天沼 観影のブログ一覧

の前に・・・

タイトル画像、これは一体なんでしょう？（謎

これからやろうとしているプロジェクトに使おうとしているブツです。:-)

更にその前にやろうとしている事の次にやろうとしている内容の一環ですw


そして、最近衝動買いした一品。


MOMOのサイドブレーキカバー、PITSTOPです(^-^

内装のカスタマイズが進む中、純正のサイドブレーキがしょぼく感じてきたので導入しました♪
質感は流石の一言！

色調や質感も周りの部品と合っているので統一感も出てきて良い感じです♪


さてさて、本日のマニアックネタ。

先日Bee☆Rにて試してみたスーチャー/ターボ切り替えバルブ。
なんで効果がなかったのか、どうすればこの現状を打破出来るのか、この一週間色々妄想しまくってました（笑

先日の結論として、今のMyVariのエンジンは良くも悪くもスーパーチャージャーの影響が支配的で、これ以上はスーパーチャージャーのサイズを大きくするか、スーパーチャージャーを外してしまうしかないというものでした。

本当にそれしか無いのでしょうか？

考察の一助としてタービン交換前後でのパワーカーブです。


3000rpm～4000rpmくらいまではタービン交換前より大分トルクが上がっているのに、それ以降どんどん差が詰まってきてしまいます。

では、ブーストが垂れてしまっているのか？というと、そこは以前にも確認したとおりブースト圧自体は変わっていません。

では何故トルク変化に差があるのか？

そもそも、何故同じブースト圧なのにタービンサイズでパワーに差が出てきてしまうのか。
一つは排気ホイールが大きくなる事で排気の通り道が大きくなり、排気の抜けが良くなる事で排気効率が上がり、今まで抜けが悪かったせいでシリンダー内に排気が残ってしまい新気を十分に取り込めなかったのが改善される事。
もう一つは同じブースト圧でもホイールサイズが大きくなることで同じ風量(≒ブースト圧)を発生させるにも回転数が低く、摩擦熱の発生低減、排気熱が伝わりにくくなりコンプレッサー内で吸気温度が上がりづらくなる事が挙げられます。
(※そもそもこの考えが間違ってるよ！という事であればツッコミよろしくです。m(_ _)m)

まず前者の理由でのトルク低下は今回は考えづらいです。
何故なら、もし交換後のタービンの抜けが悪く、高回転で相対的に排気効率が落ちているのであれば、抜けが悪い分吸気側の空気が残り、インマニ内の見かけのブーストが上がるはずだからです。
そうはなっていないという事は、排気は十分出来ていると推察出来ます。

となると考えられるのは後者。
吸気温度が上がってきてしまっている、です。

色々と仮説は立てられそうですが、考えられることの一つとしてスーパーチャージャーは容積型のブロアーで、一見スーパーチャージャー前の圧力がいくら高くても一定容積を吸い込むのだからその容積に応じた更に高い圧力の空気を吐き出すだけかと思われるのだけど、実際にはスーパーチャージャー前の圧力が高すぎると空気の粘度が上がってなのか何なのか、吸い込む量に限界が出てきてしまうのでは？

ビッグタービンは風量が多い分、吸い込まれなかった空気は配管内に残り、スーパーチャージャー前の圧力はどんどん高くなり、結果圧縮熱が発生するのではないかと推察されます。
（ブローオフで高圧は逃がしている筈だけど、逃がしきれていない？）

ではどうすれば配管内圧力を下げられるか。

そうなると原点に戻ってしまうかも知れませんが、スーパーチャージャーがより沢山空気を吸い込めれば良いんですよね（^-^;

とはいえ、スーパーチャージャーのサイズを上げることは一から全部作り直す事に等しい・・・。

けど、待てよ？
スーパーチャージャーの吸入空気量は容積×回転数で決まるのです。

ということは？

容積を上げられないのであれば、回転数を上げればスーパーチャージャーサイズを上げたのと同じ効果が得られるのでは？？

とはいえ、ターボと同じで回転数を上げればその分摩擦熱が発生しやすくなり、沢山空気を取り込めても吸気温度が上がってしまい、結果的にはパワーは上がらないかも知れません。

