SW20ダイレクトイグニッション化計画 3期

次にハーネスであるが、社外のコネクタのみを入手できたので、全て作り直すことにする。電源系は16AWG、信号線はもっと細くてもいいのだが、圧着端子のサイズの関係で18AWGとした。
ピンアサインは車両側コネクタを後ろから見て、写真の通りとなる。先に取り付けていた1JZ-FE用のものと同じだ。

取り付けステーに、アース線やハーネス固定用のネジも併せて切っておいたので、良い感じにまとまったと思う。エンジンの上にインマニが載っていて自由な方向には配線は出せないので、1番気筒だけ異なる角度に設置しているのがポイント。

LEDが外部から確認できなかったが、ECUのケースに穴をあけて確認できるように加工した。基板はそのまま使いたかったので、LEDの光をプラスチックファイバで導いている。家に転がっていたオーディオ用の光ファイバを使用した。
固定は、ゴムの板を貼り付け、貫通穴をあけてファイバーの切れ端を通してある。隣接するファイバに光が漏れないか心配だったが、上手くいったようだ。

失火の症状は、特にアイドリング時に出ていたが、どうやらイグナイタや自作回路側の問題ではないようだ。
発生の契機となったのは、経年劣化によりクランク角センサの出力電圧が下がったことによるものようだった。電磁ピックアップの場合、エンジンが温まるとコイルの抵抗が増えて、コイルの出力電圧が半分程度まで低下する。また、低回転時の方が出力電圧は低くなるため、温間のアイドリング時はもっとも悪条件となる。この下限電圧が、自作回路のG1信号入力のスレッショルドレベルを下回るようになり、グループ点火に切り替わっていた。グループ点火で失火する要因は調べていないが、バッテリーの劣化やイグナイターの個体差の影響があるかもしれない。グループ点火はあくまで非常用であり、自走できていたのはこの機能のおかげなので、まぁ良しとしよう。

何れにせよ、G1が拾えないのはおかしいのでこちらをFixする必要がある。
改めて、始動時と、始動時と始動後のセンサー波形を取得した。低回転時に出力が無いなど、特にセンサー出力に異常は無いようだ。

暖機前後後の点火信号とG1出力について確認する。
確かに、始めに回路を設計した時に比べると、若干G1の出力電圧は下がっていた。クランク角センサーが結構さびてきていたので、リビルド品に交換(新品は生産終了している)してみたが、リビルド品も大して変わらない電圧で、むしろG2に関してはより低い電圧となっていた。
ECUからは始動時も点火信号が出ているし、エラーの検出もないようなので、この程度の電圧低下は織り込み済みに思えた。
閾値を下げる必要がありそうだが、既に3.6V程に設定されていて、これ以上上げることは出来ないはず。(PICの入力は5Vのバイアスを掛け、5Vからどれだけ下がったかで判定している)
それに、4Vp-pあれば下限は3V近く下がるはず。計算が合わない・・・

G1のPICへの入力と、プログラムを調べてみたところ、以下の2点の問題が見つかった。コンデンサの交換のみでは改善しなかったので、主にプログラムのバグの影響が大きかった模様。

• G1の入力コンデンサが小さいため、PICへの入力が十分下がっていない。この為、クランク角センサーの加熱や、ギャップの拡大にともなう想定範囲内の電圧低下によって、ピックアップ不能となり、グループ点火に切り替わっていた。
  

  

  

  

  こちらについては、コンデンサを0.01uF -> 0.1uFに変更した。
  変更前は、-3V(6Vp-p)程度の入力に対して、スパイク上の部分を入れても-800mV程度しかドロップしていないが、変更後は閾値である3.59Vよりも十分低い電圧迄下がっている事がわかる。
• クランク角センサーによる割込みがかかった際、割り込みルーチン内で、G1がLowとなっているかチェックしている箇所がある。
  

  37  void interrupt ISR(void) {
  38      //GIE=0;               // prohibit INT automatically
  39      if(CMIF == 1){
  40          CMIF=0;
  41  //        __delay_ms(2);      // noise margin
  42          if(G1==0){     <-- ここが問題
  43              g0_flg=1;
  44              i=0;
  45          }
  46      }
  
  ~ snip ~
  

  これは当初コンパレーターを使わずにデジタル入力で処理していたときの名残で、コンパレーターを使った閾値判定においてはCOUTを評価すべきである。
  結果として、折角割込みがかかっても、デジタル入力の判定で無視されてしまい、気筒数のリセットがされていなかった。
  こちらはコード変更により対応した。
  

  

  

  

  ついでに、g0_flagは無くし、i >= 4の時のみ、リセットするようにした。これにより、G1信号を受け付けるのは点火から上死点を過ぎたあたりまでとなり、ノイズに対してより堅牢になるはず。(まぁ、ヒステリシスを設定しているし、不要かもしれないが)
  確認の結果、G1の検出は2.4Vp-p程度まで行えるように改善した。設計値は下限が3.59Vなので概ね設計通り。
  また、G1を連続で入力しても誤動作しないことが確認できた。
  後日の実車での確認では、誤動作防止は必要ないことが分かった。また、G1の立下り、立ち上がり何れで気筒数のリセットを行っても、大差ないようなので、省いてしまっても差し支えなさそうだ。
  

  

  より余裕のあるコンデンサを用いる場合は、立ち上がりでリセットするようにすると問題が起きる場合がある。少々極端な例であるが、1uFにしてみたところ、回転数を上げていくと、1気筒目の出力がズレてしまった。コンデンサの時定数が大きすぎて、次の点火信号までにリセットされない為だ。0.22uF程度まではこういった問題は起きないと思われる。

今回、放置していた車両側のイグナイタコネクタも4Pコネクタに交換した。一応矢崎の自動車用コネクタ4P090WP-TS-DGR-F-trおよび、4P090WP-TS-DGR-M-trを使用したが、防水コネクタであればなんでもよいと思う。

配線する必要があるのは、B+, IGF, EXT端子だ。IGTはECU内から直接貰っているので、もはや必要ではない。EXT端子はタコメータに接続されており、前回までの改造で12VにPull-upしておき、IGTに合わせてGNDに落とす回路を追加していたが、IGFの出力をそのままEXTにも与えるように変更し、メーター側を3.3Vp-p仕様に変更することとした。タコメーターの改造についてはこちら