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エンジン作製その2

エンジン作製編その2、ムービングパーツの選定および組み込み編です。

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こちらが今回のチューニングで主役になる方々です。

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スーパーテック製鍛造ピストン。

ミニのチューニングで一般的なφ73.5mmではなくφ73.0mmを選びました。
理由はブロックのシリンダー間の壁の厚さ確保です。先日の記事でご紹介した通り、1300ccブロックでボアアップする場合にはダブルオフセットなる技まで駆使して極限までボアを広げるわけですが、その結果シリンダー間の肉厚が極限まで削られたブロックになってしまいます。レースでもよくこの部分で圧縮抜けを起こしたりしていますので、それを防ぐ狙いでわずかではありますが小さめのピストンを選んでみました。

またかなりショートハイト化されておりまして、長いコンロッドが使えるようになって連桿比がアップすることによりトルク伝達効率が良くなる&高回転化が楽になるメリットが期待できます(理屈に関してはこちら)。その一方で、ピストンが首振りしやすくなってシリンダーの摩耗を誘発しやすくなるというデメリットもあるのですが、とりあえず試してメリットとデメリットを見極めて、デメリットの方が大きいならば通常のφ73.5mmのピストンに戻しつつブロックを削り直して丸ごとリセットしてしまおう、という戦略的シナリオです。

まあ平たく言うとSVに転がっていた長期在庫を割安で使わせて頂いたってコトなんですがw

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アロー製コンロッド。ショートハイト化されたピストンに合わせて延長されております。

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アロー製 EN40B鍛造クランクシャフト。鍛造復活ですw

1,300ccチューニングに手を出すに際し、クランクシャフトに関しては当初はMED製のマルチウェブタイプを選ぼうと考えておりました。むしろ絶対使おう位の勢いだったのですが、ダブルオフセットボーリングでピストンセンターがズレるという状況を知って見送ることにしました。

どういうことかと言いますと、マルチウェブのメリットってカウンターウェイトが気筒毎にクランクの両側に付くことでクランクの回転による重心のズレを左右から均等にキャンセルし、振動やクランクシャフト自体のねじれを抑制しようというモノです。それが成立するためには当然ながらコンロッドはクランクに対し中央にいなければならないわけですが、ダブルオフセットボーリングでピストンセンターが0.4mmズレるということは、コンロッドからクランクへの入力位置がセンターからズレるということを意味します。入力がセンターからズレればマルチウェブである意味が無くなり、単なる重量大き目なクランクシャフトになってしまう可能性がある・・・と想像したためです。オフセット量に合わせてクランクシャフトを個別設計できるといいんですけどね汗

また、エンジンの歴史を紐解いても(正直調べ切れてなくて断言は出来ませんが汗)、出力アップに伴って、4気筒3ベアリング→4気筒5ベアリング≒マルチウェブ化、という順序で進化してきているように思います。つまりマルチウェブ化が効果を発揮する前提として気筒毎のベアリング支持が必須なのではないか、とも思うのですよ。クランクの両側を気筒毎に支持する=クランク両側が支点になるのでねじれ&曲げモーメントが気筒毎に独立=ウェイトをクランク両側に分配してねじれ&曲げモーメントを気筒毎に完全キャンセル、という設計思想かな、と。

ミニのエンジンが3ベアリングである以上、無理してマルチウェブ化するよりベアリング間の2気筒をつなぐ部分の剛性を確保してねじれを抑制する従来形状の方が理にかなっている、のかもしれません。3つしか無いベアリングの負荷が大きいことは変わりはないですし、さらにチューニングして負荷を増やすことにも間違いはないんですけどね汗 この問題に関しては劇的な対策は無く、ピストンおよびコンロッドの軽量化、適切なクリアランス確保、そして油圧の確保といった手当で地道に対策していくしかない、というのが現状でしょう。

今回のクランクシャフトに話を戻しますと、ストロークは86mmです。ボア73mmのピストンと組み合わせると1,440ccとなります。
ロングストロークの3ベアリングですからベアリングにかかる負担が大きいことがリアルに想像できます。本来はそこをマルチウェブで対策したかったのですが、それが適わない以上、上述した通りピストンおよびコンロッドは出来るだけ軽くしておきたいところです。