さてさて、どう転ぶか・・・？

こういう発想,疑問が頭に浮かんでくると、試さずには居られないのがエンジニアw


早速スーパーチャージャーの回転数を上げるための方策に移ります♪:)

スーパーチャージャーはクランク軸に繋がっているのだから、回転数を上げるにはスーパーチャージャーのプーリー径を小さくするか、エンジンのクランク軸プーリーの径を大きくする必要があります。

けど、スーパーチャージャー側のプーリーにはクラッチが内蔵されているようなので、これを小さくするのはちとしんどそう・・・。

となるとクランクプーリーの大径化です。

市販の社外品はウォーターポンプの回転数を下げるのを目的に小径のプーリーしか売っていません・・・。
となると、いつものごとくワンオフしか無いですねw

スーパーチャージャーの付いているベルトはウォーターポンプ及びオルタネーターと同軸。
実物を見てみると、ウォーターポンプのプーリーとクランクプーリーがかなり近い・・・。
ざっと見た感じ隙間は15mmあるか無いかくらいです。

なので、大径化出来るのはちょっと余裕を見てせいぜい12～3mmほど。
ただ、それでもタイミングライトを当てるピンが邪魔になります。
まぁ、、、点火時期はコンサルトに繋げば分かるし、e-manageでも分かるからとっぱらっても実害は無いかな・・・？


というわけで。


半径12.5mm、直径で25mm大径のワンオフクランクプーリーを見積もり中ですw


オルタネータは兎も角、ウォーターポンプは回転数上がるとキャビテーションが気になるので何らかの対策は必要かな？
まぁ、常用域ではむしろ冷却効率が上がって良い筈ですが・・・。

ちなみに、この大径化で計算上元々0.45kのブースト圧だった素のスーパーチャージャー過給圧が0.74kになるはずです。
同様に、高回転での圧力は1.2kだったのが計算上では1.6kほどになる筈です。多分。。

まぁ、仮に高回転では効率が落ちてピークパワーが上がらなかったとしても、スーパーチャージ圧が上がるので、低回転では更にレスポンスは上がるはずです(^-^;

これなら更なるビッグタービンも軽々回せるようになるので、将来にも繋がるはずです・・・？←まだやる気かい！！！

My Variettaが機械の体を手に入れるべく？町田の魔法使いのおぢさんちに旅立って早2週間。

気になって仕方が無いので、気分を落ち着かせるために気が早い今回のツインチャージャー仕様の詳細を公開します♪




タービン：TOMEI CTS (HKS GT2540同等品) 350PS対応
エキマニ：Altrack 等長ステンエキマニ
タービンアウトレット：HKS EXTENSION KIT
フロントパイプ：ESPスポーツ デュアルフロントパイプ
触媒：SARD SPORTS CATALYZER
マフラー：FUJITSUBO レガリスR（現状維持）←ポイント！
エアクリーナー：HKS SUPER POWER FLOW DD
エアフロ：Z32純正エアフロ
インタークーラー：BLITZ LM INTER COOLER
インジェクター：TOMEI 555cc+YMS行田マル秘ピンドルキャップ(ASNU洗浄済み)←ポイント！
燃料ポンプ：TOMEI 燃料ポンプ 250L/h 540PS対応品 (現状維持)
ヘッドガスケット：ワンオフ 3mm メタルヘッドガスケット←ポイント！
パイピング：おまかせ！

エンジンヘッド関係
カムシャフト：TOMEI POMCAM TYPE N 260°(現状維持)
ヘッドバルブ：NAPREC ビッグバルブ(+1mm)
バルブスプリング：TOMEI強化スプリング タイプA
燃焼室：フルサークル加工 ←ポイント！

その他仕様は今のままなので省略！


えぇ、まぁ、なんというか、エンジンルームの雰囲気かなり変わると思います。

イメージはこちら↓

比較的シンプルな構成かな？とは思います。


この仕様のポイントは大きく3点。

まず、マフラーをNAのままにしている点。
予算が足りないからこれには理論的なワケがあるのです！

エキマニ、フロントパイプ、マフラーと、大径化するのは何故でしょうか？
排気抵抗を少なくするため？
確かにそうです。
けど、本当に全てのパイプがφ80も必要なのでしょうか？

