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経過観察

2016.07.10

消耗品を買いにナップス横浜まで行ってきました。

30℃を超える暑さの中、慢性的な渋滞が続く都市部はウラルにも乗車する人にも過酷な環境です。

こまめにエンジンを切り、シリンダーと油温の上昇を抑える努力と、オイルクーラーが少なからず効いているためか帰宅時の油温は100℃強でした。

エンジンをメインキーで切るとウィンカーやブレーキランプまで消えてしまうので少々危険な上、元々精度の悪いロシア製キースイッチを酷使することになり耐久性が不安でしたが、先日組み込んだディマー回路のおかげで保安灯火を生かしたままキルスイッチでエンジンを停止できるようになったので安心です。

そしてヘッドカバーからのオイル漏れは解消した様子で、液体ガスケットで封止したのがうまく効いたみたい。
いまのところオイル滲みは一切無く、ドライな状態になっています。

やったね!

電装改良?計画 完成!

2016.06.26

開発したヘッドライトディマーをウラルに実装しました!
約ひと月ほど電子工作ブログになってしまいましたね・・・

作成した基板は、SDカードとほぼ同じサイズです。
タカチのケースに入れてシリコンでコーキングしました。

最初の構想ではメーターカウルの中に基板を収める予定でしたが、思いのほか小さく作れたのでセミシールドのライトユニットの中に組み込めてしまいました。

ライトユニットの中のポジション球は日本ではほぼ意味をなさないため廃止します。
その配線をディマーユニットの電源にすることで、ライトユニットからの配線はエンジン稼働検出とニュートラル検出の2線だけで済む上、タイコの4極コネクターもそのまま使えるので実に都合が良いです。
しかも全面が金属で覆われているため、電磁ノイズの遮蔽もバッチリなはず。
心配なのはH4バルブの熱でライトユニットの温度が上がりマイコンが暴走する可能性があることでしょうか?

と、いうことでライトユニットへ組み込んだ状態で動作テストをします。

メカニカルリレーをマイコンで制御してテストパターンを実行しました。
数時間の動作でライトユニットの内部温度は50~60℃ぐらいになるものの、ディマーユニットはエラーを起こすこと無く動作を続けています。
実車では走行風による冷却と接合部からの熱伝導があるはずですから、そこまで温度が上がることは無いだろうと楽観。
これで準備は整いました!


それでは実車に実装します。

ライトユニットに基板を組み込めたので接続はとてもシンプルです。
まずはエンジン稼働検出線をオルタネータのL端子に繋がる配線に接続します。
チャージランプの緑線(2013モデルの場合)から分岐させるのが簡単です。
次にニュートラルの検出線をニュートラルランプの灰線に接続します。
最後にタイコの4極コネクターを普通に接続して、ライトユニットを車体に取りつけたら完成!

後は机上の理論通り動作する事を願うだけ。
無事想定通りの動作をしました。
あとは機器の安全性が担保できるまでしばらく様子を見ます。

車検時など、減光すると困る場合が考えられるため、ギアポジションをニュートラル以外に入れた状態でメインキーをオンにすると常時点灯モードになるギミックも仕込んであります。

おもらしふたたび

2016.06.25

スタッドボルトの不具合を修正してから1週間、買い物にでも出かけようとカバーをめくると・・・


うはぁ、まだ漏れてるじゃん!

月極で借りているガレージを汚すと肩身が狭いのです。
3年目にしてロシア車の洗礼を受けまくるとは。

今回のお漏らし場所はヘッドカバーのガスケットです。
先週修正したスタッドボルトは問題なく施工されているようで、ヘッドとシリンダーの間からの漏れは皆無でした。
ヘリサート加工すると元のねじ穴より強度が上がるという説もあるようですから、きっとうまくいったのでしょう。

1週間に数滴程度の漏れですが、放っておくわけにもいきません。
再度ヘッドカバーを開けて液体ガスケットを使用します。
次にカバーを開けたとき、液体ガスケットを剥がすのが面倒くさいので出来れば使いたくないのですが仕方ありません。

開けたついでにスタッドの状態も確認します。
緩みは無く問題なし!

なぜ分厚いガスケットが使われているにも関わらずお漏らしするのか?
ありていに言うと「ロシアクオリティ」だからでしょうか?

