2019年3月15日
燃料トリムの概念、およびECUが燃料トリムを使用してガソリンエンジンの燃料と空気の間の化学量論的なバランスを維持する方法は、おそらく今日の最新のエンジンおよび燃料管理システムの中で最も理解されていない側面の1つです。 しかし、空燃比を調整して出力を最大化し、同時に燃料を節約して排出ガスを最小化するプロセスは、論理的にアプローチすれば比較的簡単です。 この記事では、燃料トリムとは何か、なぜ燃料トリムが必要なのか、燃料トリムを診断に役立てるにはどうすればよいのかについて、以下の質問から簡単に説明します
燃料トリムとは何か？
ガソリンエンジンが化学量論的な空燃比（燃料1に対して空気14.7）で作動している場合、利用可能なすべての空気を使ってすべての燃料が燃焼されます。 しかし、すべてのガソリンエンジンは、負荷の変化に応じて燃料を多く（または少なく）必要とするため、燃料の需要の変化に応じて空気と燃料のバランスを変えなければならない。 つまりフューエルトリムとは、エンジンの動作範囲内で空燃比をできるだけ理論空燃比（ラムダ＝1）に近づけるために、ECUが燃料供給戦略を継続的に調整することなのです。
実際には、ECUは2つの異なるタイプのフューエルトリムを管理しています。
短期フューエルトリム（STFT）
短期フューエルトリムは、排気ガス中の酸素濃度の変化に直接起因します。 排気の流れは、触媒コンバーターの上流にある酸素センサーによって監視されており、酸素センサーが生成する信号電圧は、排気の酸素含有量に正比例します。
ほとんどのアプリケーションでは、信号電圧は約0.2ボルトから約0.9ボルトの範囲であり、ECUはこれを排気流の酸素含有量の変化と解釈します。
現実的には、信号電圧が0.45であれば混合気が理論空燃比かそれに近い状態であり、信号電圧が0.45以上であれば混合気がリッチ、0.9以下であればリーンとなります。 なお、酸素センサーは、混合気がリーンかリッチかを示すだけで、空燃比センサーのように排気ガスの実際の組成を測定することはできません。
注意：一部のアプリケーション（特にGM製品）では、酸素センサーが電気的に逆になっているため、信号電圧が低いと混合気がリッチであることを示し、他のほとんどのアプリケーションでは混合気がリーンであることを示すことになります。
長期的な燃料トリム
長期的な燃料トリムは、触媒コンバーターの下流にある酸素センサーまたは空燃比センサーによって、より長い時間間隔で測定されます。
下流の酸素センサーの主な目的は、触媒コンバーターの効率を監視することであり、ECUがその信号電圧を上流の酸素センサーのものと比較することによって達成されます。 具体的には、下流側の酸素センサーの信号電圧の変化パターンと上流側の酸素センサーの信号電圧の変化パターンを比較し、その違いや類似性から、ECUが触媒コンバーターの効率値を算出します。
このように、燃料トリムに影響を与えるような不具合や故障、誤動作がない場合、長期の燃料トリム値は、ECUが空燃比を修正するために行ったトリム/適応を所定の時間で測定した平均値となります。
フューエルトリムデータの見方
ここでは、酸素センサーや空燃比センサーはすべて同じ働きをすると仮定し、信号の電圧が低い場合は混合気がリーンであることを、逆に信号の電圧が高い場合は混合気がリッチであることを示します。
このような車両にスキャンツールを接続すると、短期および長期の燃料トリムデータがパーセントで表示されます。 理想的には、エンジンがアイドリング状態など一定の速度で走行しているときには、どちらの値も0％か、それに近い値になるはずです。 しかし、場合によっては、長期燃料トリムの表示値が6〜8％になることもあり（用途によって異なる）、マイナスまたはプラスの数値になることもある。 では、これは何を意味するのでしょうか。
燃料トリムの正の値
表示された燃料トリムの値が正の値であれば、ECUが受信している入力データから混合気が薄すぎると判断して、インジェクターのパルス幅を増やして混合気に燃料を追加し、混合気を豊かにしていることを意味します。
燃料トリム値がマイナスの場合
表示された燃料トリム値がマイナスの場合、ECUが受信している入力データから混合気がリッチすぎると判断して、混合気から燃料を差し引くためにインジェクタのパルス幅を小さくして混合気をリーンにしていることを意味します。
注意：スキャンツールの中には、燃料トリムをLambda = Xと表示するものがあります。ここで、「X」は「1」より大きいか小さい数字で、「1」は理論空燃比を表します。
