カテゴリー
ガレージ

エンジン本体(上側)のチューニング まとめ

エンジン本体(上側)のチューニングとは、

  1. 圧縮費の向上
  2. カムシャフトのハイカム化
  3. バルブの強化

基本的に上の3つをいいます。

はじめに言っておきますが、基本的にパワーと耐久性は相反関係にあります。もしパワーを上げる場合、同時に耐久性を犠牲にしたり、安全マージンを減らすことになります。

1.エンジン本体に手を加える圧縮比の向上はガスケットを薄くすることをいう

圧縮比とは、ピストンが下死点にあるときのシリンダーと燃焼室の容量を合計したものとピストンが上死点にあるときの燃焼室の容量の比である。

下図の燃焼室の体積は下死点でも上死点でも不変である。(ピストン振れ幅とピストンの面積依存する)

 ヘッドガスケットを薄くして燃焼室を狭くする方法

私の持論としましては、「ヘッドガスケットを薄くすると下死点での容量も小さくなり、圧縮比は変わらないのではないか」と考えています。

さらに、

過度の圧縮比向上のデメリット

  • 圧縮終わりのガス温度が上昇するためにノッキングが起きやすくなる
  • バルブとピストンの干渉(バルブが折れる)

(ノッキング…レシプロエンジンがキンキン、カリカリなどと金属性の音や振動を発  する現象全般のことで、主な原因としては、点火時期が早すぎる、圧縮比が高すぎる、過給圧の上げすぎ、燃料のオクタン価の低さ、極端に薄い混合気などが挙げられる。

最悪の場合はエンジンブローする。)

※圧縮比を上げて、クランクシャフトとカムシャフトの位置も近づけば、バルブタイミングがずれるので、その再度調整も必要になる。

2. カムシャフトのハイカム化とは、カムを交換(整形)して、カムの作用角を広く、カム山を高くすることをいう(NAの場合効果大)

高回転向けにしていけば、

  • 吸排気バルブを、大きく長く開くこと
  • 吸気と排気のオーバーラップ(同時に空いている時間)を大きくとること

つまり、

リフト量を大きくし、バルブ開時間を長くすること

が必要になる。

しかし、高回転型と低回転型の乗りやすさも相反関係であり、この兼ね合いが大きなポイントである。

ちなみにこれを解決したのが可変バルブタイミング・リフト機構である。(ホンダV-TEC、三菱MIVEC)

カムを交換した場合、それに応じてバルブタイミング、点火時期、バルブ、バルブスプリングなどトータルで検討する必要がある。

2.バルブの強化(3種)

1給排気バルブのビックバルブ化(傘径の拡大)

2バルブシートとの密着性の向上

3バルブスプリングの交換

(エンジンは精密なので慎重にしなければ壊れます)

3-1 ビックバルブ化(傘径の拡大)

そのエンジン用のビックバルブとして市販されているものを購入して使ったり、同系統のエンジンの排気量が大きいものを流用する(大幅な加工が必要で現実的でない)

デメリット

  • バルブの重量増でフリクションの増大

3-2 バルブシートの加工

バルブを大径化させたら同時にバルブシートの加工も必要になる。ここで、バルブとバルブシートが密着する幅(バルブ当たり幅)が大きければ冷却効果が大きい。小さいと密着が良く気密性が高くなる。

3-3 バルブスプリングの交換

ビックバルブ化したままだと、バルブスプリングがスピードに耐え切れず、バルブのジャンプやサージングといったエンジンにダメージを与える現象が起きる場合がある。したがって、バルブを大径化した場合は、強化スプリングに交換する必要がある。

しかし、バルブスプリングの強化はフリクションの増大につながる。

  • (補足) バルブタイミングについて

吸排気バルブの開閉は、単純化して考えると、ピストンが上死点に来て下がろうとするときに吸気バルブが開き、下死点に来て上がろうとするときに吸気バルブが綴じられる。爆発を経て下死点に来て上がろうとするときに排気バルブを開き上死点に来たら排気バルブを閉じて吸気バルブを開く。

しかし、現実にはピストンが上死点に来てから吸気バルブを開いたのでは、バルブが全開になるまでの時間がかかるから、混合気は一気には燃焼室に入ってこない。だから、吸気バルブは、排気工程の終わり近くでピストンの位置が上死点に来る少し前に開き始めるようにする。こうすることで慣性や排気圧力を利用できより多くの吸気が可能になる。つまり、効率よく吸排気しようとすれば、吸気バルブと排気バルブの両方が開く時間がある。この時間をオーバーラップという。

基本的には吸気効率を上げるために高回転型のエンジンではバルブオーバーラップを大きくとる傾向になる。

デメリット

低回転での不安定さ

しかし、カムをノーマルのままで早く開こうとするとピストンが上死点または下死点に来た時に閉じてしまって意味がない。バルブの閉じるタイミングは下死点または上死点に来た時である。基本的にバルブの作用角の増加分、開時期を早めることができる。

バルブタイミングの設定はエンジンチューニングのハイライトともいうべきものでエンジン性能をフルに引き出す手段であるので専門点に相談する必要がある。

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です