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イイね!
2019年01月20日

電動ウォーターポンプ

最近、巷では電動ウォーターポンプが流行り出しているらしい。
昔みたいにターボチューンなどでパワーを競うのではなく、限られたパワーソースでいかに無駄なくパワーを活かせるのか?
というチューニングが流行ってきているらしい。

私はH9~H11年頃はまさにチューニング流行真っ盛りの時期で、その頃に乗っていたステージアやGT-Rには、正式に車検に通る範囲でエンジンのチューニングも行って結構な馬力を出して楽しんでました。

今はその頃よりも車検制度がさらに厳しく、騒音規制も正式に登録された年によって規定されていた規制値もより厳しくなって現在は昔ほど簡単にパワーを出すという行為自体がコストも含めて厳しい世の中になりつつある流れの中で、編み出されていったのが限られたパワーを活かす方向性のチューニング、だそうです。

欧州車のチューニングにもそういう流れが来ているのかまでは私も最近はもう、こういう世界にどっぷりじゃないのでまだ知らないのですけれど、とりあえずそういうのを教えてくださったのは国産車でバリバリに走ってる人たちからです。
そもそも、既存のエンジンから駆動力をとってまわしていたウォーターポンプは、エンジン回転数に依存されるので、高回転を多用するサーキット走行ではキャビテーション発生が頭の悩ませどころ。
スワールポットなどでそういう泡を除去する装置もあるものの、そもそも高回転多用するなら高回転でキャビテーション発生を抑えた上に材質も変更された強化ウォーターポンプとかもあるワケですが(GT-RではN1仕様流用が有名ですよね)そもそも、そういうのを考えなしに使うと今度は街乗りでの低・中速を多用し渋滞にもハマる使い方になった時に冷却性能不足に陥るケースもあります。

まんべんなく全域で使えるセットアップがあれば良いですが、極端に目的に合わすと厳しいシチュエーションが生まれる傾向がありました。
ブースト抑えて使うなどの、創意工夫と乗り方で一番性能出したいサーキット走行にフォーカスする、などの工夫も有効ですが、どこかに我慢は必要でした。
そこまでイジらず気軽に乗れる仕様でタイムを追求するというのも現実的な対応で、そういう楽しみ方も勿論あります。

今回はそれのもう一歩先を行く提案です。

ウォーターポンプを駆動するのにロスしているエンジンパワーもロスしなくなりますし、キャビテーションなどの問題に頭を悩まされる過度な回転数自体をエンジン駆動から切り離す事で電動で調整してやる事で、最も効率の良い回転数で水の循環をコントロールして、余計な冷却効率の低下なども抑制する事ができる、というメリットだらけなのです。

ウォーターポンプとそれに導く流路を簡単に解決できるエンジンルームを持つ車ならばw

今どきのNAチューニング車両って凄い世界に入ってるんですね。
今やNAのフルチューンで維持も管理も気を遣うようなかりっかりのエンジンじゃなくて、普通に乗れるエンジン仕様で筑波2000を1分0秒台目指すとか…
それもSタイヤじゃなくてスポーツラジアル(A052などのスポーツラジアルと言っていいのか?という反則気味のラジアルタイヤとは言えw)でそういう世界が見えてるってのは、本当に凄い事だと思います。

サーキットまでスペアタイヤやスーツや工具なども積載していき、サーキットついたら簡単に後部座席なども外して…という昔懐かしい風景。
そんな普通に手に入る車で、創意工夫次第でそこまでのポテンシャルを発揮するというのは、本当に凄いと思うと同時に素晴らしいなと思いました。
岡山国際に置き換えて考えると、コースレイアウトが違うのでまるっきり同じ仕様でそういうタイムが出せるかどうかは微妙なセンですが、相場的に換算すると1分45秒台は出せるんじゃないだろうか?
というくらい速い仕様ですよ。

本当に素晴らしいです。
そして、頑張って欲しいです。

ウチのボクスターも保証切れる頃合いなんで、適合する製品が存在しているなら電動ウォーターポンプ試してみようかなw
なんて思いました。
岡山の終速、現在はMAX190km/hあたりが今のところ出ている速度なんですが、それがあと10km/hでもウォーターポンプだけで上がるなら、それは相当凄い効率の良さだと思います。
全てのコーナーの立上りで実際には効くので、上がる終速以上に良い結果に繋がる可能性は高いです。