燃料トリムの値が信頼できるのは、酸素または空燃比センサーが完全に機能して閉ループ動作しており、空燃比計測または点火関連のコードが保存されていないことがわかっている場合のみであることに留意してください。 しかし、センサーが正常であることがわかっていても、表示される燃料トリムの値が20％以上もずれてしまうことがあります。これは、故障が原因の場合もあれば、誰かが最近、すべての故障コードをクリアしたことが原因の場合もあります。
では、燃料トリムの値はどのようにあるべきなのでしょうか？
燃料トリムの値が0％であることは理想的ですが、完璧なエンジンは存在しないため、燃料トリムの値を常に0％にすることは、エンジンが古くなるにつれて難しくなります。 また、エンジンの経年劣化は避けられず、オイル消費量の増加やセンサーの感度低下など、燃料消費量に影響を与える要因を補正するようにECUがプログラムされていますが、ECUの補正能力には限界があります。
短期的な燃料トリム値
エンジンの機械的な状態が良好で、吸気と燃料の両方を計測するセンサーがすべて正常であると仮定すると、エンジンが一定の速度で動作している場合、短期的な燃料トリム値は一般的にプラス10％からマイナス10％の間になるはずです。 ただし、エンジン速度の急激な変化は、短期的な燃料トリム値を大きく変動させる可能性があるため、すべての燃料トリム値は、最低でも3つの安定したエンジン速度（アイドル時、約2500RPM、約3500RPM）で測定する必要があることに注意してください。
長期的な燃料のトリム値
長期的な燃料のトリム値は、エンジンが安定した速度で動いているときに、0％かそれに近い値になるのが理想的です。 しかし、エンジンの回転数が変化すると長期燃料トリムの値も変化しますが、エンジンの回転数が安定すると0％に近い値に戻るはずです。
なお、経験則上、長期の燃料トリムの値が5〜8％の範囲で推移していても、それがマイナスであれプラスであれ、必ずしも問題があるとは限りません。
一方、短期的なフューエルトリムの値は、エンジンが一定の速度で動いているときには、0%から10%程度の乖離があることが多く、必ずしも問題があるとは言えません。
診断補助としての燃料トリム値の使用方法
前述のように、理想的な0%から数%ずれた燃料トリム値は、必ずしも深刻な問題を示しているわけではありません。 しかし、燃料トリム値（ロングとショートの両方）が0%からわずかな偏差から約25%までの範囲にある場合は、偏差の結果としてコードが設定されていなくても、確かに注意する価値があります。
以下に、燃料トリムの値が高くなるような空燃比の低下を引き起こす最も一般的な故障/欠陥/障害/機能不全を診断するためのヒントを示します。 この後、燃料トリムの値がより正常なレベルに戻れば、小さなバキュームリークがあり、その影響はエンジンの高回転時に軽減または排除されます。
以下に、リッチな空燃比を引き起こし、燃料トリムの負の値が大きくなる原因となる、最も一般的な故障/不具合/故障/機能不全を診断するためのヒントやコツを紹介します
- 燃圧過多。 専用の燃圧計で燃圧をテストする
- 燃料噴射装置の漏れ：噴射パターンと噴射量のテストを行い、噴射装置の動作をテストする
- MAFセンサーの不良により、センサーを通過する空気量が過少に報告され、リッチな走行状態を引き起こす
- 排気漏れ。 排気ガスは酸素センサーが参照する周囲の空気を汚染するので、見つかった漏れをすべて修理する
- 1つまたは複数のシリンダーの圧縮低下：圧縮低下は燃焼不良または不完全燃焼を引き起こし、その結果、未燃焼炭化水素が酸素センサーを騙してリッチな混合気を報告させる
- マージナル・ミスファイア。 すべての失火が失火コードを設定するほど悪いわけではないので、疑わしいスパークプラグをチェックまたは交換し、オシロスコープですべてのイグニッションコイルの動作をチェックしてください
- 酸素センサーまたは空燃比センサーの最大の欠陥
- 酸素センサーまたは空燃比センサーの最大の欠陥。 センサーは、ECUからのスイッチング信号に反応しない結果、リッチな状態を読み取ることに固執しているか、スイッチング信号への反応が遅い可能性があります
結論
燃料トリム値が正しく解釈され、その意味を理解していれば、技術者は診断に数時間かかる問題や課題をほぼ確実に診断することができます。 実際、燃料トリム値は、他の診断方法ではほとんど対応できない方法で、エンジンと燃料システムの全体的な状態についての洞察を提供しますので、上手に活用してください。