エンジンのパワーアップを考える。１０

エンジンのパワーアップを考える。１０ は、スパークプラグについて考えてみてました。

まずはSR400/500の標準プラグを調べてみます。



写真は８８年のサービスマニュアルですが、標準プラグは「ＢＰＲ６ＥＳ」が使用されているようです。

次に ７８年と８５年のサービスマニュアルを見ると、



「ＢＰ６ＥＳ」となっていました。

「ＢＰ６ＥＳ」と「ＢＰＲ６ＥＳ」は何が違うのかと考える前に、それ以前の時代のプラグも見てみます。


出典http://w1setouchi.web.fc2.com/sayuutu3.htm

写真はKawasakiのＷ１の燃焼室ですが、左手に入っている「Ｂ６ＥＳ」と言うプラグが標準プラグとなっています。右手には比較用にSRと同じの「ＢＰ６ＥＳ」が挿入されています。

では、「Ｂ６ＥＳ」と「ＢＰ６ＥＳ」の何が違うのかですが、写真を見て分かる様に燃焼室への碍子と接地極の突き出し量が違うようです。

プラグ名の記号で "Ｐ" の有り無しに意味が有りそうですが、



２文字目の "Ｐ" は「絶縁体突き出し型」という事が分かります。

スパークプラグの原点としては "Ｐ" の付かない「Ｂ型プラグ」が標準型として先ずあり、そのＢ型プラグの "絶縁体突き出し型" が「ＢＰプラグ」と言う成り立ちのようです。絶縁体の突き出しの目的は火炎伝播の改善(着火性能)にあると思われるので、スパークプラグの性能は通常プラグの時代を経て、絶縁体突き出し型の登場で着火性能を大きく向上させたんでしょうか？ むか～しのチューンドプラグの様な物なんでしょうね。コイルなどの性能の向上で使える様になったのかな？

この "P" の記号の意味はPROJECTの頭文字をとったものだと思います。



プラグの一覧はNGKのHPから借りてきましたが、碍子の突き出しが有るタイプを左に置いて、引っ込むタイプを右に置いています。標準タイプは左から２番目のコンペティショナルタイプとなる様です。

ーNGKサイトからの説明文コピペー
レーシングプラグの発火部形状は、チューニング度合や走行条件に合わせて選択する必要があります。一般的に、発火部が燃焼室に突き出ているタイプの方が着火性能に優れています。その反面、高温の燃焼ガスにさらされやすく、外側電極も長いことから、熱的トラブルや機械的トラブルの原因になる場合があります。高性能、高出力エンジンほど燃焼室内の温度が高くなりエンジン自体の振動も強くなる傾向にある為、チューニングが進むにつれ、外側電極を短く、燃焼ガスにさらされにくい発火部形状を選定頂く必要性が高くなります。
ーコピペ終わりー

どちらかと言うと接地側電極側が燃焼の熱に曝されるので、接地電極がデトネーションを誘発したり、溶損したりで不具合の危険性が上昇するので、燃焼温度が高い状況に合わせて接地極の突き出し量を下げる。そんな感じのようです。
逆に考えると、溶損やデトネーションが発生しない範囲で突き出しは多い方が火炎伝播はよく、燃焼効率や出力の向上に効果が有ると言えますね。(当然ピストンに近付き過ぎない範囲で)

プラグの番手で「冷え型」「焼け型」とありますが、それ以前にプラグの形状で決まる要素が有るようです。



碍子や中心電極を冷やしても、接地側電極が冷える訳では無いですからね。


ここで
・碍子の突き出し量を「碍子プロジェクト」
・電極までの距離を「火花位置」
・接地極の外側高さを「接地高さ」
・電極間を「火花ギャップ」
として、プラグの性格を左右する項目として管理しているようです。基準となるのはネジ部の先端です。

では「Ｂ６ＥＳ」と「ＢＰ６ＥＳ」ではどれだけ突き出し量が違うのかですが、残念ながらコンペティショナルタイプの突き出し量の資料が見つかりませんでした。突き出し型の「ＢＰ６ＥＳ」の突き出し量もハッキリとした値は見つけられませんでした。

