツダ MX-5 に対して僅差で勝利を収めている戦いをしています。これは、私がどのようにして日本のサラブレッドに広帯域酸素センサーを取り付けるに至ったかの物語です。 これは、実行可能なレースカーを自分で構築し、私の 1990 年代の日本のエコノミーカーのエンジンが 1970 年代後半のマラーズ時代のボートアンカーのように動作する理由を解明するという、現在進行中のプロジェクトの一環として生まれました。

私はいつも自分は不運だと思っていました。 私の 90 年代初頭のメタルの好みは、OBD-2 診断の愛情深い受け入れを知らなかったということを意味し、信頼性の高い燃料噴射システムを製造し始めたばかりのメーカーが実装したありきたりなシステムに手を出さなければなりませんでした。

これには通常、どこかにワイヤージャンパーを取り付け、LED を取り付け、トラブルコードが点滅するのを観察することが含まれます。 私のマツダも例外ではなく、リアバンパー全体に煤が残るほどひどい運転をした車を我慢した後、診断を実行する必要がありました。

その結果、3 つのコードが見つかりました。1 つはカム角センサー用、2 つは酸素センサー用でした。 さて、カム角センサー (CAS) の故障は、通常、車がまったく走行できなくなるため、注意が必要な断続的な故障であると考えて間違いありません。

ただし、酸素センサーには明らかに注意が必要でした。 その役割は、エンジン コントロール ユニット (ECU) が排気中の燃料混合物を監視し、濃すぎたり薄すぎたりしないことを確認できるようにすることです。 私の車は明らかに過負荷で、診断コードは酸素センサーの故障を示していたため、修理が必要でした。

交換用センサーの値段を高くしたところ、新しい酸素センサーが 100 ドル以下で入手できました。 ただし、すべての酸素センサーが同じように作られているわけではないため、これは私が望んでいたものではありませんでした。 80 年代と 90 年代の車は、通常、いわゆる狭帯域酸素センサーが取り付けられた OEM から出荷されました。 これらはほとんどの場合、排気ガスと自由空気の酸素濃度の差に応じた電圧を出力する二酸化ジルコニア電池で構成されています。 これらのセンサーは一般に、燃料混合物が化学量論的である場合は 0.45 V に設定されますが、リーン状態では 0.1 V、リッチ状態では 0.9 V に急速に変化します。 応答は非線形性が高く、温度に対して大きく変化するため、ECU にリッチかリーンかを伝えるのにのみ適しており、どの程度であるかについては適していません。 狭帯域センサーを備えた ECU は、閉ループ O2 制御で実行しているときに頻繁にハントする傾向があります。エンジンが魔法の 14.7 理論空燃比のどちらかの側でアイドル ハントを行っており、正しい数値に完全にダイヤルインすることができないことがわかります。

将来的には社外ECUに交換する予定なのでチューニングが必要になります。 これには、空燃比 (AFR) が正しいことを確認することが含まれます。そのためには、空燃比を適切に測定できる必要があります。 特定のエンジン負荷でエンジンを意図的にリッチまたはリーンで運転することが望ましい場合が多いため、自分がリッチかリーンかを知るだけでは十分ではありません。 正確な AFR 測定値を取得するには、広帯域酸素センサーを取り付ける必要があります。 これらはもう少し複雑です。

広帯域センサーは、NGK によって 1992 年に初めて完成されました。狭帯域センサーと、排気ガスを供給するためのオリフィスを備えた小さな測定キャビティに取り付けられた特殊なイオン ポンプ セルを組み合わせたもので構成されています。広帯域制御モジュールは、内部の酸素濃度を監視します。狭帯域センサーを介して測定キャビティを測定し、リッチ状態を検出すると、ポンプセル電流を制御して外気からキャビティに酸素イオンを送り込み、過剰な燃料分子を消費します。 リーン状態では、ポンプセル電流を逆転させて、測定キャビティから過剰な酸素イオンを排出します。 広帯域酸素コントローラーは、測定キャビティを化学量論混合に保つために必要なポンプ電流を監視することにより、真の空燃比を決定できます。

広帯域酸素センサー システムの価格はわずか 250 ドル程度なので、後で広帯域にアップグレードする必要があるときに、別の狭帯域センサーを購入するのは意味がありませんでした。 私は、DB ゲージを備えた Innovate LC-2 ワイドバンド コントローラー キットを選択しました。 これには、Bosch 4.9 ワイドバンド O2 センサー、LC-2 コントローラー、コントローラーの取り付けとプログラムに必要なすべてのケーブル配線、さらに素敵な緑色の LED 52 mm ゲージが付属しているため、お客様の正確な知識に基づいて日付を楽しむことができます。車の空燃比。 LC-2 は、エミュレートされた狭帯域信号出力を備えているため、私のようなセットアップに適したコントローラーです。 これにより、広帯域出力を理解できるアフターマーケットユニットを購入するために節約しながら、純正 ECU で広帯域コントローラーを使用できるようになります。

インストール前の最初のステップは、広帯域コントローラーでキャリブレーションを実行することでした。 これを行うには、センサーを接続しない状態でコントローラーの電源を入れ、LED が正しく点滅するまで約 30 秒間放置する必要があります。 次に、コントローラーの電源を切り、センサーを接続した状態で再度電源を入れる必要があります。 ベンチ電源を使用してこれを実行しましたが、センサーのヒーターに十分ではない1アンペアしか供給できなかったため、キャリブレーションは失敗しました。 より多くの電流を供給できる ATX 電源を使用した 2 回目の試みは成功しました。

