アルドウィーノを使った
オープンソース、オープンハードの
ローコストＥＣＵ
テージのＥＣＵが壊れていた時は
Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏに装換する予定です。
その８：デュアルホイールへの変更
２０２４年
４月１７日
エンジン始動中にアフターファイヤで凄い爆発音がして、排気ダクトが千切れました（笑）。点火タイミングが合ってないと起こります。クランキング時に圧縮のため回転が一定しないのが原因です。４８歯２歯抜け（ミッシングトゥース）でタイミングを作っているため、クランキング時に歯抜けと同じパルス幅が出現すると上死点がズレます。Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏの要件に”ミッシングトゥースのクランクおよびカムデコーダでは、ホイールが回転中、ほぼ同じ速度で回転している必要があります”とあります。バッテリが減ってくると現象が顕著になります。根本的な解決は歯抜けをやめて、デュアルホイールにすることです。
４月１８日
下はドカの８５１のデュアルホイール波形です。下が主パルス（８歯）、上が副パルス（１歯）です。副パルスがカム角の絶対基準になり、これにより、クランキング中に回転が変動しても歯抜けのような問題は起こらないです。
デュアルホイールに変更する考察です。ホイールはカムと同じ回転が必要です。タイミングベルトの駆動シャフトはカムと同じ回転で、このシャフトを延長するのが簡単そうです。下はポリカーボネートのカバーを外したところです。２バルブのベルトプーリは直径６０ｍｍで、６ｍｍネジが２個切ってあり、ここに延長シャフトが固定できそうです。ギアを取り付けて回転センサで主パルスを発生させます。副パルスは１回転に１回発生させれば良いです。主パルスの要件は７２０を割れることです。モジュール１．５の３６歯ギアの直径約５６ｍｍで良さそうです。
ｅｂａｙでアルミ製のプーリを購入済みで、この交換と同時に延長シャフトの追加も行いたいと思います。下は１年位まえに作製していた、ドライブプーリの回り止めＳＳＴです。バーはまだ溶接していないです。
オリジナルの鉄製プーリにアルミプリ―用に作製した回り止めＳＳＴはピン位置が違っていて勘合しないです。
こちらは大分まえに８５１用に購入した回り止めＳＳＴです。８５１のプーリは一回り小さい１８歯ですが、型番から４バルブの８５１と２バルブのムルチ１１００の回り止めは共通でした。
テージにはフレームが邪魔で入らないので、確認のためバーをカットして勘合を確認しました。後で、段をつけてバーを溶接してテージにも使えるようにします。
回転センサはバーキンのケントエンジンのインジェクション化で使った下の磁気抵抗センサが使えそうです。１８年前と同じ２個で３００円で売っています（笑）。鉄製のギアの凹凸がセンスできるように、磁石が内蔵されて、電源を接続するだけで電流モードで信号が取り出せます。Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏに接続するにはコンパレータが必要です。センサは単体では扱いにくいので、バーキンの時はポリエステル樹脂で固めて使っていました。
１５０℃の耐熱ポリエステル樹脂を購入しました。これにセンサを封印して使用する予定です。
延長シャフトの図面を作製しました。外側はモジュール１．５の３６歯ギアです。寸法を確認したところ、大き目の固定穴を開ければ、オリジナルの鉄製とアルミ製のプーリの双方に共用できそうです。
延長シャフトの作製を開始しました。シャフトは外径４６．７ｍｍ、内径２４ｍｍでアルミで作製します。とりあえず、外径を削りました。
モノタロウで購入した鉄製のモジュール１．５の３６歯ギアです。厚みが厚くて１５ｍｍもあります。重いので２．５ｍｍ位まで薄くします。副パルスは固定ボルトの内、１本を鉄製に、もう一本をＳＵＳ３０４のステンレス製にすれば１回転で１パルス出力できるはずです。
