EFIセンサーと用途

Mar 29, 2023

EFI システムでは、私たちが期待する EFI エクスペリエンスを提供するために大量のデータが必要です。 電気センサーを使用してエンジンの動作状態を ECU に中継し、ECU の計算に使用します。 ECU は、このデータをユーザー定義のテーブルと比較し、舞台裏で計算を行って、エンジン、トランスミッション、またはその他のサブコンポーネントを正しく管理します。

クランクやカムなどのセンサーは 12V、5V、または磁気ピックアップを使用できますが、その他のセンサーは 0 ～ 5 ボルトの基準で動作するか、サーミスターなどの接地との抵抗関係を使用します。 EFI システムでは、多数のセンサーを使用してデータ取得などの多くのタスクを実行できますが、この記事では必要なセンサーのみに焦点を当てます。 EFI システムの各センサーがどのように機能するかを理解することは、診断と調整に役立ちます。 以下に、いくつかの一般的なセンサーとその用途を示します。

クランク センサーは、クランク ポジション センサーとも呼ばれ、EFI システムで最も重要なセンサーです。 最も単純な形式のクランク センサーは、ECU に rpm 信号を供給するだけです。 回転数の入力がない場合、ECUは出力を生成せず、エンジンは回転しません。

カムシャフト位置センサーは、ECU 入力として必要でない限り、多くのアプリケーションがセンサーなしで動作するため、クランク センサーほど重要ではありません。 時限シーケンシャル燃料供給、コイルニアプラグ「CNP」点火、個別シリンダータイミングなどの機能はすべて、正しく機能するためにカムセンサー入力を必要とします。 これは、4 ストローク エンジンの完全なサイクルにはクランクが 2 回転する必要があり、クランク入力が不十分になるためです。 カム上にセンサーを配置することは、No.1 シリンダーの圧縮ストロークなどの特定のイベントを識別するのに理想的な位置であり、正しいカム入力の要件を満たします。

TPS は、スロットル開度の位置に応じた電圧を出力する、スライド式ワイパーを備えたポテンショメータです。 ECU はタイミング トリムと IAC 位置を使用して目標アイドル速度を満たすようにアイドル制御を支援するため、アイドル位置の特定は TPS の重要な機能です。 スロットルが押されてアイドル状態でなくなると、これらの機能はオフになります。

TPS がアイドル位置を超えて前進すると、ECU は IAC のスロットルフォロワ制御を起動します。 これにより、IAC が特定の開位置まで開き、より遅い速度で閉じるようにプログラムされており、スロットルが閉じられた後にエンジンがアイドル状態になります。

TPS はアクセルリッチ化 (AE 給油) にも使用され、通常、TPS の動作 (変化率) が速くなるほど、スロットルの移行をカバーするための燃料流量が増加します。 TPS 入力は、いくつかの伝送制御パラメータとともにクリア フラッド機能にも使用されます。

IAC は、アイドル位置でのエンジン回転数の制御に使用される電子制御の真空リークです。 センサーと呼ばれることが多いですが、IAC は ECU からコマンドを受け取るため、実際にはアクチュエーターです。

主な機能は、目標アイドル速度を達成するために、エンジンへの空気漏れを増加または制限することです。 もう 1 つの機能は、クランキング中にエンジンに追加の空気を供給して、素早い始動のためにスロットルを開けることをエミュレートすることです。 始動後に発生する rpm フレアは、クランキング中の IAC の開き具合によって決まります。 IAC 変数のほとんどは、TPS からの入力もある冷却水温度センサーに基づいています。

サーミスターとして、接地に対する抵抗バルブにより、ECU は冷却水の温度を計算できます。 主な機能は、特に冷間時の冷却水の温度に応じて燃料補正を行うことです。 冷間時の燃料供給を増やすキャブレターのチョークに似ていますが、EFI システムは燃料を追加するだけで、チョークは必要ありません。 燃料の割合を変更するだけでなく、冷却剤に依存するタイミングやその他の変数もオフセットできます。

サーミスタ ファミリの別のセンサーである IAT は、吸気温度の測定に使用されます。 このセンサーは多くの人が考えているよりも重要ですが、それは微妙な意味で重要です。 速度密度を調整する場合、ECU は閉ループ補償中の燃料供給の精度を高めるために、気温を使用して空気密度の数値を計算します。 また、IAT は昇圧アプリケーションで頻繁に使用され、吸気温度に基づいて調整補正のための点火と燃料調整を提供します。

MAP センサーは、どのような目的であっても、電気的に制御される真空計にすぎず、速度密度アルゴリズムを調整するときに必要となります。 通常の真空計と同様に、大気に対する吸気の差圧を測定します。 吸気内の圧力の測定値が高い場合は、スロットルを全開にした状態でエンジンが外圧と平衡に向かうにつれて負荷が大きくなっていることがわかります。

逆に、圧力測定値が低い場合は、減速に伴う「真空」を示します。 ECU はこれらの圧力値を使用してエンジン負荷を特定し、それに応じた負荷に合わせてプログラムされた一次燃料とタイミングを供給します。 MAP センサーの定格は bar で表され、1 bar MAP センサーは 1 気圧または 14.7 psi に相当します。 ブーストを読み取るには、最大ブースト圧の読み取り値が 14.7 psi の最低 2 bar MAP が必要です。 3 bar のブースト範囲は 29.4 psi などです。 Speed Density は、その柔軟性により、ほとんどのアフターマーケット ECU で採用されているチューニング アルゴリズムです。

マスエアフローメーターは、エンジンが使用する実際の空気量を測定し、通常は OEM アプリケーションに限定されます。 MAF は実際に使用される空気を測定するため、目標空燃比の調整がより正確になり、速度密度 (MAP センサー) アルゴリズムよりも優れていると考えられます。 MAF が不利になるのは、流入空気がセンサー上で層流でなくなり、ECU への誤った読み取り値が発生する場合です。

これらの空気の流れの中断は、攻撃的なカムシャフト、OEM の場所からセンサーを移動するか、インレット配管のルートを変更することによって発生する可能性があり、Speed Density が非在庫アプリケーションに最適なオプションになります。 アプリケーションをブーストすると、MAF が指定された範囲から外れ、正確なデータが欠如する可能性もあります。 場合によっては、OEM 管理システムには速度密度と MAF が組み込まれており、それぞれを利用して最適な燃料制御を提供します。

ご覧のとおり、ほとんどの EFI センサーは比較的基本的なもので、自動車診断で長年使用してきたものと同じデータを提供します。 ただし、各センサーの役割とそれが ECU にどのように適用されるかを知ることは、EFI システムの診断と微調整に役立ちます。

Andrew Starr、スター パフォーマンスおよびコンサルティング – Starrperformancetuning.com