燃料冷却に入る領域(タイミング)も若干遅くなるでしょうし、スポーツ走行における燃費って耐久レースなどに出ないならそんなに気にしないでいいじゃんとも言えるかも知れませんが、車にかかる負担だとか様々な要素で長く乗るなら無視できない良い意味で影響を与える結果になるのでは、と思います。
あとは具体的な電動ウォーターポンプの駆動をどう制御するか、などのノウハウですね。
これに関しては車ごとのレイアウトにより最適解が違うので、慎重に調べてみたいと思います。
ブログ一覧 | 日記
Posted at 2019/01/20 09:49:16

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この記事へのコメント

2019年1月20日 18:11
えぇと、旧ミニを電動ポンプ・ダイレクトイグニッション(デスビレス)、電動ファン化(クランクファン廃止)までしてた人です<ワタシ
※キャブ廃止の前に力尽きたw

深く考えずに、水温=電圧の t/v制御で良いような気がする
なので市販の電動「ファン」コントローラを使用して
その設定追い込みで大丈夫な気がするんですが。

一応、机上の空論ではなく まぁ一応、経験者ですので
ただ・・・・求めるレベルが違うので、お役に立てるかどうかは
そーとー疑問ですが

予想)たぶん サ使用なら、コース入って、ウォームアップ終わったら
常時全駆動という答えが出るような気がする(^-^;
あと、取り付け位置は・・・・全くワカラン<ヤクタタズ
コメントへの返答
2019年1月20日 21:58
みっちーさん、こんばんは。
コメントありがとうございます。

おお~、ウォーターポンプだけでなく
各種電動化を経験されてるんですね。
素晴らしいです。

制御は単純な制御でもOKだと思うのですけれど、その際にエンジン側の制御をフルコン制御まで手を入れないと「変な補正がかかって結局上がった効率分を元に戻さないか」という不安が981にはあるのです。
981に限らず、現行かそれに近い各メーカーの車は全てそういう恐れがあります。
それらをどう封じるか?
という方法を探さないとやっても効果が薄いか、下手すると効果が無くなる恐れがあります。
それだけならいいんですが、不具合に通じる可能性も…

最近の車は面倒ですw

981の場合、通常モードがecoモードではっきりと体感でもわかるくらい希薄燃焼しております。
その際の水温は純正水温表示だと90℃固定ですが、現実には恐らく100℃程度の温度で固定されて油温も高めに維持してほぼ完全に燃費モード。
それでもソコソコは速いですが、そこからスポーツモードに切り替えると、今度もはっきりと体感でもわかりますけれど、燃調は少し濃い目に変わって点火時期も進角され、水温も相変わらず90℃固定表示ですけれど、内部では恐らく85℃付近の水温制御に切り替わって、油温もサーキット走り続けると、岡山国際しか981では走ってないのでソコ以外の情報は持ってませんけれど、真夏に近い気温35度で湿度90%くらいの厳しめのコンディションの時でも油温は120度くらいまでしか上がりませんでしたが、そういう状態でも無ければ90~100℃ちょいを前後します。
(交通環境によります)

そこまで複雑な制御しているので、サーキットでのタイム狙いで制御する時に、もう割り切ってそっち専用のMAPを用意して、それ以外は純正の制御使えないかな?
など色々考えているんですけれど、ぶっちゃけ今のショップにちょっと相談してみて方向性を探ってみようかな?
という感じです。

取付け位置は、はっきりと下取りなくなる方向であるボディの一部に孔あけて、トランク内に設置が現実的じゃないかな…
と思います。
ミッション廻りは割とクリアランスあるんですけれど、そのクリアランス分はいろいろ意味がありそうで、そこに色々ゴチャゴチャ付けるとトラブルの元になりそうで、ちょっと見た目怖かったんで、その辺も相談して方向性を探ろうと思ってます。
2019年1月20日 23:01
どうもです
この先は、根拠なしの考察となりますが・・・