なので、手元にある「ＢＰ(R)６ＥＳ」を実測してみます。



接地高さ　５.３mm



火花位置　３.０mm



碍子プロジェクト　１.７mm



これが分かると気になるのが、現代の高性能高額プラグが高い耐熱性を武器にどれだけ突き出していて、さらには自分が使用しているプラグより更に突き出しが多いプラグが有るのか？です(私だけかな？)。プラグの各サイズのデータはDENSOが公表してくれています。SRに適合する IRIDIUM POWER プラグは 「IW20」なのでそのデータを見てみます。



BP(R)6ES のSPECは、
接地高さ　５.３mm
火花位置　３.０mm
碍子プロジェクト　１.７mm
なので、

おぉっとー。BP(R)6ES と全然変わらないですね。ギャップ位かな違いは。少しの差は計測誤差と製品誤差と中古なので汚れが多いためと思われます。

４５年の時を経て何も変わってはいない。。。
約半世紀前から完成の域だったなかな



色々と商品説明が書いてあるので工夫した高性能なプラグなのかと思いましたが、BP(R)6ES と変わらないサイズに成っていました。

ニッケルプラグ(Bプラグ→ BPプラグ)→ プラチナプラグ→ イリジウムプラグ と進化して来ましたが、詳しく見ると只の “P” プラグだと言う事が解りました。

プラグギャップは
ニッケルプラグ　１.１mm(BPR6ES-11)
プラチナプラグ　１.１mm(BPR6EVX-11)
イリジウムプラグ　１.１mm(BPR6EIX-11)

と、イリジウムプラグになってもギャップの最大値の拡大は行なわれなかった様子。(バイク用として売られているイリジウムが1.1mmとは限られない)
接地極に進化が見られないので、突き出しが増やせずにギャップ拡大の効果が出ないとか制約があるのかな？
現代のプラグはプラチナプラグである程度の細軸化と長命化を成し遂げて、イリジウムプラグで更なる細軸化と細軸部の延長を行い着火性能の向上が図られている様です。




IWシリーズを熱価を軸にみてみると、２２番と２４番を境にスペックが大きく違うようです。２４番以降は、外側電極を短く、燃焼ガスにさらされにくい発火部形状に成っています。同じ名称のプラグでもこれだけ性格が変えられているなんて驚きです(知らなかったのは私だけ？)。

他に似た様なプラグで突き出しが大きいプラグが無いか見てみました。
IRIDIUM POWER プラグの製品一覧をExcelにコピーして、ネジ径と長さでフィルターを掛けます。



無いですね。。

IRIDIUM TOUGH も見てみますが、



無いですね。。

IRIDIUM RACING も見てみますが、



当然レーシングなので、着火性能を犠牲にして電極が引っ込んだ物ばかりです。


レーシングプラグを使用しなければならない高出力なエンジンでは着火性能が低下して長くなってしまう火炎核形成の時間の分を点火タイミングを進める事で対応するそうです(Youtube情報です)。ストリートでのSRのエンジンには縁が無い話ですね。







↑ こういう商品説明、分かり難いのでやめて欲しいです。
Webでもメーカー発信の情報が一番正しいみたいな論調を見かけますが、本質的に正確な情報って少ないと思います。ウソは無いけれどバイアスが強い言葉尻りとか。特にカスタムパーツには多いと思います。


SRでチョット工夫するとすれば、IW22又はVW22のプラグギャップを１.３mm程に調整をして、ワッシャーガスケットを０.５mm程薄くして突き出しを増やす。少し着火性能が向上して受熱が大きくなった分は、中心電極を１番手冷え型にしているから大丈夫的なファインチューニングなんて言うのが考えられるかな？ もちろん接地電極の熱負荷は増えるので高出力運転時はその分濃いめの燃料でカバーします。
プロジェクト量の相場的には燃費要求が厳しい他の自動車用エンジンでは４mmまで突き出しを増やしているようです、なので高々１Lあたり５０ps位のＳＲのエンジンで突き出しを増やしたところで何とも無いのでは？と思いましたが、



