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イイね!
2022年08月13日

スチールピストンが何故良いの?(^^♪

スチールピストンが何故良いの?(^^♪ みなさんこんばんは(^^♪
















初めてのお客様に会ったのですが結構辛かったデス
最初の段階で盛男だということがわかりました
盛男=自分を盛る人で力量以上のアピールをされます。
自分であまりに言われるので痛く感じました。

それだけならまぁ普通にいますが・・・
今度はディスリます。
こちらは中小企業の加工屋でしかも私は何でも屋
普通科高校卒のしがないサラリーマンっすから良いのですが・・・
呼んどいてコレカヨってなっちゃいました。

スミマセン愚痴デス



んで今日の話題

マツダの新しい直6ディーゼルエンジンがマーレーのスチールピストンを
採用したと書きました。

以前にF1のV6ターボで採用されたと書いたブログがあります
https://minkara.carview.co.jp/userid/1594506/blog/39277758/

今回は補足デス

スチールピストンはアルミピストンに比べてどんなメリットがあるの???
ってことです。





①ヤッパリ強度
アルミピストンで強度を上げようとするとどうしても大きくなります。
厚みを増やさないといけない。

下の写真を見るといかにスチールピストンが薄くできるか?がわかります。
左がアルミ、右がスチール

alt


またアルミピストン(左)トップリングにはリングトレーガーなる補強材が入ってます。
アルミだとピストンリングの上下で摩耗しちゃうんですね。
スチールピストンならコレも要らないワケ

コレ以前書いてます
https://minkara.carview.co.jp/userid/1594506/blog/42390707/

またピストンピンも小型化してるのがわかりますかね

alt



荷重を支えるピストンピンにピストンの力が加わるのですがスチールなら強度があるから小型化できる。

ダイムラーだとピストンピンだけで70g軽量化できます。






②ピストンハイト
先ほど書いたように強度があるためピストンハイト(ピストンピンからトップまでの距離が短くできる。
ってどういうことかっていうと・・・

alt

上の図では10㎜ピストンピンからトップまでの距離が短くできる
つ~ことは・・・



その分・・・

コンロッドが長くできる!!



つ~ことは連桿比(れんかんひ)が有利!!

alt

ピストンってのはシリンダー内で左右に首振りしながら動いてるわけです
そこでコンロッドが短いとシリンダー側壁にピストンがぶち当たる力が強くなります。



つ~ことは力は横に逃げちゃうし、シリンダーとピストンの摩擦は増えちゃうし、ぶち当たる時にバチンと音がしちゃう。
だからできるだけコンロッドを長くなればコンロッドの傾きが減り、効率よくクランクシャフトへ力を伝えます。
パワーもそして音もよくなるワケ






③熱膨張がアルミに比べて少ない

スチールはアルミに比べて約半分の熱膨張率デス
つ~ことはピストンとシリンダーの隙間(ピストンクリアランス)も少なくできる。
昔のF1とかピストンクリアランス100μm以上あったために暖気でオイル上がりによる煙モクモクでした。
鍛造アルミピストンは熱膨張が大きいですからね。
温まった時に適正クリアランスになる。
コレがスチールピストンだと熱膨張が少ないから最初からクリアランスが減らせる。
そうなれば始動時のオイル上がりも少ない
今のF1はオイル消費量も決まってますから重要っすね。






④熱伝導が有利
熱伝導率ではアルミの方が有利なんですがピストンを設計したときに厚みを
薄くしたりできる。
そこにオイルを噴射して冷却するわけ
だから熱伝導が逆に有利になり熱がコモルことが減らせるらしい
(ここはあくまでらしいね)

もう一度アルミピストンとスチールピストン比べた図を出すと

alt




コンロッドを含めた重さは
アルミピストンがトータル1443g
スチールピストンがトータル1447g


ほとんど同じ!!



ながながと書きましたがコンナ感じでしょうか?

つ~ことで明日は台風のようです
皆さん気を付けましょう

デハデハ
ブログ一覧 | 能書き | 日記
Posted at 2022/08/13 01:10:00

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この記事へのコメント

2022年8月13日 9:03
おはようございます。
鉄に対してアルミの比重は1/3ですけど、ヤング率も1/3ですもんね。
最後に来るであろう質量はどうなの!?ってワクワクしながらスクロールしちゃいました!w
そう考えれば、どちらも理想的な設計が出来ていて(ピストン単品ではアルミの方が軽いという部分に積み重ねた歴史を感じます)、あとはコンロッドとのTotalでの質量、形状差や特性と使用状況を併せた総合的な判断という所なんでしょうね。
コメントへの返答
2022年8月14日 3:51
こんばんは(^^♪

>あとはコンロッドとのTotalでの質量、形状差や特性と使用状況を併せた総合的な判断という所なんでしょうね。

そうですね。
スチールがすべて優れるワケではなく使い方によって選べる材料が増えたという感じですね。
NAのガソリンエンジンならそこまで強度が必要なくもっと軽量化した方が良いと思います。

あと実際マーレーから輸入してたら円安やウクライナ危機で輸送遅れを考えると国産が使えないのは製造業として大変だと思います。
まぁそれほど出ないか?

2022年8月13日 9:43
ピストンリングの継ぎ目は動いてしまいそうだけどそれでも良いのだろうかと気になって夜も眠れないboogiemenです。
さて、鉄やアルミ以外の例えばチタンとか全然違う素材って事例は無いんですかね。
コンロッドはチタンってのを見かけますけど。
市販車用では当然コストの面で検討すらできないと思いますけどF1でも使われないって事はあまりメリットは無いのかな。
コメントへの返答
2022年8月14日 4:06
こんばんは(^^♪

>ピストンリングの継ぎ目は動いてしまいそうだけどそれでも良いのだろうかと気になって夜も眠れないboogiemenです。

ありますねw
回り止めがあるピストンもありますしラビリンス構造っていう継ぎ目が重なるようなピストンリングも過去にありますが、結局普通が多いのが謎。

>コンロッドはチタンってのを見かけますけど。
市販車用では当然コストの面で検討すらできないと思いますけどF1でも使われないって事はあまりメリットは無いのかな。

チタンは面白い材質ですよね。
加工が難しいのは熱伝導が悪くて熱がこもり易い
コンロッドも大端部側面が接触するところかコーティングして摩擦減らすようになってると思います。

ピストンに使うにもこの熱がこもりやすいってのが冷却に厳しいのかと。

ただチタンって不思議なものでいろんな性質持ってる

私の眼鏡もβチタンでフレキシブルな特性もあり軽量です。
なので以前調べたNA時代のF1ではピストンリングに使ってます。

強度とフレキシブルな特性は良いのですがピストンからシリンダへの熱伝導はピストンリングによるめっきでクリアしてるソウデス。
まぁそれでも厚みが極薄なんでピストンの冷却が足らないからオイルジェットでピストンにジャバジャバオイルかけます。

ピストン本体にもめっきとかすればひょっとしたら行けるかもしれませんね。
カーボン樹脂とかのピストンも考えるくらいだし。

加工も3Dプリンターなら安くできそう。

チタンはフライパンでも使うらしく私ももっと調べてブログに書きたいとおもってます。




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