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そして恒例の重量比較です。まるでキャベツかなんかを測っているかのような光景ですねw

重量比較001

重量をノーマルと比較してみました。ついでに998とも比較してみました。

軽い方が良いとはいえ、コンロッドがちょっと軽すぎないか?と不安になったのですが汗
ノーマルの998と1,271を比べても同じような重量関係になってますのでそういうモノなのかもしれません。つまり998が過剰品質なのか、それとも1,271に余裕が無いのかw

コンロッドが軽い理由としてI断面だからというのもあるかもしれません。ちなみにチューニングで一般的なH断面よりI断面の方が座屈強度が実は高いので、個人的にはI断面の方が好きだったりします。本音はSVの長期在庫を以下略w

パーツの重量からベアリングにかかる負担を試算してみました。

ノーマルを基準として比較すると、
1)運動エネルギーに関わる往復系の重量は1,025g→759gで0.74倍、
2)同じく運動エネルギーに関わるピストンスピードはストロークに比例するとして84mm→86mmで1.02倍、
3)トルクは排気量に比例するとして1,271cc→1,440ccで1.13倍、

ベアリングの負担を運動エネルギー×トルクとしてエイっと計算すると0.88倍となりますので、同一回転数ならばノーマルよりはベアリングの負担は減るはず、というのが読みになります。実際には3)の寄与が大きいのでおそらくトントンってところでしょうか。
コンロッドの座屈強度が十分かが不安要素、鍛造化でクランクシャフトの剛性が上がっているのが安心要素です。

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クランクシャフトのキャップを強化タイプに交換。

スイフチューン製で、センターは4スタッドで固定するタイプです。ちなみにクーパーS用の12Fブロックでは足場の問題で使えないという噂があり、どうしようか悩んでたりします。まあ先の話ですがw

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メインベアリングはACL製を選択。

個人的にはバンダーベル派なんですが(こちら)、今回はドタバタしているうちにACL製になってました。まあ問題があるようならば考えましょう。

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加工が終わったブロック。

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ピストンリングの合い具合などを実際に組んで確認し、

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クランクシャフト組み込み完了。

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ピストン&コンロッドを組み付けて、

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ブロックに組み付け完了! 早えーよw

いや「写真をたくさん頼む」とお願いして、確かに写真をたくさん頂いたのですが・・・寸法を細かく測っている写真ばかりでブログに使えるものではなかった、というオチでしたw

続きます!


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エンジン作製その1

約半年ぶりの更新です。

3月末にFIAボディを手に入れたので、その後の作業が順調ならば進捗をお伝えがてらブログ更新出来るかなと思っていたのですが、現実にはお仕事に追われてブログはおろかFBに触れる余裕もなく放置し続けてしまいました。

10/14のSBoM第3戦あたりを狙ってレースに復帰しよう、そのためには9/9の筑波トラックディでセッティングできるように車を仕上げようという構想はあって、P氏ともその筋で話をしていたので、8末頃に自分の心とP氏のスケジュールの両方に発破をかけ直して計画を強制再始動させましたよw

トラックディと言えばこれまでは年2回しか開催されなかったんですが、今年に限って第3回があってしかも9月開催・・・これは僕のためじゃねーのかと言いたくなるほどチャンスではあったのですが結局ミニの完成が間に合わず。あんまり焦っていい加減な作業になってはイケナイので、頭を冷やしつつ丁寧に粛々と作業を進めて10/14のサーキット復帰を目指す、という構想に仕切り直しました。
・・・締め切りが先に伸びたので気が抜けて作業が止まり、結局10/14直前にまたバタバタすることになるような気がしてなりませんがw

何にせよミニが形にはなってきましたのでここでご紹介させて頂きます。

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ボディを丸っと手に入れたので、あとはエンジンを直して搭載し直すだけ、のハズだったのですが汗

ロールケージが入る分ボディが重くなるんですよね。その差分はざっと35kg程にもなります。となるとエンジンへの負担が大きくなるし、1,000ccクラス内でバトルするならともかく、SBoMならクラシックナロークラスの車両と混走したりTBCCで2,000ccクラスのアルファロメオとバトルするにはより不利な状態になってしまうんですよね。安全になることは間違いないのですがw