まず、純正が機械駆動・可変(VG?)ウォーターポンプの場合
(世の中には存在するが、車用に使われてるかは不明)
→打つ手なし、というか 純正制御が最強でしょう。
→水力発電所ではジョーシキ(なんちゅう比較を持ち出す)

機械駆動・電磁クラッチの場合(あるのか?)
電磁クラッチ信号を電動ウォポンに挿げ替えればロス馬力は減らせる
キャピテーション対応は(たぶん)電磁クラッチでやってる?
ただ、接続時の突入「トルク」が怖いので やらないだろうなぁ
私が設計するなら高回転側の制御はやらない(w
→やる価値あり。

機械駆動・制御無し(旧miniなどはソレ、まぁ20世紀は全車コレでしょう)
制御なんてモンは「例外なく」サーモスタットのみ。
冷間時はオーバークール、長時間アイドリングではオーバーヒート、廻せばキャピテーションという3重苦(例:ビートw・旧mini)
たぶん981の時代ともなれば、3重苦は無いかとしても
是非ともやるべき&流量が少々変わっても、サーモスタットが主を握ってるので、大問題は「理屈上」出ない「筈」です(最後で、チト逃げたw

たぶん、981時代となると
ウオポン=機械式・制御無し
サーモスタット=電磁弁 かと思う(コレまた根拠無し)ので
ウォポン電動・サーモ純正 という組み合わせが無難っぽい気がしますねぇ

なお、サーモまで弄り始めると深淵を見れるかと思います(フルコンor完全書き換え大前提)
まぁその分リターンもありそうだけど、私は怖いから見ない

※もし、制御が ウオポン=VG/サーモスタット「無し」だとすると、もうドイツ人に白旗上げます
熱屋・流体屋がまっさきに考えるけど、誰もやらない典型例です。
もしかしてMBならやるかなぁ~?でも M256で補機類フル電動にしたので、そんなアクロバティックな事しないか。
コメントへの返答
2019年1月21日 9:48
みっちーさん、おはようございます。
コメントありがとうございます。

981の水温制御方法をまず調べてからどうするかを決めたいと思います。
サーモスタットは間違いなくあると思います。
電磁クラッチはエアコン系のプーリーには良く存在しますが、ウォーターポンプにもあるんでしょうか?

キャビテーション対策は車によって様々だと思います。
国産車で唯一純正でスワールポットそのものに近いだろうモノが取り付けられているのを見たのは、私が乗っていたGDBで見ました。

981は純正でかなり暖機に時間が掛かる車です。
夏場でも最低15分は走らないと暖機が終わりません。
冬場だと30分は走らないといけない場合も。
それくらいクーリング性能に余裕がある車種なので、キャビテーション対策としては、ウォーターポンプのインペラー形状そのものに秘密があるかも知れません。

低中速ではオーバークール気味にならない程度の余裕たっぷりの冷却容量をラジエターとオイルクーラーで確保し、高回転で生じる非効率な要素はインペラー形状でキャビテーション対策を施して高効率化を図る。

そんな設計なのかも知れません。

純正でそこまでクーリング性能良いなら手を出さない、というのもひとつの正解だとは思うんですけど、エンジンや吸排気を弄らずに駆動ロスを減らしてタイム向上狙えるなら、やる価値はありそうかな?と考えております。

その辺の設計の狙いを知る事で、電動ウォーターポンプの制御の仕方が見えてくるかな~?と思います。
まずは純正を知るところから始めたいと思います。

多くの車は、エンジン回転数で言えば4000~5000rpmくらいで回っている時のウォーターポンプ流量を電動ウォーターポンプで確保すると、サーキットスピードでキャビテーション対策となる上、最も冷却効率を引き出せる流量となるケースが多いみたいです。
(そのウォーターポンプの羽根形状をはじめ、特性にもよります)
後は、みっちーさんも懸念されている
オーバークールをいかに避けるか。
肝心の冷却不足に陥らない様にどう避けるか。
などの制御がキモになるかな~?と考えています。

プロフィール

「@Tetsu@ さん、ありがとうございます。電動ですよね?チェーンが見えなかったんで、電動かなとは思いましたがそんな前のお話しだったんですね。」
何シテル?   07/29 08:25
radius-meganeRSです。よろしくお願いします。
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