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このホームページは、Ｍ３で走行中に突然エンジンが絶不調になったことがあったので、走行中のエンジンの状態をモニターしたくなり、テレメータ（遠隔計測）を仕事としていた経験を活かして実現方法を検討した結果、それなりにできるようになったので内容などを紹介したものです。
ＥＣＵについて、勉強することになった経緯を示す。
[水温計故障]
- Ｍ３で走行中に、エンジンが突然絶不調となりしばらくすると回復するトラブルが発生したが、再現性が悪く直らなかった。
- 原因を水温計のトラブルと推定して、水温計のデータをモニターすることにより、異常時には水温計が断線状態になる事が分かった。
- ディーラで水温計（水温センサー）を交換して貰い、トラブルは解決した。
[配線確認]
- エンジン動作中にＥＣＵ各ピンの信号波形を計測し、ＥＣＵ周りの配線を推定した。
[プログラム簡易解読]
- ＲＯＭのデータを見比べ、ＣＰＵの種類やプログラムとデータ領域の判別などを行った。
[ＣＰＵ周りの回路確認]
- ＣＰＵの種類が分かったことにより、ピンアサインから割り込みに使用している信号やＡ/Ｄコンバータで処理している信号が判明した。
[ＥＣＵモニター自作]
- ＥＣＵの動作状態をモニターする為、ＣＰＵのレジスタ値を解読して色々な形で表示できるＥＣＵモニターを自作した。
[エンジンシミュレータ自作]
- ＥＣＵの良否判定、プログラムの解読やＥＣＵモニターのデバックの為、エンジンの動作を簡易模擬できるエンジンシミュレータを自作した。
[ＥＣＵの改造]
- ＣＰＵの入力端子からレジスタ番号を読み込み、レジスタに記録されている値を出力端子から書き出すようにした。
- ＣＰＵの入力端子及び出力端子をＥＣＵモニターのシリアル出力信号でドライブできるよう、ＥＣＵのシリアル回路を改造した。
- ガソリンの種類を設定するＰＩＮ２８をアナログ入力できるよう改造し、空燃比計のアナログ出力を接続して、空燃比をＡ/Ｄできるようにした。
[プログラム解読]
- エンジンシミュレータ及びＥＣＵモニターを使用し、ＥＣＵのプログラムを３割程度解読できた。
[Ｍ３Ａｎａｌｙｚｅｒプログラム作成]
- ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）、可視カメラ及びＥＣＵモニターをパソコンに接続し、エンジン状況もモニターできるプログラム（Ｍ３Ａｎａｌｙｚｅｒ）を作成した。
[ＥＣＵコンバータ自作]
- ＣＰＵのレジスタ番号をＥＣＵにシリアル出力し、レジスタの値を解読してパソコンに出力できるＥＣＵコンバータを自作した。
[修理依頼]
- E30M3の整備会社から動作不良のＥＣＵの修理依頼があり、不具合調査及び対策を実施した。
エンジン系統に関する故障の、原因と対策を示す。
[水温計異常]
- 走行中に突然ギクシャクした動きとなり、吹き上がりが非常に悪いが、１分程で正常になり、その後発生しない。
- アクセルを戻しても、回転が下がりきらない。
[オイルトラップ異常]
- 渋滞で低速走行している時や信号で停止中に、エンストする。
- 一瞬トルクが抜ける。
[ＥＣＵ異常]
- 炎天下において、トルク変動が激しくエンストする。
[パージバブル異常？]
- 炎天下において、トルク変動が激しくエンストする。
[点火コード異常]
- アイドリング時は回転が不規則で異常振動があり、走行する時はトルク変動が激しい。
[ＦＵＳＥ ＢＯＸ発熱異常]
- リレーとフューズの発熱により、フューズボックスの蓋が変形する。
整備会社からの依頼で動作不調だったＥＣＵを修理する為、実施した調査/対策の内容である。
[始動できないECU]
現象
- 点火回路の部品が動作していない。
- 水温センサが断線状態の為、ガスが濃過ぎる。
対策
- 点火回路を補修した。
- 水温センサ配線を補修した。（依頼会社のオーナが作業）
[ハンチングするＥＣＵ]
現象
- 回転が粗くハンチングしている。
- 空燃比データが、波打っている。
対策
- アイドルコントロールバルブを駆動している、トランジスタを交換した。
[回転が高すぎるＥＣＵ]
現象
- アイドリング状態でも回転が高い。
- AirFlow値が30%程度と高く、回転数も1400rpm以上だった。
対策
- アイドルコントロールバルブを駆動している、トランジスタを交換した。
[始動直後に空燃比が高すぎる/低すぎるＥＣＵ]
現象
- 始動直後に空燃比が１７以上になる。
- 始動直後に空燃比が１３以下になる。
結果
- 始動直後の動作環境で異なるが、時間が経過すれば（通常２分、最大１０分程度）正常に戻るのでなにもすることはない。