排気量差から無理して背伸びしすぎてクラッシュしたわけだし、もうこの機会に1,300ccでエンジン作っちゃえばいいんじゃね、という悪魔のささやきがアリまして・・・、

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新たに1,300ccでエンジンを作ることにしました汗

1,275ccの10Fブロックも入手済みなのですが、とりあえず1,300ccの勉強というかノウハウ集めという位置づけで12Hブロックを新たに入手しました。インジェクション用の12Aブロックはまだ数があるようですが、12Hはもう入手困難になりつつあるようです。厳しい世界ですね。

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P氏の厳しい基準で状態をチェックして頂きました。

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ブロック頂面の歪み具合からオーバーヒートの履歴の有無を判断、そしてリフター穴の内径をすべて測定してそのまま使用可能かを判断して頂いております。結果はどちらも良好な状態だったとのことで一安心です。

まあNGだったとしても修理して使うんですけどね。リフター穴なんて当然NGかと思っていたのでむしろ意外でした。スリーブ打ち直さずに使うのって初めてなので新鮮な気持ちですよw

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ブロックを加工に出す前にネジ穴を拡大して切り直しています。この部分は・・・、

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ミッションケースとの接合部分のボルト強化です。トルクアップに伴ってこの部分を強化した方がいいとミニの世界の先輩からアドバイスをいただき、即反映させて頂きました。

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「ブロックの精度確保は全てのチューニングの基本」という話を1,000cc時代にさせて頂きました(こちらこちら)。今回もそのスタンスを忠実に守って作業を進めて頂きました。具体的には、

・クランクシャフトのキャップ交換(スイフチューン製強化タイプ、センター4ボルト仕様)
・ラインボーリングでクランクシャフトのジャーナル位置修正
・ダミークランクを用いて寸法測定、それをベースにブロック頂面の平行出しおよびシリンダー位置修正
・ダブルオフセットボーリングによるボアアップ、スプラッシュホーニング
・面研による圧縮圧力調整
・カムメタル入れ替え

てな感じになります。

ところで「ダブルオフセットボーリング」とは?
エンジンをボアアップする場合、普通は元のボアに対し同心円状に半径を拡大する形で削りますが、ミニのブロックの場合はボアアップできるスペースに限界があるため、上の写真の矢印の方向にボアのセンターをオフセットさせて削るそうで、これをダブルオフセットボーリングと呼ぶのだそうです。

ミニの歴史を紐解いてみると、850ccから998ccへの排気量拡大に際しては通常の同心円状のボアアップで対応していました。もうこれが限界、これ以上のボアアップは出来ないと言われていた中で、ダウントンのダニエル・リッチモンドがこのダブルオフセットボーリングという妙案をひねり出して1,275ccまで拡大が出来るようになり、クーパーSの量産がスタートした、という逸話があるようです。まあ、その1,275ccからの更なるボアアップですからね、オフセットさせないとどうにもならないのは自明の理なんでしょう。

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加工から戻ってきたエンジンブロック。

P氏がグリーンに塗装してくれたようです。僕はコレ頼んでないんですけどね、「FIAボディのボンネット開けたらブロックが赤いまま・・・って、ないわー」というプレッシャーがP氏にかかったであろうことは、まず間違いありませんw

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精緻に加工されたブロックは見ていて気持ちがいいですw 

できるだけ基本に忠実に、でも自分の経験上良かったモノは積極的に取り入れつつ、1,300ccチューニングに関わる先人の知見も可能な限り取り入れ、壊れにくくトルキーなエンジンに仕上げる、というコンセプトで行く予定です。

続きます!



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プロフィール

みくた

Author:みくた
運動神経のなさを経験値でカバーしようと企むAround 40です。
これまでランエボでのサーキット走行にハマり、最近はClassic MINIに惚れ込んでます。Mini1000、1300キャブクーパーとおんぼろミニを乗り継いで、Austin Mini Mk1 に辿り着きました。レストア、トラブル対策とのんびりドライブを楽しんでます。
よろしくお願いします。

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