研究開発に見た遠回りの結論にあきれる -水素エンジンと点火装置-


2022年3月28日月曜日

オートバイのドライブチェーンに給油するのは果たして正しいか?

 

この答えは、使用するチェーンとどのような場所を走るかで決まってくるが、基本的には必要以外のことをやるとチェーンの劣化やスプロケットの磨耗が進行するだけで、意味がない。

やってはいけないチェーンのメンテナンスだが、まず筆頭は必要以上に給油しないこと。オイルが回りに飛び散るだけで、チェーンのたるみ(主にピンとローラーが磨耗)はものすごく進行してしまう。

チェーンの種類によっては給油しないほうがいい。それは最近使用が多いシールチェーンである。

シールチェーンは磨耗し易いピン周りにオーリングを挿入して、特殊なグリースを封入。異物の侵入を防止する構造。

このシールチェーンは、チェーン自体の幅が広いのでそれと分かる。値段も高いが耐久性も高いので、排気量が250ccあたりからオンロード、オフロードモデルへ標準として採用されている。

このシールチェーンは、基本的に給油する必要がない。また、汚れた場合でも高圧洗浄などを行うと、その汚れがシールを通してピン内部に入り、チェーンの寿命を著しく短くしてしまう。

では、チェーンが汚れた場合はどうするか。それは水道水程度の圧力で、柔らかいブラシなどを使って水洗い。乾燥したら、オイルスプレーを少量塗布する。CRC5-56などの石油系は、ゴムのオーリングを硬化させるので使わないほうがいい。

バイクチェーン専用のグリーススプレーを軽く吹きかけるだけで十分。必要以上にやるとごみや砂利を寄せ付けるだけで、いいことはひとつもない。

経験から言うと、ローラー部分を目視したときに、僅かに錆色が見える程度で、少量のオイルスプレーを拭くだけで、700ccのバイクを1万キロ近く走行してもチェーン調整はする必要がなかった。

その昔、鈴鹿8時間耐久レースでは、ピットインのたびにチェーン調整が必要な状態があり、ピット時間が長くなるばかりではなく、張り過ぎて発熱からチェーンの切断、などというトラブルに発展するチームが出たほど。

暫くして、シールチェーンが採用されると、8時間耐久レースの最中にチェーン調整をするチームはなくなった。シールを付けることでフリクションは高くなるが、その分耐久性は高くなり、トラブルが防止されるようになった。でも・・・

シールがないチェーンは、モトクロスなどで使用されるが、この場合には、高圧洗浄機を使っての洗浄がつき物で、当然ピン周りにはチェーンに付着した汚れが強制的に押し込まれるので、定期的な交換が必要となる。

2022年3月9日水曜日

モーターのケーシングやクルマのミッションケースなどは、温度管理をしっかりとやって、軸間距離の安定性を図ることが耐久性を考えると重要

クルマの耐久レースではミッションオイルにオイルクーラーを付け、オイルを冷却をしても、ミッションケースを冷却するには能力が不足するので、ミッションケースにウォータージャケットを作るか、ミッションケースをカーボンファイバー或いは鋳鉄などの、熱に強く膨張しない素材で製作する必要がある。

電動モーターで耐久レースに出場する場合、モーターやリダクションケースにも、ウォータージャケットを取り付けて、水冷方式を導入する。これが重要であると考える。但し、ケーシングを鉄で鋳造した場合には、熱安定性が高いので、トラブルは起きない。

そこに使う潤滑油を冷却するオイルクーラーを取り付ける、と言うのが一般的な考えだが、それではケースの熱歪や、高温となるに従って問題となるアルミの熱運動を止めることは出来ないので、ケース剛性が低下し、ミッションやモーターは破損する。

それが分かってからのル・マン24時間耐久レースで使用するミッションケースはカーボンファイバー製が採用されるようになったので、ミッショントラブルによるリタイヤはなくなった。

バイクのエンジンではスズキが採用している油冷方式があるが、オイルと水では熱境界層を切る能力が違うので、最初に油冷を発売したときの説明では、シリンダーヘッドに対しての冷却を目標に、燃焼室真上のヘッド(カムシャフトが入っているエリア)に対して、時速200キロ以上の高速でオイルを吹き付けて、熱境界層を切るようにしたと言う。

確かにそれはある程度の目的が達成されたようで、ヘッドカバーを開けてみると、オイルが当たって熱を奪っていた部分は、少し黒く変色していた。でもその部分は直径20mmほどで、有効に熱境界層が切れていないことが見て取れた。

そこで考えたのは、熱境界層を切る面積を多くする構造。

液体が溜まっているところへ、更に上から注ぎ込むと、どのようにそこにある液体の形が変化するか試験してみるが、ほんの一部だけに流速の高まる部分は見られるものの、少し離れるとその勢いはなくなり、熱境界層を切る能力が低下していることが分かる。

でもその年の鈴鹿8時間耐久にそのマシン(GSXーR750改)を出場させ、見事に完走させた。本来は入賞ポジションにいたが、ヘッドライト点灯時刻になっても、発電機の調子が悪く、オフィシャルからの指示に従うことが出来ず、ピットインを繰り返すたびに新しいバッテリーと交換すると言う行為で、入賞を逃した。

油冷エンジンとするには、エンジンが発生する熱を効率よくオイルに受け渡すことが重要で、適当にオイル予吹き付けるようなことをやっても、十分な冷却効果は得られない。

どのような形状が有効かの実験みたいなことをしたことがある。平らな部分に上からホースで水を当ててみると、当たっているところの水は元気に動いているが、少し離れるとのんびりして、活発ではない。ということは、下からの熱も積極的に受け付けていないと言うことになる。常に速さを保った状態でないと、効率は下がる。

その結果、出来るだけ速度を保って、冷却したい部分の広い面積に、冷却オイルを吹き付けていく必要のあることが分かった。

その噴出しノズル形状や、ノズルを二重パイプ構造とするアイディア。さらにそのパイプを少し傾けて、冷却に使うオイルが当たる部分の面積を広げる、と言う設計も効果があると思う。