空気は熱膨張します。
熱膨張しなければエンジンは動きません。
何を言いたいのか？

エンジンシリンダーから出た直後の排気は最大約800℃にも達します。
けど、マフラー出口の温度がそんなに高いのでしょうか？
一般的にはマフラー出口温度は2～300℃くらいと言われています。
つまり、長い配管を通っているうちに空気は冷えて収縮し、出口では
体積が大幅に少なくなっているのです。

ぼいるしゃるるっぽい法則に則れば、温度と体積はほぼ比例関係にあります。
つまり、極論してしまえばエキマニ出口がφ80でその時の温度が800度の時、
マフラー出口の温度が300℃ならばφ30で十分なのだ！
(知人からツッコミ入ったけど、絶対温度で考えなきゃいけませんね(苦笑))

エエ、間違ってます。
当然パイプ径がそんなに小さくなれば管路抵抗が大幅に増えてフン詰まります。
まぁ、程度問題でしょうね。(^_^;

とまぁ、自分的には現状のNAマフラーφ60は必要にして十分だと判断するのです。
勿論、トップエンドのパワーを求めるのであればφ80とか必要でしょうけど。
排気系を換えるのであれば、温度の高いエンジンに近い方から。
これが結論です。:P

とまぁ、、グダグダ書いたけど結局マフラー変えない本当の理由は予算不足andターボマフラーは五月蝿いから、なんですけどね！


ちなみにタービンアウトレットで、主流の1WAYタイプを使わずあえてデュアルパイプタイプのHKSを選んだのも似たような理由です。

排気流量及び排気温度の大して高くない低中回転域ではいきなり広い空間に排出される1WAYタイプでは流速が落ちてしまい、慣性効果が得られない気がするのです。
なのでピックアップ重視の自分はメインパイプの細いHSKを選んでます。
※HKSタイプだとウェストゲート側のパイプもあるとはいえ、仮に断面積が同じだとしても表面積が増えるので結果抵抗が増え、トップエンドは1WAYほどの期待は出来ないと思います。



ポイントその2
インジェクターのASNU洗浄+マル秘ピンドルキャップ。
これは･･･こちら見てもらったほうが早いです（汗

要は、より良い燃焼をするためのより良い混合気を作るためにはより良い噴霧状態を作る事が大事で、噴霧状態は灼熱のインテークバルブへと燃料がぶつかる事で蒸発して出来るって寸法なのです。
なので、このマル秘キャップを使って燃料を直接インテークバルブへとぶつけるようにすれば、より良い噴霧状態を作りやすくなるってな感じです。

これはさらっと･･･



そしてコレが今回最大のポイント！

燃焼室のフルサークル加工+ワンオフ3mmメタルヘッドガスケット

ターボ化するにあたっての最大の障壁、圧縮比。
コレが元々10.9あり、とてもではないけどそのままではターボ化なんて出来ません。
全くもってムリとは言わないけど、連続航行不能，中間域のみで上が全然伸びない，ハイオク+オクタン価向上添加剤必須等々･･･
なかなかに素敵な仕様になら出来ます･･･。

なので圧縮比を最低でも10、出来れば9くらいまで落としたかったのです。

そこで選んだ手段が燃焼室ボリュームを増やし、圧縮比を落とすためにスキッシュエリア除去。

ちなみに元の燃焼室は↓こんな感じ


それをタイトル画像のようにしちゃったのです！

それだけだと圧縮比が約10.2なので、更にワンオフの3mmガスケットを使う事で圧縮比9を達成させたのです。

なんて素晴らしきデチューンｗ

けど、寿命を延ばす為です。。。

NAでは特にそうですが、スキッシュエリアから発生するスキッシュ流はかなり重要で、コイツを無くすと低速トルクが無くなり、低速ノックが増えます。
メリットは深刻なダメージを受ける高速ノック耐性が高まるだけです。

けど、今回はNAでもなく、まして低速域の弱いただのターボでも無いのです。

スーパーチャージャー

コイツの存在がデカイですね･･･。
今は諸事情で極低速はスーパーチャージャーを作動させていませんが、
作動させればスキッシュカットで無くなったトルクを補って余りあるトルクを発生してくれるでしょう！