４月１９日
延長シャフトの作製の続きです。内径２４ｍｍで中ぐりしました。
シャフトの高さは２２ｍｍにして、本体は完成です。
駆動プーリに勘合させてみます。良いようです。
固定穴をインデックス盤で加工します。８ｍｍで４５度、８ヶ所穴開けしました。
延長シャフトが完成しました。
現在付いているオリジナルの鉄製プーリとアルミ製プーリの双方に固定できます。
秋月で購入した非接触回転センサも到着してます。
回転センサを取り付ける２．５ｍｍ厚のカーボン板をアマゾンで発注しておきました。
４月２０日
３６歯ギアの厚みは１５ｍｍあるので、旋盤で薄く加工します。
とりあえず、５ｍｍまで削りました。
非接触回転センサにケーブルを半田付けしました。ケーブルはＴＰＳ用に購入した２芯シールド線です。
耐熱ポリエステル樹脂で注型します。温度が上がらないように硬化剤を少な目にしておきます。
アマゾンで購入の２．５ｍｍのカーボン板が到着しました。センサを固定するベース板を作製します。
オリジナルのベルトカバーと合わせてみます。ベース板は赤丸の３ヶ所と共締めします。黄線の右はフレームなので、センサを取り付けるのは緑枠のエリアです。
４月２１日
ベース板の型紙を作製しました。６ｍｍの全ネジを３本立てて位置合わせします。
型紙をカーボン板に転写します。
コンタマシンとボール盤で大まかに切り取った後、エアリュータで整形しました。
回転センサの注型が硬化したので、余分な樹脂をベルトサンダで削りました。
４月２２日
３６歯ギアは厚みを約３ｍｍまで削りました。その後、中穴を延長シャフトと同じ２４ｍｍにしました。
プライマリ用の３６歯ギアの厚み加工が終了しました。
続いて、インデックス盤で固定用の６ｍｍの長穴を加工します。延長シャフトと同様に８個です。
延長シャフトを介してオリジナルの鉄プーリに仮止めしてみます。良いようです。長穴加工なので、軽量アルミプーリにも取り付けできます。
ベース板用のスペーサを作製しました。それぞれ別の高さです。作製したスペーサでベース板を仮止めしました。良いようです。
４月２４日
回転センサをベース板に固定するＬ字カーボンを作製します。耐熱ポリエステル樹脂を使います。Ｌ字のアルミチャンネルにカーボンを８層積層して同じＬ字チャンネルで挟みます。
Ｌ字カーボンは剥型して、回転センサの長さに合わせて切断しました。
回転センサの動作確認を行います。センサに電源を接続し、旋盤でギアを回して出力を確認しました。センサ２個とも動作良好です。
３６歯ギアの裏側は鉄の地が出ているので黒染めしました。
ベース板を固定する６ｘ４０ｍｍのチタンボルトを３本、ヤフーオークションで購入しておきました。１本３５５円です。
４月２５日
ベース板固定用のチタンボルト到着しました。
重さを測ってみます。ステンレス製ボタンキャップは２個で約２０ｇです。チタン製は約１２ｇでした。
早速、取り付けました。
４月２６日
ホームセンタで２ｍｍのサラネジを購入しました。ステンレスは無く、ニッケルメッキの真鍮製です。
上のサラネジを使って回転センサをＬ字カーボンで挟みました。セメダインスーパＸで防水処理をしておきます。とりあえず、プライマリ用のみ。
ギア固定用のスペシャルボルトを作製しました。６角の頭を削ってセカンダリパルスが短くなるようにします。１つは鉄製で加工後黒染めしました。もう１つはステンレス製です。回転センサはステンレスには反応しないので、セカンダリパルスは１回転に１パルス出力されます。
４月２７日
回転センサ固定用ベース板を追加したため、以前に作製した分割ベルトカバーのポリカ部を切断する必要がありました。せっかく作ったので、カバーは切断せずに残しておき、新たに先端部をポリカ板から再作しました。２ｍｍのポリカ板はアマゾンで１日で到着しました。
後ろはベース板の所までカバーが来ます。前は以前と同じです。透明なので見にくいですが緑枠です。
