エンジンを生かすも殺すもECUしだい

　何気なく運転していると、エンジンが生き物のように動いていることに気が付く。夏、エアコンが入れたら、アイドリングの回転数が勝手に上がる。冬、凍り付いたエンジンに火を入れると、1500回転ぐらいでアイドリングが始まり、次第に回転が下がっていき、いつもの回転数に戻る。パワステが付いている車なら、車が停止した状態でステアリングをくるくる回すと、それに応じて微妙に回転数が変化するはずだ。

　まるで自分の意思があるかのように動くのは、コンピューター＝ECU(エンジン・コントロール・ユニット、またはエレクトロニック ・コントロール・ユニット)がエンジンを制御しているから。エアフローメーター、吸気温センサー、水温センサー、クランク角センサー、スロットルポジションセンサー、O2センサー。実に多くのセンサーがエンジンに取り付けられて状況を把握し、インジェクターから燃料を噴射する量をコントロール。そして、最適なタイミングで点火しているのだ。

　さらに、アイドリングを制御するため、スロットル下についているISCV（アイドル・スピード・コントロール・バルブ）を絶妙に動かして、ぴたりと850回転のアイドリングを保つようになっている。

　さまざまなセンサーや仕組みを駆使して、気温30度の真夏でも、氷点下-10度の凍てついた真冬でも、標高2000メートルを越えた高地でも、キーをひねれば一発でエンジンが始動する。エンジンをいじって、素人ながら知識を得ていくと、この「当たり前」なことの偉大さに、感動するようになる。

　少々前の仕様のときのエンジンルームの写真を参考にする。でん、と中央に鎮座したエンジンの右側には、エアクリーナーがある。ノーマルは黒く大きな箱があって、そこからひょろ長いパイプがストラットタワーに向けて伸びている。エンジンはここから空気を吸う。この写真では、K&Nのエアクリーナーが付いている。

　吸われた空気はエアフローメーター（エアフロ）を通過する。この中には空気の通路にふた(フラップ)が付いていて、エンジンが止まっているときは通路を塞いでいる。エンジンが動き出すと、吸った空気がふたを押すため、通過した空気の量だけ開くようになっている。ふたがどれだけ開いたかで、流れた空気の体積が計測できる。エンストをしたときなどに、エンジンルームから「カコン」という音が聞こえるときがある。これはエアフロメーターの中のフラップが閉じた音なのだ。

　また、ここには吸気温センサーが内蔵されていて、空気の温度を測定している。空気は温度によって密度が変わるから、温度に応じて混ぜるガソリンの量を調整しなくてはならないからだ。

　エアフロから伸びたパイプがエンジン前に伸びている。「インテークパイプ」は正式名称じゃないかもしれない。このパイプは形も悪いし、ぐにゃぐにゃ曲がるしで、ドレスアップ効果も狙ってユーザーが変えたい部品の上位になっているはずである。ラジエーターのアッパーホースの下を通って再び上に上がり、スロットルに接続されている。

　スロットルはアクセルに直結されていて、アクセルを踏んだ量だけ開くようになっている。ここで空気の量を調整して、エンジンの出力が決まるのだ。そして、アルミ鋳物のインテークマニホールドに空気が流れ込む。これは４つの燃焼室に空気を分配する場所だ。

　空気が４つのポートに分かれた後にあるのが、インジェクターである。ここには、タンクから燃料ポンプで吸い上げられたガソリンが一定の圧力で供給されている。インジェクターには電気信号で開く弁があって、ECUが指示した時間だけこの弁を開けることで、噴射量を決定する。手で押し込んで圧力をかけたままの水鉄砲の先にふたがついていて、定期的にふたがあくようなイメージを考えてもらうとわかりやすい。

　そして、混合気を吸い込んだピストンが徐々に上に上がってゆく。ピストンが上昇しきる直前の最適なタイミングに、点火プラグによって点火される。点火も、ECUの重要な役割だ。混合気が燃えるにも時間がかかるため、ピストンが上がりきる前に点火する必要がある。アイドリングではBTDC(上死点前)10度で点火している。回転数（ピストンスピード）や吸い込んだ混合気の量によって、最適な値は刻一刻と変わっていくから、ECUはかなり忙しく働いているのである。タイミングを測るために付けられているのが吸気側のカムシャフトに取り付けられたクランク角センサーである。