↑ ヘッドカバーの当たり面を見ると加工痕が残っています。
ヘアラインなんて謙虚なものではなく、爪が研げそうなレベル。
普段日本製のバイクばかりいじっていますからこの雑さ加減はある意味新鮮です。
これでも昔より良くなったと言われてますから、昔はいったいどんなものだったのでしょうか?

少々耐熱性が心配ですが3Mの1215を極薄く塗ってカバーをそっと閉じました。
来週漏れてなければ良いなぁ。

電装改良?計画5

2016.06.21

少しずつ進めているアレの開発もいよいよ大詰めです。

まずは出来上がったプログラムをマイコンに書き込んで、実際の部品と回路で正しく動作するか確認します。
↓ マイコンにプログラムを書き込む様子。

ブレッドボードに書き込み済みのマイコンと付随する回路を配置してスイッチオン!

一応、見た目上は正しく動いているようです。
しかし、マイコンは数メガヘルツで動作していますから、人間の目では捉えられない現象が起きている可能性があります、オシロスコープで観測して瞬間的なエラーも見逃さないようにします。
かなりの大電力を扱いますからここは慎重に!

PWMによる減光動作がしっかり観測できました。
電源投入時にほんの一瞬だけポートがオンになるバグを見つけたので修正。
これでプログラムに問題は無さそうです。

プログラムをSOPサイズのマイコンに書き込んで、基板に実装しました。

ペットボトルのフタとほぼ同じぐらいのサイズです。

ウラルに載せる前に完成した基板を使って耐久性チェックを行います。
実際と同じ負荷をかけて、6時間ぐらい問題なく動けば信頼性も担保できるかと?

ハイパワーLEDの評価

2016.06.19

最近、自動車のヘッドランプに純正採用されているハイパワーLEDとはどんなものか試してみます!

とは言っても予算の都合上中華製。
ヘッドライトに組み込むと車検が怪しい上に現在開発中のアレが使えなくなるので、側車に鎮座しているサーチライトの電球をハイパワーLEDに置き換えます。

用意したのはH1のリボンタイプ。

空冷ファンを搭載したLEDバルブよりもコンパクトに設置出来るのが売りの製品です。
LEDの位置はH1バルブの発光点と合わせてありますが、電球と違って面が光る仕組みですから、どのような配光になるか気になります。


H1のソケットにそのまま取り付けできました。
ヒートリボンをなるべく展開して放熱面積を稼ぐようにします。


↑ LEDのコントローラもサーチライトの中に組み込む事が出来ました。
既存の配線を利用して全くの無加工で装着完了です!

日が暮れるのを待って点灯実験をします。
55w H1 ハロゲン ↓

20w H1 LED ↓

どちらも同じ条件( F1.8 1/15s )で撮影。
LEDの方が少し明るいようです、上下方向にムラが出ているのが残念。
しかしながら、消費電流は他の光源より圧倒的に少ないです。
ハロゲン → 4.6A
HID → 最大8A → 安定3.4A
LED → 1.6A
ハロゲンの約1/3の電力で、より明るいということになります。

レンズに刻まれているГАЛОГЕН(ハロゲン)の文字列をСИД(LED)に書き換えたい感じですね。

根治?

2016.06.18

謎のナット緩みが発覚した左シリンダーの様子を見てもらうため、いつもお世話になっている芝崎モータースへ行ってきました。

異常か正常か判断するためには多くの事例とノウハウのあるショップに任せるのが一番です。
素人療法で悪化させたら目も当てられませんからね。


結論から言うと、ナットの単純な緩みではなくケース側スタッドねじ穴の損傷が原因でした。
想定していた悪い方の原因が現実になるとは...
ナットが緩んだという表現は正確ではなく、スタッドが抜けてきたというのが正しそうです。

残念ながら、シリンダーを外してねじ穴を補修するというヘビーな作業内容となりました。

↑ 損傷が発覚したスタッドボルト穴

なぜケース側のネジ穴が痛んだのか正確な原因は分かりませんが、おそらく部品製造時の工程で加工ミスがあったか、組み立て時に工員が作業ミスをしたか、どちらかの可能性が高いと考えられます。
長年ウラルを扱っているショップでも初の事例だそうです。
保証期間が過ぎているので自費での修理となるのが少し悔しい。
もう少し早く発覚していれば!

