ピストンに悩む

次期4AGで一番悩んだものがピストンです。
鋳造品にするか鍛造品にするか…なんて悩んでみたり。

「そんなもん鍛造に決まってるじゃん！」

っていう声も聞こえてきそうですが、最近の鋳造も技術の進歩でレベルは上がってきてますよ…。
場合によっては、鍛造の方が鋳造より重い！なんてこともあるくらいで…。

で、悩んでる一番の理由の１つがクリアランスなんです。
鍛造に使われるピストンの材質といえば、大体Al-Si系のA4032になるでしょうか？
A4032はSi(シリコン)を添加することによって熱膨張率を抑え、耐摩耗性の改善をしています。
そこにCu(胴)・Ni(ニッケル)・Mn(マンガン)をそれぞれ約1％程添加することで耐熱性を向上させたものですね。まさにピストンにはうってつけです。

そしてA4032は質別がT6という溶体化処理後人工時効硬化処理済みの物を指します。
その点を踏まえた上で性質を表にすると

機械的性質

引張強さ (N/mm2)	耐力 (N/mm2)	伸び (%)	ブリネル硬さ (HBS 10/500)	疲れ強さ (N/mm2)
380	315	9	120	110

神戸製鋼技術資料より

密度 （Mg/m2）	凝固温度範囲 （℃）		熱膨張係数（10-6/℃）			熱伝導率 (W/m2℃) (25℃)	弾性率 (kN/mm2)
	液相	固相	20～100℃	20～200℃	30～300℃		縦	横(せん断)
2.68	595	560	21.0	22.0	23.0	138	75.0	25.0

鋳造工学便覧、p450、表10-5より

詳しい論文が気になる方はこちらのヤマハの論文も伏せてどうぞ

…前置きが非常に長くなりましたが、一番気にしているのが熱膨張係数です。
ここで更に説明用にもう１つ画像を追加しておきます


(ケルビン温度表記ですので摂氏温度に変換してください)

この画像を見ると、ピストントップ中央部ではH、つまり297℃相当の温度になっています。また端の方もG、276℃相当の温度です。
逆に図には数値がありませんが、オイルリングの下あたりになるとすでにAの157℃相当になっています。
しかしこれも4800rpmでの実験ですので、ぶん回している8000rpm辺りではもっと高温になっているでしょう。

もちろんホーニングしてもらう際には常用回転域等で大体の塩梅を加味して作業していただきますが、それでも冷間時とのクリアランスの差は否めません。



一々ここまで小難しく書いたのも、近年は加工技術の進歩で膨張率は大分小さくなると云われてきていますがそれでもこれだけの変化量があるというのを前もって説明しておきたかったからです。

レースだけの事を考えるならば、強度が高い鍛造品がいいですが、街乗りのこともしっかり考えると熱膨張率の低い鋳造品に軍配があがりますね。



次に悩んだのがピストンピンのオフセット…。
これもメーカーやショップにもよると思いますが、社外4AGピストンのオフセットはゼロのものが多いかな？
オフセットを0にすると、フリクションは低減されますがその分首振りは大きくなり、
シリンダーへの当たりは強くなります。
そこでどちらかにオフセットをつけると、片面にピストンが押し付けられるために磨耗は小さくなります。(押し付けといってもとんでもない力で押し付けてるわけではないですから笑)
また、押し付けることによってピストンがシリンダーに接触し、効率よく熱を逃がすこともできます。
なので、オフセットされているピストンがあるかどうか…でまた1つ悩みました。

…余談ですが、ピストンピンは基本INにオフセットされています。
これをわざとEXにオフセットさせると…不思議とパワーが出ます(笑)　でもシリンダーへの当たりがものすごいです(爆)



その次に悩んだのが、ピン径…。
人により考えはあると思いますが、私は動くものである以上クランクプーリー以外は軽ければ軽いほどいいと思っています(笑)
4AGの場合、ピン径は20mmと18mmがあるので、もちろん18mmが欲しいところではありますが…。
問題はパワーですよね。どれくらいパワーを出すかによってもピン径は変わってくるのでこの辺りも大いに悩みました…。この馬力だとこの回転数で…うんぬんとずっとパソコンの前で頭抱えて唸りました(爆)



なので、私の希望や要望を全て飲んだピストンを作ってくれる所、もしくは作っている所を探すのに大変手間取ったんです…。
レースのことだけを考えたエンジンなら、こんなに頭が痛くなるような事ばかり考えなくていいんですけどね…。インテリ理系みたいな小難しいことばかり書いてますが、調べる必要があったから知ってるだけで、私ゃ馬鹿なんですから必要なければ覚えたくもありません(爆)
勉強嫌いなのもありましたが学校で最下位争いしていた人間を舐めてもらっちゃ困りますよ(核爆)


以上の内容を加味すると、私が求めているピストンは
・鋳造
・ピストンオフセット：　IN+内緒数値(爆)
・ピン径：　内緒(これ言ったらエンジンの仕様バレそうだし爆)


という誰がみても「わからねぇよ！」な物を求めてました(笑)
この要望を満たしてくれる所があったのか…はたまた妥協したピストンを購入したのか…いずれ分かります(笑)