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アクセル開度を検知する『APS(アクセルポジションセンサー)』

エンジンの仕組み

ガソリンエンジンを効率よく動かすには、最適な比率で気化されたガソリンと空気を混ぜて燃焼させなければなりません。この比率のことを混合比といいます。出力を上げるために空気の量を増やした場合には、あわせてガソリンの量を増やさなければなりませんし、出力を下げるために空気の量を減らした場合には、ガソリンの量を減らさなければなりません。かつて、この混合比を一定に保つ方法として使われたのは、キャブレターと呼ばれるガソリンの気化器です。キャブレターは、ベルヌーイの法則を利用した大変に単純な仕組みで出来ています。キャブレターは、少しの空気しか供給されなければ少ししかガソリンを気化せず、逆にたくさんの空気が供給されればたくさんのガソリンを気化するという方法で、混合比を保つ役割を担っていました。このことは、ガソリンエンジンの出力を制御するためには、空気の量を制御さえすればいいことを意味しています。

スロットルバルブ

空気の量を制御するための弁のことを「スロットルバルブ」あるいは単に「スロットル」と呼びます。ものごとに全力で取り組むことを「スロットル全開」「フルスロットル」など言いますが、そのスロットルです。このスロットルバルブを最大に開放(全開)することで、ガソリンエンジンは最大出力を出すことができます。一般的なスロットルは、吸気管の途中に円形の板が入っており、この角度を変えることで空気量を制御します。現代のガソリンエンジンでは、ガソリンの量を制御するキャブレターは省エネ対応などの理由で電子制御の燃料噴射装置にとってかわられましたが、空気の量を制御するスロットルバルブは広く使われ続けています。そして、このスロットルバルブの開閉量を制御するためのヒューマンマシンインターフェースが、自動車やバイクの運転者にはおなじみのアクセルです。

アクセルからスロットルバルブの接続方法

自動車の場合は右足、バイクの場合は右手で操作するアクセルですが、それを、スロットルバルブの開閉に伝達するにはいくつかの方式があります。

メカニカルワイヤー方式

アクセルからスロットルバルブまでメカニカルワイヤーによって接続した方式です。運転者のアクセル操作とスロットルバルブの開閉がほぼ1:1で対応しており、また、操作に伴うタイムラグなどもないといった特徴があります。しかし、電子制御の燃料噴射装置(FI:フューエルインジェクション)の普及とともに、徐々に使われなくなってきています。

メカニカルワイヤー方式

 

電子スロットル方式(サテライト方式)

アクセルの操作に対して違和感がないようにするために、メカニカルワイヤーを残しつつ、そのワイヤーの引張力を回転運動に変換後、回転角度をアクセルポジションセンサー(APS)によって検知し、エンジンコントロールユニット(ECU)へ電気信号として伝達する方式です。
これにより、ガソリン噴射量の制御と共に、スロットルバルブ開度の制御をECUによって実行する事が出来るため、 状況に応じた空気量とガソリン量を適切に調整する事が可能となります。 車両の機能としては、燃費の向上、エンジン特性の切換、トラクションコントロールやローンチコントロールなどの姿勢制御 等に寄与する事が出来ます。

電子スロットル方式(サテライト方式)

 

電子スロットル方式(メカニカルワイヤレス方式)

さらに進化した方式として、メカニカルワイヤーを完全になくし、アクセル自体にアクセルポジションセンサー(APS)の機能を埋め込む方式があります。メカニカルワイヤーがなくなることで、ワイヤーの配管やワイヤーの調整が不要となり、車体への取付性向上に寄与します。また、機械部品を減らせることから、より信頼性を高めることができます。さらに朝日電装では、無接点型の磁気センサーを利用するため、極めて高い信頼性を実現しています。また、懸念されていたメカニカルワイヤーがなくなることの違和感についても、さまざまな研究により、メカニカルワイヤーと遜色ない操作トルクを持たせることに成功しました。

電子スロットル方式(メカニカルワイヤレス方式)

 

朝日電装のアクセルポジションセンサー

朝日電装では二輪レース車両のアクセルポジションセンサーの開発実績があり、そこで得たノウハウによって、回転角度検出の精度には絶対の自信を持っています。操作感についても、さまざまなノウハウがあり、お客さまのご要望を採り入れつつニーズにマッチした調整をすることが可能です。また、アクセルポジションセンサーだけでなく、グリップ、ECU(Electronic Control Unit)、アクチュエータ、電子スロットル、それらをトータルで組み合わせた電子制御システムの設計・製造の実績もございます。貴社の制御システムの一部を当社の製品で置き換える場合のすり合わせにも対応いたします。電子制御システムを構築したい、信頼性や精度を高めたい、試作からすり合わせ開発をしたいといったご要望がございましたら、お気軽にお問い合わせください。

朝日電装の要素技術
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