ＥＣＵの動作状態をモニター（計測）する為、机上と実車での計測方法の内容である。
[仕組み]
[机上計測]
接続
- エンジンシミュレータにＥＣＵを接続し、ＥＣＵのモニターラインにＥＣＵモニターを接続し、そのシリアルラインをパソコンに接続する。
操作
- ＡｉｒＦｌｏｗ、水温、吸気温、大気圧、回転数、Ｏ2状況はボリュームで設定する。
- スロットルポジションセンサー、エアコンコンプレサーＯＮ／ＯＦＦ及びガス種類設定（ＰＩＮ１０）もスイッチで代用する。
表示
- 点火信号、燃料噴射信号、アイドルコントロールバルブ信号、燃料ポンプ信号、パージバルブ信号、燃料消費信号（FUEL RATE）をＬＥＤで表示する。
- 液晶にＡｉｒＦｌｏｗ、電源電圧、大気圧、吸気温、水温、空燃比、回転数、燃料噴射時間、増量噴射時間、濃い/薄い、スロットルポジションセンサーの状態を表示する。
- ＥＣＵモニターから入力するシリアルデータを、Ｍ３Ａｎａｌｙｚｅｒで波形、メータ、数値表示できる。
[実車計測]
接続
- エンジンにＥＣＵを接続し、ＥＣＵのモニターラインにＥＣＵコンバータを接続し、そのシリアルラインをパソコンに接続する。
- 必要であれば、パソコンに可視カメラとＧＮＳＳ（ＧＰＳを含む）を接続する。
- ＥＣＵに空燃比計（ＬＭ２）経由でリニアＯ２データを取り込んでいるが、モニタするのみでエンジンの制御には無関係である。
- ＥＣＵコンバータに半導体加速度センサーを組み込んであり、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の加速度も測定できる。
操作
- パソコンでＭ３Ａｎａｌｙｚｅｒを実行する。
- 記録時間は、ハードディスクの容量が許せば、何時間でも可能である。
表示
- ＥＣＵデータ、可視画像、ＧＮＳＳ（ＧＰＳを含む）データ及び加速度データを、表示できる。
[ＥＣＵ比較（机上確認）]
発熱比較
赤外線サーモグラフィーで、正常なＥＣＵと発熱状況を比較することにより動作していない部分を特定できた。
- 基板のプリントパターンを確認し、点火系の部品に信号が来ていないことが分かった。
- エンジンが始動できないトラブルは、本原因が多い。
ＣＰＵ内部データ比較
所有している複数のＥＣＵをエンジンシミュレータに接続して、各ＥＣＵのセンサ値や燃料噴射時間の違いを計測した。
- エンジンシミュレータの設定は同じでも、各ＥＣＵのA/Dなどの個体差により、センサ値が異なり結果も異なる。
- 例えば、M社から購入したＥＣＵは電源電圧が若干高めになっている。（当然、実車においても同等の結果となる）
[水温 対 燃料噴射時間（机上確認）]
エンジンシミュレータを100rpm以下に設定し、水温センサの設定を変化させ、再始動時の燃料噴射時間を計測した。
[吸気温 対 燃料噴射時間（机上確認）]
エンジンシミュレータを100rpm以下に設定し、吸気温度センサの設定を変化させ、再始動時の燃料噴射時間を計測した。
[排ガスコントロール（机上確認）]
エンジンシミュレータでＯ2センサ信号を変化させたり、ＥＣＵのプログラム変更でＯ2データを固定してみた。
通常のアイドリングを模擬
- 燃料噴射時間は、ＡｉｒＦｌｏｗ値と回転数をベースに計算する。
- ＡｉｒＦｌｏｗ値は一定でも吸気温、大気圧の値で酸素の密度が変化するので、吸気温及び大気圧値で補正し、インジェクターの動作遅れを電源電圧の値で補正する。
- また、エンジンが冷えている時のガソリンの気化遅れを水温の値で補正する。
センサ値＆回転数を固定して模擬
- ＡｉｒＦｌｏｗ、電源電圧、回転数を一定値にするようＥＣＵのプログラムを改造し、噴射時間のばらつきの状況を確認した。
- 回転数を固定すると、ばらつきが大幅に減る。
- 電源電圧の変化は、ばらつきにはさほど影響していないように見える。（変動幅にもよるが）。
Ｏ2センサの値を変化させて模擬
- ＡｉｒＦｌｏｗ、電源電圧、水温、吸気温、大気圧、回転数をアイドリング時の値に固定し、Ｏ2センサのデータを濃い側から薄い側に変化させた時の燃料噴射時間変化を確認した。
- 燃料噴射時間を三角波のように変化させ、空燃比を制御している。
- 非常に薄い状態が続くと、ＥＣＵでＯ2センサが不良と判定し、三角波のような制御を止め燃料噴射時間を調整する。
[排ガスコントロール（実車確認）]
センサ値を固定したりＯ2センサを外したりした時の空燃比がどう変化するかモニターした。
通常のアイドリング
- アイドリング中の状況をモニターした。
センサ値＆ｒｐｍ値固定
- アイドリング中に大気圧センサのコネクタを外した時、センサ値（ＡｉｒＦｌｏｗ、電源電圧、水温、吸気温、大気圧）と燃料噴射量の計算に使用しているｒｐｍ値（実際の回転数とは異なる）を一定値に固定するようＥＣＵのプログラムを改造し、途中でＯ2センサのコネクタを外したり繋いだりした場合の状況をモニターした。