低速ノックなんて音だけで大してダメージも無いので気にしない！！


この仕様であれば･･･

ブースト1.5kくらいはいけちゃうかも。。。；

けど、それは流石に色々問題あるからなぁ～ｗ


果たして自分は耐えられるのか！？（？）

SR20DEを排気量UPし、SR22DEとなり、そして更にスーパーチャージャーを搭載してSR22DESCへと進化したMyVarietta。


もう走行性能そのものは普段乗っている中では90%以上のシチュエーションで満足行く車となっています。


自分の当初目標としていた物としては完成の域に達しています。






しかし。








心の奥底で疼く欲望。




恐怖心を感じるほどの圧倒的な加速感。


色々考える余地のありそうな遣り甲斐を感じるであろうセッティング。


そして何よりも今だ世界で誰もやっていないであろうという未知への憧れ。










SR22DESTT







そう、ツインチャージャーの更に上を行くトルプルチャージャー。

意味的に誤解を招きそうなので、あえて名前をつけるのであれば







スーパーツインターボ








なんかもう、名前聞いただけで物凄い欲望の高まりを感じて仕方がありませんｗ


何の意味があるかって？




・・・レスポンスが良い






・・・かも？？？








良いんです！

もう、自分の目標としていたものは全て達成されたのだから、ここから先は全て未知の世界。

そう、ただの好奇心なのですから！




ただ、この欲望を満たすためには一つ大きな壁があるのです。





圧縮比。





自分の車を良く知る人ならご存知の通り、自分は最初にNAメカチューンを施し、過給する事前提とはいえ10.9という高い圧縮比を設定しています。

この圧縮比だと過給圧0.5kあたりまでは行けるけど、セッティングしていても感じるけど、もうほとんど安全マージンがありません。

圧縮比を下げる常套手段としてはガスケットを厚いものに変えるというのがありますが、自分の車は既に1.8mmというかなり厚いガスケットを使用しているため、市販しているガスケットではあとせいぜい0.2～0.3mm厚くするのがやっとです。

それでは圧縮比は0.2～0.3しか下がりません。
とてもハイブーストに耐えられるものじゃありませんね。



ではどうするか？



一つの簡単な解決手段としては、ターボ用のピストンに組み替えるというのがありますが、流石にまたエンジン下ろして腰下に手を入れるという気にはなれません･･･。


色々考えたのですが、一つ画期的なアイデアが浮かんだのです。





それは





スキッシュエリアの除去。





SRエンジンの燃焼室はタイトル画像を見ていただければ分かるように完全な円形状ではなく、スキッシュ流を発生させ、中低速での燃焼効率を向上させるためのエリアが存在します。

ここを削除して、燃焼室容積の拡大、つまり、圧縮比の低減を狙おうという事です。

スキッシュエリアというのは、スキッシュ流を発生させて中低速の燃焼効率を向上させる反面、その狭いエリアにてノッキングが発生する原因とも成り得る事が分かっています。

そこを除去し、圧縮比を下げると同時にノッキングの根本的な対策にもなるという画期的なアイデアです！
(尤も、ハードチューンの世界では常識かも知れませんが･･･)


･･･とまぁ、こんな妄想に明け暮れているここ最近です。





・・・本当にただの妄想ですよ？？



実行なんてしませんよ！？ほんと！




。。。




･･･すぐには･･･





細かい技術論はまた後日に続く！(続くのかよ！)

前々から疑問に思っていた事・・・。

自分はこう見えても(?)一応、本当に一応ですが、流体のプロです。

空力に関する基本的な知識、屁理屈は大抵の事は理解しているつもりでいます。


なんですが、、、どうにも理解に難いものがあるのです。。。


タイトルに挙げさせて頂いた


NACAダクト。


元々はNASAの前身である米航空局、NACAが考案した最も抵抗の少なく、空気を吸入出来るダクト形状の事です。

自動車で最初に採用されたのはタイトル画像のランボルギーニ・カウンタックのサイドに付いているダクトです。



この塵取りのような形状のヤツです。

あまり深く考えずに空気を効率良く取り込もうとすると、NACAダクトのような入り口が狭く、段々広がるような形状ではなく、入り口が広く、段々と狭くなるような形状を想像してしまいます。