修理の内容はヘリサートでねじ穴を復活させスタッドを打ち直す作業です。
実際には部品の取り外しや洗浄など、付随する作業の方に多くの時間が割かれ、さらに私が余計なおしゃべりを挟んで邪魔するので、さぞ作業しづらかった事でしょう。

↑ スタッド打ち直し完了の図
エンジン分解整備の時もスタッドまで外すことは滅多にありませんから接着剤を併用してしっかり固定してもらいました。

シリンダー、ヘッドを組み付けてスタッドのナットを締め込むと無事規定トルクで締結出来た様子です。

直って良かった良かった!

電装改良?計画4

2016.06.14

ヘッドライトコントロールモジュール(仮)の開発を少しずつ進めています。
設計した回路を実装基板にするためには、使用する部品を選定しておく必要があります。
部品によってサイズが違ったり配線を変えなくてはいけない場合もあるので、カタログスペックを見て適当な部品をチョイスし、実際の使用に耐えられるかテストして選定します。

↑ スイッチングの要、パワーMOS-FETの実験中
55/60wのH4バルブを放熱器無しで駆動できる目処が立ちました。

前回の基板設計を少し手直ししてマスクパターンを作成したら感光基板に焼き付けます。

なにぶん2005年に使用期限が切れた10年物の感光基板を使ったため歩留まりが悪く、15面割り付けたうち満足に使用できそうなのは3面だけでした。
むしろ使える物が作れただけ奇跡かもしれません。

あとはエッチングして不要な銅箔を剥がしたら基板は完成です。

↑ 完成した基板と使用したマスク

あとは部品を載せるだけ。
ピンセットで部品をつまみながら少しずつ部品をハンダ付けしていきます。

この後、マイコンの物理的な動作試験を行ってから基板に実装して試作1号機を完成させます。
実車に取りつけるまでにはもう少し掛かりそうです。

お漏らし発生!

2016.06.11

買い物に出かけようとバイクカバーを外すと、ガレージの床にシミが出来ているに気付きました。

↑ 左側シリンダーの下に数滴オイルが垂れたような跡が・・・

今思えば ブーツにオイル染みが付くようになったなぁ とか予兆はあったのですが、月極のガレージを汚すとあっては看過できません。

とりあえずシリンダーを覗き込みます。

どうやらシリンダーヘッドとシリンダーの間から滲んだオイルが滴下している様子です。

他のウラル仲間の車両をみても、程度の差はあれほぼ100%この部位からオイル滲みはありますから、シリンダー下側のオイル滲みは水平対向エンジンの宿命だと思っております。
しかし急にその量が増えたとなると何らかの原因があるはずです。
急遽ヘッドカバーを開けてみることにしました。

タペット調整は毎年の点検でショップに入庫する際にやってもらっているので自分でカバーを開けるのは初めてです。

取り外したヘッドカバーの中には、金属粉がだいぶ溜まっていました。
まぁこれとオイル滲みはあまり関係ないでしょう。

そして衝撃の事実発覚!

シリンダーとヘッドを締め付けるナットが緩んでいました!
緩んでいたのは前方下側の1カ所だけでしたが、指先でもくるくる回るレベル。
いつ脱落してヘッドカバーの中に落ちてもおかしくない状態でした。

オイル滲みが多くなった原因はナットが緩んでシリンダーの締め付けバランスが狂った結果、隙間が増えた事だと考えられます。

んじゃ、増し締めすれば良いじゃん? と、対症療法で済ますのは簡単ですが、根本原因が分からないと少し危険です。

タペット調整の際、ガスケットのヘタり具合でクリアランスが狂わないように、シリンダーを締結するナットを規定トルクで締め付け直す確認は必ず行っているとのこと。
それに原付のアクスルシャフトとほぼ同じ60Nm近い強さで締められたネジが1カ所だけ振動で緩むのも考えづらく、場合によってはクランクケース側のスタッドボルトのねじ穴が損傷している可能性があるかもしれません。