設置の主な要件は、広帯域コントローラ用のスイッチ付き 12 ボルト電源です。 イグニッションがオンの位置にあるときにのみオンになる電源ラインを見つけることが重要です。 これは、広帯域センサーには測定に適した温度に保つためのヒーターが付いているためです。 これをバッテリーから 12 ボルトで直接実行すると、車が停止しているときでもバッテリーが消耗し、センサーも焼き切れます。 私の車は快適さよりもパフォーマンスを重視しているため、車にはステレオを搭載しないことに決めました。 どうしてもステレオを設置したままにしておく場合は、代わりに別のヒューズ付き 12 ボルト ラインを配線することをお勧めします。

ステレオがなくなったので、カーステレオが通常設置される場所にゲージを設置し、これを同じ電力線から実行することにしました。数個の LED には最大で数百ミリアンペアしか必要ないため、これは十分に簡単でした。 父は親切にも、ゲージを取り付けるためのステレオ ブランキング パネルを作ってくれました。設置すると信じられないほどきれいに見えました。

LC2 には 2 つのアナログ出力がセットアップされており、黄色の線に広帯域出力が 1 つ、茶色の線に前述のエミュレートされた狭帯域出力が 1 つあります。 広帯域出力をゲージに直接接続し、エミュレートされた狭帯域出力をエンジン ベイに戻るワイヤーで接続しました。 グローブボックスの下の混乱した配線と格闘するよりも、そこに純正ECUの酸素センサーラインを接続する方が簡単でした。 コツは、ファイアウォールのメイン エンジン ハーネスのグロメットに小さなスリットを切り、新しい O2 センサー ラインを通すことでした。

このワイヤーを配線しているときに、元の O2 センサーの故障の考えられる原因に気づきました。 前のオーナーはカスタムの排気ヘッダーを取り付けていたため、元の酸素センサーを新しい位置に移動する必要がありました。 ハーネスのサイズが適切ではなかったため、元のセンサーのラインを切断し、「クイック スプライス」コネクタで接続しました。 これらは一般的にひどいものであり、接続もひどいものであるため、自動車環境では、たとえラジオであっても使用すべきではありません。 これが、ECU が元の酸素センサーから適切な読み取り値を取得できなかった理由であることはほぼ間違いありません。

次に、キャビン内の広帯域コントローラーから排気装置に取り付けられたセンサーまでケーブルを配線する方法を考え出す必要がありました。 アメリカのミアータのオーナーは通常、ファイアウォールの運転席側にある予備のグロメットを通してこれを通過させますが、道路の反対側を運転する私たちにはこれがありません。 オーストラリアから納入された車で作業していたところ、助手席側の足元に小さなエアコンホース用のグロメットがぴったりと見つかり、代わりにそこにケーブルを詰め込むことができました。

残念ながら、最悪の事態はまだ来ていませんでした。 新しいセンサーを排気管に取り付ける時期が来ました。 問題は、以前にセンサーを設置した絶対的な肉屋でした。 センサーは完全に十字ネジになっており、とんでもないレベルのトルクがかかっていました。 浸透性のオイルに何度も浸した後、古いセンサーを取り外すことができましたが、専門用語で言うと、ネジ山が完全にガッキングしてしまいました。 最初にそれらを整理しなければ、新しいセンサーを適切に取り付けることはできませんでした。

私のことをよく知っている人は、私が必ずしも品揃えの豊富なガレージで働いているわけではないことに気づいているでしょう。 適切なサイズのタップがあれば、それほど問題なくスレッドをすぐに掃除できますが、私は 2 階建てバスと同じ数のタップを所有しています。 時計は真夜中を指していて、店に行ける見込みはまったくありませんでした。 ありがたいことに、ここは私の若い頃の廃品回収探検隊が私を救ってくれた場所です。

以前、私は以前乗っていた乗り物のトラブルシューティングを試みた際に、廃品置き場から中古の酸素センサーをいくつか入手しました。 幸運にもまだ横たわっているのを見つけたので、任務に呼ばれました。 非常に慎重に、それを排気口のセンサー栓に挿入し、できるだけ真っ直ぐで平行になるようにしてから、慎重にトルクを下げ始めました。 テクニックのように、一度に半回転ほど進み、その後 4 分の 1 後退することで、なんとか使用可能なネジを排気管に切り戻し、窮地を救ったのです。 新しい Bosch 4.9 ワイドバンド センサーは、慎重に焼き付き防止剤ですでにコーティングされており、慎重に所定の位置にねじ込むことができましたが、これ以上問題はありませんでした。

この時点ですでに午前 2 時になっており、私はこの車に頼って家に帰り、快適なベッドに戻ることができました。 愚かな幸運のおかげか、あるいはおそらく、この取り付けを正しく行うには基本的に 6 本のワイヤを正しくはんだ付けすることだけが必要だったため、初めて機能し、ゲージが起動してエンジンの AFR を報告しました。 エンジンが温まると、ECU の制御ループが 14.7 という魔法の数字の両側にある化学量論混合を探していることがはっきりと観察できます。 成功は甘かった。

全体として、26 年前の車といくつかのひどく固着した古い部品を伴うプロジェクトにしては、取り付けは非常にスムーズに進みました。 数週間使用した後、センサーは良好に機能していると報告できましたが、私の車の燃費は依然として著しく悪いため、他の問題をさらに調査する必要があります。 もしあなたが同様の改造の道を進んでいるなら、誰でもこのハックに挑戦することをお勧めします。そして、あなた自身のプロジェクトカーの成功を祈っています。 さびが彼らをあなたの裏庭の土に戻す前に、彼らが街路に戻りますように！