左がノーマルのECU。右がFreedom。黄色いところに、車体側から伸びた信号線の集合体である「ハーネス」を接続する。純正と同じ形状をしているので、接続は簡単にできる。

　再びスロットルに戻る。インテークパイプから細いパイプが分岐しているのが分かる。このパイプは、スロットルが閉じているとき、すなわちアイドリングのときに空気を供給するバイパスだ。スロットルが閉じているのに、空気を吸ってアイドリングできるのは、この通路があるおかげ。この通路の途中にあるのが、ISCVである。このバルブで空気の量を調整して、エアコンやパワステ作動などで負荷が高くなったときに、それに応じて空気の量を増やして回転を上げる役目を担っている。負荷が変わってもきちんとエンジンが止まらずにアイドリングできるのは、このISCVが働いているおかげなのだ。

　複雑な制御をしているECUだが、本体は驚くほど小さい。助手席の足下のカーペットをめくり、金属製の板を外すとその下から現れる。普通の人ならば、存在すら知らない部品である。

　複雑な計算をしてエンジンをどんな状況でも「普通に」回るようにしているECUだが、ノーマルのECUは、エンジン性能を100％引き出してはいない。なぜなら、エンジンが大量生産の工業製品である以上、出来不出来のばらつきがあるからだ。燃焼室やポートの出来具合のほかにも、各種センサーの個体差もある。マツダの試作車では調子よく回るプログラムでも、出来の悪かったエンジンに合うとは限らない。下手をすると、あっという間にエンジンを壊すことになる。売った車のエンジンが大量に壊れてしまったら、シャレにならないので、市販車のECUのセッティングは、どんなにエンジンの出来が悪くて、その上に悪いガソリンを使っても、壊れないぐらいマージンが取られている。ノーマルのセッティングをのぞいてみると、回しすぎる「オーバーレブ」によってエンジンが壊れないことを狙ってか、6000回転以上でエンジン回転の上昇が鈍くなるくらい空燃比が濃くしてある。よっぽど壊したくないんだなあ、という開発者の考えをうかがうことができる。

　車に興味がある人ならば、ROMチューンという言葉を良く見たり聞いたりすると思う。これは自動車メーカーが設定したマージンを削っていく作業といえる。具体的には、上の写真のコンピューターのふたを外し、中の基盤についているＣＰＵという部品に内蔵されているプログラムを変更してやる作業となる。他に詳しいページがあるのでここではこれ以上は省略。

　実際、燃料があまりにも濃い状態だったのを、薄くしてやるだけで高回転まで一気に回るようになる。さらに、点火時期を進めていくと、アクセルに対するレスポンスが良くなったり、トルク感が出たりする。

　しかし、薄くしすぎたり点火時期を早進めすぎたりすると、「ノッキング」などといった異常燃焼が発生してしまい、エンジンは壊れてしまう。だから、ROMチューンは壊れないよう気にしながら、それでもマージンを少しずつ削っていく綱渡りの作業だ。チューナーの腕の見せ所と言える。そこそこにチューンできれば、回りたがらないNA6CEのB6エンジンを、一気に8000回転まで回るように「豹変」させることが可能だ。多くのロードスター乗りがあまり期待していないB6エンジンの潜在能力を知ると、誰もが感動するはず。

　Freedomコンピューターは、ノーマルECUを丸ごと交換する一般に「フルコン」と呼ばれているコンピューターだ。ノーマルコンピューターの中のプログラムを一部だけ書き換えるROMチューンと違い、まったく新しいコンピューターに置き換えるのだ。パソコンと接続することによって、レブリミッターや燃料噴射量、点火時期のみならず、エンジンを制御するほぼすべてと言っても良いほどの数値が変更可能だ。ハイカムを入れようが４連スロットルにしようが、ターボーにしようがスーパーチャージャーにしようが、最適な制御が可能（とされている）。

　変更できる数値が多い、ということは、うまく行けばとっても調子が良いエンジンにすることができる半面、うまくいかなければアイドリングすらしないエンジンになってしまう。１０万円もするパーツを買ってうまく動かなければシャレにならないわけで、ノウハウのない素人が挑戦するにはちょっとハードルが高い作業かもしれない。

　その分、メカヲタクの本領を発揮できる分野でもあるのだ！