プラグが受けた熱はこのようなルートでヘッドに逃がされるようです。空冷はキツイのかな？なんて思ったりも。



以前に少し触れたこういう変わったプラグですが、


出典https://plaza.rakuten.co.jp/mement0724/diary/201901150000

皆さんにはこのプラグの接地極は燃焼ガスから受ける熱を効果的にヘッドに逃がしているように見えますか？ それとも受ける熱が大きくなって不利に働くように見えますか？？
それとも規格外に大きく突き出した中心電極を接地電極が囲う様にして高熱から保護している様に見えるとか？？？
そういう見方をすると、プラグも面白くなりますね。

SRには19mmよりもロングリーチなブリスクプラグを使用して、火花位置を合わせた上でロングリーチで余るネジ部分にアルミ製の放熱フィンの下駄を挟んでプラグの熱を放出する。そんなパーツが有ったら面白いかも知れませんねＷ。座面が冷えれば良いのでネジを切る必要もないので意外と現実的。




イリジウムプラグを１万３０００キロ使用したら、中心電極は何ともないのですが接地極が半球状に摩耗してしまいました。寿命と言われる距離を大きく過ぎていましたが性能的には全くマイナス面を感じませんでした。この事を去年のモーターサイクルショーでＮＧＫさんのブースで尋ねましたが、燃焼に対しては電極周りの容積が増えるのでポジティブな症状だそうです。ただ、火花は電極の距離が近い所に発生するので、接地極の根元の側で火花が発生した際は深い所での発火になるのでネガティブな要素になるのだとか。
要するに接地電極も貴金属チップが付いていた細い物の方がイイという事だと理解しました。なぜ２輪用の両貴金属プラグが無いのかを尋ねた所、特に意味は無いそうです。。
つまるところ、プラグの突き出し量は決まってしまっているので、着火性能の差は電極の形状で決まってしまうのが現状のようです。火炎核の成長を阻害すモノが無い方がいい。
ギャップについては広い方が着火性能にはポジティブ。ただし燃焼室内の強い風にスパークが流されて消炎してしまう可能性が高まるので、専門家的にはギャップの拡大は進めないとの事でした。ただ理屈的には強い点火装置で広いギャップでの点火はポジティブだそうです。


とココ迄で、電極の突き出しや接地電極を下げる理由などが分かりました。
今までボヤボヤとは分かっていましたが色々と調べてハッキリとして、スッキリしましたww



では初めに戻って「ＢＰ６ＥＳ」と「ＢＰＲ６ＥＳ」の違いですが、

もういいですね。。プラグの抵抗の話は。。。



代わりに、XT500時代からのプラグの内部抵抗とプラグキャップの抵抗値の移り変わりを表にしました。



SRのデビューから８７年までは、プラグの内部抵抗無しとキャップの５kΩの組み合わせでしたが、０１年からは ５KΩ+１０KΩの組み合わせに成りました。XT500に至っては抵抗は使われていませんでした。
「抵抗で性能に変化は無い」と言うのが通説のようですが、SRに限っては？ 抵抗値の違いで明らかにフィーリングに違いが出るように思います。



プラグキャップの形状も異なります。
抵抗無しのXT500用のキャップを購入しようとすると今はJOG用の "56J-82370-00" に変更になり形状もイマイチ。
イリジウムプラグでは内部抵抗の無いタイプは設定が無い様なので選択不可。
プラグは両貴金属のVW20が良さそうですが、ターミナル形状が "S;一体型" になっていて２輪用のネジが使えなくなっています。

そこでＮＧＫの抵抗無しの汎用プラグキャップの 「LBEPK」を使うと、４輪用のターミナル形状なので両貴金属のVW20とキャップの抵抗無しの組み合わせを完成できます。
プラグに抵抗が入っていれば充分じゃあ無いのかな？？

