O型のまこさん

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趣味でいろいろ作った備忘録

6-3.永遠のアイ:制御装置(水・油温、油圧読込み)の製作

■2021年12月

 製作に1年かけたオイルクーラーも順調に稼働しておりオイル漏れもなさそう。オイルブロックに取り付けた油温センサや油圧SWセンサ、またエンジン載せ替え時に取り付けた水温センサを読み込む制御装置の製作に取り掛かる。まずは設置場所について検討。アイは左リアシートの下にエンジンECU、T/M ECU、右側に電動空気入れとパンク修理剤が配置されている。電動空気入れは使ったことはないのだが、いざという時に役に立ちそうなので残しておく。パンク修理剤は一回も使ったことがないし、すでに使用期限をはるかに過ぎている。また前にパンク修理で使った修理キットをトランクに入れているので、なくてもたぶん問題ないのでここに制御装置を配置しよう。

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 横から見るとこんか感じで空間がある。このサイズの制御装置を作ればポンと置くだけでOKだ。

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 制御装置の電源はC20コネクタから分岐する。C20コネクタはキーONで12Vが通電するアクセサリーラインの分配コネクタで①ピンの大元から②~⑫ピンに分配する。このいずれかのラインから分岐して電源線にする。

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 ターボ化にあたり追加したウエストゲートソレノイドバルブ駆動用の12Vもここから分岐している。

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 ブースト計側に組み付けているLED点灯用回路は下図の構成。

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 この制御装置は水温油温のモニタだけでなく、ブースト圧の制御が本来の目的と考えている。この機能の実装はまだまだ先だが、そのための準備は整えておく。ウエストゲートソレノイドバルブの状態をモニタするため、また制御装置から上書き動作させるため、下図のように制御ケーブルを引き出して置く。ウエストゲートソレノイドバルブはエンジンECU内のトランジスタでON/OFFしているのだが、下図のように引き出したケーブル側でON/OFFしてやれば動作を上書きできる(上書きはON側だけね)。

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 制御装置は手持ちのPICの中でIO点数の一番多いPIC16F877Aを使い、下図の回路で製作した。ブースト圧のモニタとウエストゲートソレノイドバルブのON/OFF用の回路はこの段階では未実装である。また今後CAN通信のラインモニタ機能を実装してエンジンの状態量を入力できるようにSPI通信回路も用意しておく。

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 基盤の部品配置図。

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 回路構成数は少ないのでぱっぱと完成。レギュレター放熱板は廃棄PCからの再利用。

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 制御装置の箱は木材で製作。上部に放熱用の穴をあけている。

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 制御基板を取り付ける。空間的にかなり余裕があるが、将来CANラインモニタや排気温度計など付けたいと考えているので、余裕はいっぱいあったほうがいい。

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 ちょっとおまけ話。以前に0-100km/h加速データーを計測した時に、車速メーターの読みとOBDデーターで少し差があるのではと書いたが、今回それを確認した。メーター読みで100km/h巡行時のOBD値は96km/h程。やっぱりメーターは少し高めに出しているんだ。これは安全のためというか車検のためかな?

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 先日、以前出たエンジン警告灯がまた出てゆっくりしか走らなくなった。まあエンジンをかけ直して復活したけど、OBDⅡでの故障診断能力の獲得が急がれる。

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 さて、話を制御装置に戻す。車体側の信号ケーブルを製作。

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 そして車体側ケーブルとはんだ付け接続。はんだごてを使うため100Vのある所でないと作業ができないので、実家に帰った時に作業実施。

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 信号ケーブルの接続完了。

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 制御装置側に信号ケーブルを接続して、

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 蓋をして作業完了。

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 そしてエンジン始動。水温油温油圧はというと、なんかおかしい。動作が予定と違う。なんで??     色々調べるとどうも制御装置からの通信をきちんと受け取っていないもよう。約5mのバラ線ケーブルなので信号がちゃんと届かないのか。短いケーブルでは通信確認できていたが、車上の長いケーブルで動作確認してなかった。受信部の抵抗を少し小さくしてみよう。ブースト計を取り外して基盤を少し改造する。

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 受信部のトランジスタの受け部の抵抗を100kΩから5kΩに変更する(上の方にある回路図は5kΩに修正済み)。基盤を取り外したほうが抵抗交換しやすいが、裏側のLEDケーブルがぐちゃぐちゃに詰め込んでいるので基盤を取り外すと元に戻せるか自信がないしどっか断線しそうなので、表面からがんばって抵抗交換する。トランジスタの下にあった100kΩの抵抗を切り取って5kΩの抵抗を取り付ける。

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 寸法的にぎりぎりの作りなのでかなり苦戦して取付成功。

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 これでつなぎ直したがちゃんと動かない。もう泣きそう。制御装置とブースト計を取り外してきて机上動作確認環境を構築して動作確認。でも机上だとちゃんと動く。車上に持っていくと動かない。違いはなんなんだ~?

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 違いはケーブルと電源しかない。どう考えてもケーブルだよね。手持ちで50Ωの同軸ケーブル持ってたので、これでケーブルを新たに製作。机上試験ではこのケーブルでも問題なく通信している。これで完璧だろうと、制御装置を車に取付てこのケーブルで通信確認してみる。やっぱり通信できない。なぜだーーーー! 