[振動対策]
動機
- アイドリング中に不規則な振動があり、ＥＣＵの改修などで振動が減らせないか検討してみた。
対策１
- ＥＣＵのＡ/Ｄ入力のフィルタ時定数を長くする。
実車確認１
- 電源電圧、水温及び大気圧のバラツキがかなり減っている。
- 空燃比、回転数及び燃料噴射時間のバラツキも減っている。
- 振動も若干減ったように感じるが、加速度（Ｚ軸）データでは違いが上手く現れていない。
対策２
- 回転数が1200rpm以下の時、変化が±40rpm以内の場合は前値置換となるようプログラムを改修する。
実車確認２
- ＡｉｒＦｌｏｗや回転数にバラツキが増え、噴射時間にもヒゲ状のノイズがある。
- 実際の回転数と噴射時間の計算に使用している回転数が違うことが、悪影響となっている。
[アイドルコントロールバルブ駆動回路]
エンジンシミュレータの水温センサ設定を変化させ、ＥＣＵのアイドルコントロールバルブ端子（３３ピン、３４ピン）の波形を計測した。１．正常なＥＣＵの机上計測
２．異常なＥＣＵの机上計測
青色（３３ピン）の波形が異常な為、アイドルコントロールバルブの片側のコイル（モータ）が正常に駆動できないので、アイドル制御が不十分となる。
３．対策
３４ピンの駆動信号（コレクタ）から３３ピンのベース信号を作っているが、経年変化で足らなくなっているので、Ｒ５６１（２．２ｋΩ）の抵抗値を若干下げる事により、正常になる。
４．効果アイドルコントロールバルブの開閉度を測定した。
走行中の位置、映像及びエンジンの状態をモニタできる、ドライブレコーダもどきの画像などをYouTubeに投稿したもの。
[セッティング]
[水温計トラブル]
[炎天下エンストトラブル]
[通常走行昼間]
[通常走行夜間]
ＥＣＵを調査/解析する為のツールなどで、自作した物や購入した測定器などがある。
[エンジンシミュレータ：自作]
- ＥＣＵと接続することにより、ボリュームやスイッチでエンジンの動作状況を模擬できる。
[ＥＣＵモニター：自作]
- ＥＣＵから取り込んだデータを、液晶、ＬＥＤ及びメータに表示したり、パソコンに出力できる。
[ＥＣＵコンバータ：自作]
- ＥＣＵから取り込んだデータをパソコンに出力できる。
[Windowsプログラム：Ｍ３Ａｎａｌｙｚｅｒ]
- ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）、可視カメラ、ＥＣＵの動作状況をパソコンに表示できる。
[空燃比計]
- ＬＭ２（グリッド製）
[可視カメラ]
- ＶＸ６０００（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ製）
[ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）]
- ＧＲ－５０１３Ｕ（Ｎａｖｉｓｙｓ製）
[ノックセンサー＆アナライザー]
- DK1s（グリッド製）
[ドライブレコーダ]
- KNA-DR350（KENWOOD製）
[ＲＯＭエミュレータ]
- ＥｅＲｏｍ－８Ｕ（ＥＥ ＴＯＯＬＳ製）
[ミックスドドメインオシロスコープ]
- ＭＯＤ３０１２（テクトロニクス製）
[赤外線サーモグラフィー：借用]
- ＴＨ９１００、Ｆ３０（日本アビオニクス製：販売終了している）
ＥＣＵのROMの情報
現有車の修理履歴
現有車の改修/改造履歴
購入した１年半落ちのM3を、前オーナーが改造した状態をノーマルに復元した履歴
今までに所有した車の紹介
[始動できない]
[アイドリング時に回転が不規則で異常振動があり、走行する時はトルク変動が激しい]
[アイドリング時にハンチングする／アイドリング時の回転数が高い]
[始動時にＡ/Ｆ値が高い／低い]
[走行中にエンストする]
[加速感など調子が悪い]
[停止時アクセルを戻しても回転が落ちない]
[走行中に突然ギクシャクした動きとなり、吹き上がりが非常に悪いが、１分程で正常になる]
[渋滞で低速走行している時や信号で停止中に、エンストする／急加速した時、一瞬トルクが抜ける]
[炎天下において、トルク変動が激しく、エンストする]
掲示板
[ドライブレコーダ加速度表示例]
ドライブレコーダで記録したファイルをＭ３Ａｎａｌｙｚｅｒで表示したもの。
[ＥＣＵモニター表示例]
机上計測での表示例
[エンジンシミュレータ内部]
[ＥＣＵモニター内部]
[ＥＣＵコンバータ内部]
[シリアル入力回路変更]
[燃料種類入力回路変更]
[ヒューズデータ]
Ｍ３のヒューズの接続先
[アイドルコントロールバルブ]
[水温センサー]