良いんじゃないでしょうか？ VW20 or VW22　and　LBEPK　の組み合わせ。
実際にはキャップが少し短いのでフィッティングは少し劣りますが。。



結論。
「プラグ銘柄での差は僅かなので、プラグキャップの抵抗値を下げると良いかも。」

「プラグのガスケットを薄くしてプラグの突き出しを増やしたら、凄んごい事に成るかも。」

「NOSを吹くとかターボにするならば、レーシングプラグが吉。」



そんな感じかな。




このブログを読んで頂ける日に５名くらいのキマジメでマニヤックな方々w。
今回も最後まで読んで頂いてありがとうございました♪


－追記ー

ちょっと気付いちゃったので追記します。

普通にSRに適応するイリジウムプラグを調べると、NGKだと



BPR6EIXと言うプラグが適応になります。ノーマルのBPR6ESに対してですから順当です。

ただ、NGKの規格表を見ると、



火花ギャップの表記の無い物は、２輪用は「０.８mm」のギャップ設定に成っています。
大体NGKの場合は、末尾に「-11」と書いてある１.１mmの火花ギャップの物を選べば着火性能的に考えて良いのだと思いますが、実際 BPR6EIX-11 は端子形状が一体式になっていて２輪を対象にしていないようです。。-11のプラグを使いたい場合はキャップの変更が必要ですが何故ハードルが上げてあるのでしょうか？

更にプレミアムな「MotoDXプラグ」は１４mm径のプラグの設定が無いので使えません。

４輪用となっている両貴金属を使用している「プレミアムRXプラグ」は端子形状が全て「一体型」ですが、-11は選べます。

NGKは２輪用と４輪用を端子形状で明確に分けて、バイクには１.１mmを選択出来ない様にしている感じを受けます。


DENSOを調べてみると、、
BPR6ES に対応するIRIDIUMプラグは「IW20」となります。このプラグの端子形状は（RC；ナットかしめあり）ですが、ターミナルを外してネジ式として使用が出来ますので２輪でもそのまま使用する事が出来ます。
肝心な点火ギャップですが１.１mmとなっているので着火性能に重きを置いているのが分かります。
両貴金属端子の「VW20」の端子形状は一体型なのでネジ式としては使用できない仕様になっていました。


NGK
・BPR6EIX(分離形)　→　０.８mm　
・BPR6EIX-11(一体型)　→　１.１mm
・BKR6ERX-11P (一体型・両貴金属)　→　１.１mm

DENSO　
・IW20(分離形)　→　１.１mm
・VW20(一体型・両貴金属)　→　１.１mm

こんな感じ。
自分でギャップを調整しちゃえばいいんだけどね。ちゃんと見ないと気が付きませんね。
０.８mmと１.１mmは０.３mm違いですが、稲妻の大きさが１.３７５倍違う結果になります。


ー追記ー
DENSOとNGKの性能差？インプレをしている動画があったのでリンクを貼っておきます。(やはりDENSOの方が着火性能が良いようです)
↓↓↓
https://youtube.com/watch?v=K4-EmFhPYWE&feature=sharec


では、普通に選べる最強のバイク用プラグは？ と少し調べたら、良いのが有りました。

VK20PR-Z11



SPECは、主要適合車　2輪　接地Pt,TAPERCUT　となっています。
碍子プロジェクト　１.５mm
火花位置　３.０mm
接地高さ　５.７mm
ターミナル形状　一体型　
レジスタ　5KΩ
品番　267700-1850

燃焼室側のプラグ形状はしっかりと BPR6ES互換 になっています。
※注意(SPECからなので使用可能は憶測です。碍子側の形状は如何なんだろう？未確認です。)
端子が一体型なのと工具が１６mmになって車載工具が使えないのが少し残念ですが、DENSOが２輪メーカーに納めている純正品になります。どうやら VTX1800 と言う HONDA のバイクの純正品のようです。

部品番号 98079-5615U　税別2,500円

DENSOがメーカーに納めている純正プラグの火花ギャップを見ると２０番手付近は１.１mmの物も多いので、バイク用は０.８mmが基準と言う事は無いようです。両貴金属も普通に使われている様です。

φ0.4mm イリジウムプラグ（純正採用品）


商品選びでSRにはどれが良いかで言えば、DENSOのIW20。NGKファンのかたはBPR6EIX-11をキャップの形状変更と共に導入するのが「通。」のやり方。
キャップ形状を変更するならばDENSOのVW20やNGKの4輪用の両貴金属も良いかも。