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 もう電源しか違いがない。電流容量が足らないのか? そんなはずはないがそれしかない。 もう詰んだかも・・・。とかなんとか絶望状況を過ごしていたが原因判明。ソフトウェアの通信終端処理がいい加減だった。よく考えたらこの通信部はPICを使い始めたころに動作確認用に作った機能でPCと通信できればいいやといういい加減なものだった。そんなこともすっかり忘れてたけど、PICとPC間ではなんとか通信できてたけどPIC間通信では通信確立余裕がなかったのだろう。終端処理をきちんと作り直して再確認すると問題なく通信できた。しかし机上環境では動くが車上では動かないのは謎のまま。違いとしては電源とノイズ環境。うーん、ノイズ環境が原因としておく。せっかく作った同軸ケーブルの通信ケーブルを使いたかったが今のケーブルでも動いているし、また車体に敷設していくのはめんどくさいので、将来問題が発生した時用に保管しておこう。通信レートは14400bpsで組んでいたが、CANはたしか500bpsあたりと低かったと記憶している。自動車内という通信環境の良くない所で意味なく速い通信は良くないよね、きっと。なので4800bpsに下げた。もっと下げたかったが、それ以上の下げ方がわからなかった。

 よしよし世界はいい方向にまわりだした。ついでに細かい作業もやっておこう。ブースト計のLEDの横にWT、OT、OP(水温、油温、油圧)の文字を油圧ペンでかく。ちょっとゆがんだけどまあ手作り感があってよろしい。

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 水温油温の点灯条件は下記のように設定している

【水温LEDゲージ】          【油温LEDゲージ】

    0~70℃ :全LED消灯               0~70℃ :全LED消灯

  70~80℃ :1つLED点灯            70~80℃ :1つLED点灯

  80~90℃ :2つLED点灯               80~95℃ :2つLED点灯

  90~95℃ :3つLED点灯           95~110℃ :3つLED点灯

95~110℃ :4つLED点灯(4つ目赤)  10~125℃ :4つLED点灯(4つ目赤)

110℃以上 :4つ目の赤LEDを点滅    125℃以上  :4つ目の赤LEDを点滅

 まあこの閾値は夏冬使って最終パラメーターを調整する。しかしOBDデーターと数値を比較すると1割ほど低く出ている。水温計単体で計測したのと条件が異なるのだろう。温度変換テーブルをOBDデーターと一致するように補正しておく。

 油圧センサSWは現状油圧のあり/なしを判定するセンサが付いているので、油圧なし時は赤LED点滅、油圧ありで青LED点灯にしている。今後気が向いたら油圧アナログセンサを取り付けたいと考えている。

 

 ウエストゲートソレノイドバルブの指令モニタ機能は実装しているので、ログを取ってみた。かなりいい加減なログソフトなので精度などは適当だが、一応指令値は取得できている(青ライン)。グラフには一緒に16.6Hzの方形波をプロットしている(赤ライン)。まあそれくらいのPWM制御をおこなっているようだ。ブースト制御を行う時はこのPWM指令の幅を少し減らす方向で制御装置側で上書き動作させればいい。ウエストゲートソレノイドバルブはエンジンECU側でGNDに接地させることで動作するので、そのラインを本制御装置側でもGNDに設置させてやれば、バルブ開状態は上書きできるというわけ。処理方法としてはこのモニタ信号で割込みをかけて制御装置側で任意の幅のPWM指令を生成すればいいはず(※1)。まあそういうお遊び作業に取り掛かれるのは相当先だろうけどね。

 ※1:うまく設計しないと自身で発した出力で再び割込みがかかるので割込みブロック処理等が必要

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 後日LEDゲージの動作を撮影

なかなかいい感じだ。12月に少し遠くまで行くと水温計は青LED3つまで点灯する(90~95℃)。油温計は青LED2つまで点灯(80~95℃)する。夏場の様子を見て温度と表示LEDの設定値を最終決定する。水温を本制御装置とOBDで比較すると、初めは2~3℃、OBDよりも低い温度を示すが、運転中は同じになったり、逆転することもある。計測位置が違うし、本制御装置の水温センサはちょっと奥まって取り付けられている。これが原因かもしれないし、温度センサの特性計測をミスっているのかもしれない。でもまあ近い値なのでよしとする。

 

おまけ話1

 いっとき熱を帯びたダウンサスなのだけど、某クションをウォッチし続けている内にすっかり冷めていた。先日ひさしぶりにダウンサスを見てみるとコルトスピードのが出ている。使用歴も1万キロほどで、見た目もサビなど少なくきれいである。そしてなにより即決、送料無料で諭吉さん出動が不要な金額。これは揺れました。アイのダウンサスはメーカーにこだわらなければ諭吉さん以下で新品が手に入る。できれば一葉さんのちょっと上くらいでテインかRSの中古が出てたら入札しようと思っていた。それがコルトスピードが諭吉以下。コルトスピードって高価ということで候補に入っていなかったので慌てて情報収集すると、ダウン量は控えめで乗り心地はいい(リアのバネレートが他社より柔らかい)らしい。仕様はすべて私好み。ただ色がなぁ~~~。赤はなぁ~~~。青色のボディカラーで今度フロントキャリパーを黄色に塗る予定なのに、そこに赤のサスはあまりにセンス悪すぎる。まあサスなんてパッと見ても見えないからいいかな・・・。いざとなったら黒に塗ろう。ということで落札。タイヤ交換とかしなければならないことが溜まっているのでサス交換できるのはいつになるやら。

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おまけ話2

 この秋からベランダで”おおば”と”ネギ”を育てだした。”おおば”は2回くらい葉を付けたがて枯れたが、ネギはなんどもなんども伸びてきた。インスタント麺食べる時とか納豆食べる時にベランダでチョキチョキして使ってた。なんかそれってすごく気に入ったので、もう一鉢ネギを植えてみたが、なんかひげみたいなか細いネギが生えてきた(手前側)。ちょっと季節的に遅すぎたかな。

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