非接触回転センサの出力は矩形波でレベルは０．８〜１．６Ｖです。Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏに入力するにはレベルシフトする必要があります。手持ちの抵抗を使ってヒステリシス付きコンパレータのシミュレーションをＬｔｓｐｉｃｅで行いました。コンパレータは単電源、オープンコレクタを選びます。良いようです。
上記回路を手持ちのＬＭ３３９と小型抵抗でブレッドボードで作製しました。ヒステリシスは約０．２Ｖになりました。動作良好です。最終的にこの回路はＳｐｅｅｄｕｉｎｏのユニバーサルエリアに実装する予定です。
４月２８日
エンジンエミュレータのカム角出力をデュアルホイール用に修正しました。オシロでトリガがかけられるように追加していた、シンク信号をセカンダリパルスに使います。３６歯のプライマリと１歯のセカンダリです。
４月２９日
予備ボードのユニバーサルエリアに回転センサ用ヒステリシスコンパレータを追加しました。
ヒステリシスコンパレータの動作を単体で確認します。アナログディスカバリーで電源と正弦波を生成して、１チャネルづつ動作確認しました。
ＴｕｎｅｒＳｔｕｄｉｏのトリガセッティングをデュアルホイールに変更してプロジェクトを保存します。トリガアングルは適当です。
エンジンエミュレータを接続する前に動作確認のため、アナログディスカバリーのターンジェネレータで３６歯と１歯を生成します。プライマリ３６歯をＭＥＧＡのＤ１９、セカンダリ１歯をＤ１８に接続すれば動作するはずです。
４月３０日
Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏのトリガをデュアルホイールに設定して動作確認します。エンジンエミュレータを繋ぐ前に、プライマリとセカンダリの入力ポートＤ１９とＤ１８を引き出してアナログディスカバリーで確認します。
アナログディスカバリーのパターンジェネレータでプライマリの３６歯とセカンダリの１歯を出力します。タイミングはカム角なので２倍し、さらに６０倍で１６８０ｒｐｍです。
回転数は正しく認識されています。良いようです。
５月１日
予備ボードに実装したコンパレータに配線を追加して、デュアルホイールで動くようにしまします。本物の回転センサは１２０Ωの負荷抵抗が必要で、赤枠のディップスイッチ追加してエンジンエミュレータ使用時は負荷抵抗を切り離します。
裏側はこんな感じです。
セカンダリ用の回転センサにもＬ字カーボンを取り付けて防水処理しました。固定穴は長穴にして位置調整ができるようにしました。
回転センサを固定するプレートを作製しました。ベース板は２．５ｍｍ厚のカーボン板のため、タップが立たないので、ジュラルミンでプレートを作製しました。固定ネジは３ｍｍです。ベース板の裏に接着して回転センサを固定します。
５月３日
ベース板に固定穴を開けて、センサを仮止めしました。裏側にはプレートを取り付けます。
問題無さそうなので、ベース板の裏にプレートをエポキシ接着剤で接着しました。
エポキシが硬化したので、車体に取り付けます。ギアとセンサのクリアランスは０．４ｍｍ位取ってあります。
センサに負荷抵抗と電源を繋いで、プラグを外した状態でクランキングを行い、アナログディスカバリーで出力を確認します。動作良好です。セカンダリの幅はプライマリの３波強になっていました。これは固定ボルトの頭の形で生成されますが、Ｓｐｅｅｄｕｉｎｏはエッジを使うので幅は無関係です。実際にはヒステリシスコンパレータを通すので、信号は反転します。
デュアルホイールに修正したエンジンエミュレータでヒステリシスコンパレータを追加したＳｐｅｅｄｕｉｎｏの動作確認を行います。クランキングから１００００ｒｐｍ超えまで回転数を変えて、動作良好です。
左はアイドリング付近の１０００ｒｐｍ、右は９５００ｒｐｍです。