この段々と広くなる構造にはどのような謎があるのか？



少し調べると以下のような説明があります。


・広がり形状により渦を発生させ、その負圧によって空気を引き込み、効率良く空気を取り込む物。


成る程。なんとなく納得してしまう説明です。



つまりこういう事ですね。
徐々に広がる事により発生する剥離、渦、そして段差を越える際に発生する渦を利用する、と言う事のようです。


渦のエネルギーはなかなかに侮れません。


例えば飛行機の翼。



飛行機の翼に強力な揚力を発生させているのも渦です。翼端より発生する強力な渦により翼上流の流れが加速され、加速された流速により強力な負圧、揚力が発生するのです。(この流速が上がると圧力が下がる(負圧が発生する)、というメカニズムが分からない方はベルヌーイの定理を調べてみてください。要はエネルギー保存の法則です。)

ただし、この渦もある条件を満たさないと十分なエネルギーが生まれません。

流体には壁に沿って流れようとする力(俗に言うコアンダ効果)と、決して切り離される事の無い、連続性という性質があります。



理論的に言ってしまうと、翼の周辺の流れというのは、上図のように剥離する事無く流れてしまえば、抗力も0で揚力も0です。
しかし、ここで矛盾が生じます。図中矢印部の翼端の鋭角な曲がり部。このような曲がりでは理論上速度が無限大となってしまいます。そんな事は当然実際には有り得なく、剥離を起こしてしまいます。しかし、無限に速度を上げて翼端を回り込もうとする性質は残るため、可能な限り速度を上げて回り込もうとしつつ剥離します。ここで強力な渦が発生します。
この渦は限界まで速度を上げているため、当然強力な負圧を発生します。
そして、この負圧に引き込まれるように翼の上下の流速が加速されます。
更に、翼上面は下面に比べ長い距離を通って渦に到達しなければならず、更に到達時間は同時でないと矛盾が生じてしまうため、翼上面の流速は更に加速されます。

さて、流れが剥離してしまった場合。



この場合は、上図の点線のような仮想上の物体形状に沿って流れようとします。この場合は上面も下面も同一距離となるため、上下両側に負圧は発生しますが、揚力は発生しない為、飛行機は墜落してしまいます。
渦というのは剥離点での速度に比例して負圧を発生させるため、加速していない地点で剥離しても大した負圧にはなりません。


大分脱線してしまいましたが、(大半の方が既に見ていないような気も･･･)流体の基本を踏まえてNACAダクトの話に戻ると、渦が発生する事により負圧を、というくだりに非常に違和感を感じるわけです。

NACAダクトのような緩やかな広がりから発生する渦からは、主流を引き込むほど強烈な負圧、加速力を生み出すとは到底思えないからです。


むしろNACAダクトの秘密は別の所にあるのではないかと思います。



NACAダクトの中央のストレート部とやや外れたポイントでの断面を切り取ってみると、両者のダクト到達点までの距離は異なります。しかし、流体の連続性の法則に則って考えると、両者は同時に到達しなければいけない。つまり、段差を越えてきた方の流れは加速しなければならないのです。

仮にこの段差を越えた流れが剥離していなければ、ダクトにはダクト面積分の流量に加え、加速された流れによって発生した負圧に引き込まれた空気をも取り込む事になるわけです。

NACAダクトはある程度以上の速度でないと意味が無いとの意見も見かけますが、つまりの所、剥離が発生してしまうと効果が無い、という言葉に置き換えられるのではないのでしょうか？(速度が上がると剥離点が後方に遷移する、、、剥離し辛くなるポイントがあります。)


つまり、自分が思うNACAダクトを有効に活用するポイントは2点。

・中央ストレート部と凸部の段差を極力大きくする。
・流れを剥離させてはならない(勾配を緩やかにするor乱流境界層を生成し、剥離し辛い環境を作る。･･･これが広がりによる渦か?)、もしくは流体が合流するポイントより前にダクトを作らない。

なのではないのでしょうか？


･･･


以上、思いっきり妄想で語ってみました:P

正直良く分かっていないので、詳しい方おりましたらご教授願います。ｍ(_ _)ｍ