とりあえず緩まない程度に締め直し、液ガスで誤魔化しておきましたが、近々経験のあるショップで様子を見てもらう予定です。

こういった不具合にすぐ気づけるように、普段と違いが無いか日頃から車両を観察するのが重要ですね。

電装改良?計画3

2016.06.05

最近アクセスが増えたなぁと思ったら、ウラルジャパンの公式Facebookで紹介されたみたいですね。
更新頻度の低いブログなのに大変光栄です。

しばらく電子工作ネタが続きますからウラルの情報を求めてリンクを辿って来た人にはなんじゃこりゃ感が否めません、でも当分このネタで引っ張りますのでご容赦下さいw

さて、前回のアイデアを基に回路図を引きました。
自分が使うものですから、フェイルセーフは全く考慮せず、最低限の部品で構成します。

主要な部品はリニアレギュレータとマイコン、FETぐらい。
あとはいくつかの抵抗とコンデンサーです。

回路図をもとにして基板も設計していきます。

今回は面実装部品で構成します。
サイズが小さく出来るというのもありますが、アキシャル・ラジアル部品に比べて振動に強いというメリットもあります。
デメリットは部品が小さく組み立てが面倒くさい事でしょうか?
想定しているチップ部品の中には1.6x0.8mmといった米粒より小さなものがあり、加齢で弱り始めた視力では半田付けが辛くなってきました。

この後もしばらく煮詰めて、タカチのSW-40(30x20x40)に収められるサイズにする予定です。

マイコンを制御するソフトウェアもほぼ完成し、デバッガー上では良好な動作をしております。

速度が要求される器機ではないので、お手軽にBasicでプログラムして最終的にマシン語にコンパイルします。

今のところ順調ですが、机上の理論通りに動かないことが間々ありますから油断は出来ません。
テスト回路を使った机上での実験→試作品作成&実験→実車での実験としばらく掛かりそうです。

電装改良?計画2

2016.05.29

前回の実験はヘッドライトのインテリジェント化(大げさ)を想定した物です。

ウラルはメインキーOnで常時点灯になるので、スターターに回すべき電力が減少してしまいます。
そのためエンジンが動作していないときはヘッドライトを切ってしまおうという考えです。
ついでに信号待ちなどの停車時に電力の消費を少なくするため、ギアがNの時にじんわりと減光する仕組みを付加します。

これぐらいの仕組みならディスクリートで組めなくもないのですが、部品点数が増えるのでマイコン制御で検討します。

また、減光モードが邪魔になるケースが考えられるため、常時点灯モードも付加して車検などに備えます。
この辺りの自由度の高さはマイコンならではですね。

以下、アイデア&覚え書き

・センシング
ニュートラル・エンジン稼働 検出 
お手軽に分圧回路か?
14v時 1.8kΩ + 1kΩ で 5mA流しロジックレベルを得る。
前回の計測結果を見るとフォトカプラ等でアイソレートする必要もあるまい。

減光時の輝度設定
VRの値をGP4端子(AN3)で読み取り、PWMのデューティを決定、ADC使用。

・スイッチング
Nチャネル パワーMOS FETを使用してマイナスコントロール
5v駆動可能でon抵抗が低い製品を選定。
IRLB3034PBFが候補、40v 195Aとにわかに信じがたいスペック。
ヘッドライトの制御ぐらいじゃ放熱器いらなさそう。

・制御
使い慣れたPICマイコンで上記の部品を制御。
ADCとPWMを使用するため、それらの機能を備えた12F683を使用する。


pinfunctionI/Oapplication
1VDD+5v 
2GP5/T1CKI/OSC1/CLKINOUTN/C
3GP4/AN3/T1G/OSC2/CLKINPWM duty set
4GP3/MCLR/VPP (input only)INN/C
5GP2/AN2/T0CKI/INT/COUT/CCP1OUTFET CTRL
6GP1/AN1/CIN-/VREF/ICSPCLKINDetect Running
7GP0/AN0/CIN+/ICSPDAT/ULPWUINDetect N
8VSS-GND 

ピンアサインはこんな感じか?

大まかなロジック

初期化

GP2 ヘッドライトオフ
if GP0 Hi(ギアN以外)→ 常時点灯モードへ

if GP1 Hi (エンジン始動) → GP2 ヘッドライトオン

if GP0 Lo (ギアN) → 減光モード
GP0/GP1 監視しつつ 5000ms ウェイト(N検出5秒後から減光開始)

PWM スタート
AN3で得たデューティ比になるまでループしながらデクリメント
減光中もGP0/GP1を監視、検出したら即PWMを停止してGP2を制御(N以外GP2オン エンジン停止 GP2オフ)

この仕様を元に回路図を引き、PCBの設計とプログラミングを行う予定。

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