old_kpの日記

何事も経験しないと分からないが、感じ方は人それぞれ。
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排気ポート開口クランク角度と二次圧縮圧力と点火時期

JUGEMテーマ:車/バイク



さっ!

点火時期です!


(エンジンに詳しい人は前半はとばしてくださいね)





ところで、足踏みミシンって使ったことありますか?
僕はですね 縫ったことはありませんが動かしたことはあります。
あれって足で踏んで勢いをつけて はじめて縫うという作業が出来るという事ですよね?

ところが意外と難しくスムースに回るように踏むにはコツがいります。

弾み車がもっと重たければ、僕だってもう少しうまく扱えるのに…と思ったことを覚えています。




エンジンと足踏みミシン


なんの関係が??









業界最軽量!!

って聞いたらなんだかとっても良いことだと思いませんか?
軽いってことは正義!というイメージがあるのは事実です。



そしたら財布の中身が軽いってのは、良い事なのですか??(笑)


何が言いたいのかというと、ところによっては軽い方が良いところと重い方が良いところがあるって訳です。


そんなの当たり前だって思いますよね?

では、質問です。

エンジンの回転部分は重い方が良いの?軽い方が良いの?

良く聞く、クランクの軽量加工、軽量フライホイールなどありますので、軽い方が良いと思っていませんか?


回転マスと点火時期に何の関係が??










現在エンジン効率において 点火時期は進める方がトルクが出るので、進めることが常識となりますが…


進めるとはどういうことなのか?
そもそも点火時期というものは何なのか?今更聞けない?いえいえ、聞いてくださいな。

エンジン(ここではレシプロ)というのはピストンの往復運動をクランクが回転運動に変えて力を取り出しています。
ということは回転し続けるのがエンジンとなります。
なにやら自転車に似ていますね?では、自転車で考えましょう。

自転車を漕ぎ出すときペダルの位置はどこにありますか?
まさか、一番下なんてことはないですよね?
では、その反対の一番上ですか?

あんまり舐めんなって?(笑)

一番上から少し回ったところから、90度くらいまでの位置にペダルを持ってきてから漕ぎ出しますよね?
そんなの感覚的に幼稚園児でもわかります。
(自転車乗れない人はごめんなさい)

さあ!うまく漕ぎ出してどんどん速度がのってきましたよ!
おっと!下り坂です!


さて、あなたは下り坂で速度を出すときは、ペダルの位置はどのあたりで力を入れ始めますか?



感覚でやっている事だから、改めて考えてみると分からないかもしれませんね(^^;;
ペダルはかなり早く回っているので、漕ぎ出しと同じ一番上を過ぎたところから力を入れ始めていたら間に合いません。
まさに暖簾に腕押しです。
ペダルは通り過ぎてしまい力は伝わりません。


自転車と点火時期に何の関係が??








そういえば、もう夏休みですねぇ〜  夏といえば??

当然 浴衣!!  浴衣といえば??

花火!!!

こんな僕にも若い頃がありましてね。花火でワハハ ウフフなどと…
あれは江の島花火大会だった…
あの頃 僕らは…

は!! いかん!!  点火時期の話だった!! あぶないあぶない(^^;; 

点火時期に何の関係が??





そろそろ、話を戻さないと怒られちゃうかな??


足踏みミシンは回転部分が重い方が、扱いやすいし力強いのでジーンズの重ね縫いも出来ます。
エンジンも同じで回転部分が重い方が扱いやすいしトルクも出るのです。

花火は火をつけるための導火線があります。
火をつけてからジジジと時間を掛けて燃えるので、安全な場所に避難できますね。
エンジンも同じでプラグに点火してから、混合気が燃え広がるのにはある程度の時間が掛かります。
ですので自転車を漕ぐのと同じように、
つまり、ペダルが一番上から少し過ぎたところで力が伝わる様に、あらかじめ早めに(ペダルが一番上より前に)点火を始めているのです。



まあね。
言葉にするとこんな感じですよ。
なるべくイメージしやすい例えを使ったつもりですが、やはり映像には勝てませんね。




この映像は4サイクルですが、考え方は同じです。
ただ、ボートの説明だからなのか?点火時期の表現(進めると遅らせる)が僕らとは逆になっているようですがそこは脳内変換してください。


こんなこと知ってるよ!という人には、グダグダと長い説明だったとは思いますが、
それだけ分かりにくい部分なので、ちょっと長く説明してしまいました。



ということで、エンジンというのは クランク角度が最適なときに爆発のエネルギーを取り出すためにピストンが一番上(つまり上死点)の前から点火を始めるということは理解していただけたと思います。


理解していただけたとして話を進めますね。


いわゆる最適な点火時期(点火タイミングともいう)のエンジンがあったとして、そのエンジンのヘッドガスケットを薄くするなどして圧縮圧力を上げていったとしたらどうなると思います??

燃料というのは面白いもので、そのまま火をつけても燃えますが、ギュウっと圧縮してあげると何倍ものエネルギーを発するのです。
ですので、エンジンは高圧縮が良いとされているんですね。


>いわゆる最適な点火時期のエンジンがあったとして、そのエンジンの圧縮圧力を上げていったとしたらどうなると思います??

の答えですが、いろいろありますけど最初に言いたいのは高回転が回らなくなるということです。
ポンピングロスといいましてですね。
圧縮するために、相当のエネルギーを取られてしまうのでクランクの回りが悪くなって高回転まで回らなくなるのです。
え?ちょっとおかしくない?圧縮したら何倍ものエネルギーを得られるんじゃないの?
と思うかもしれませんが
その燃焼エネルギーは排気ポートや排気バルブが開いた時からマフラーへと抜けてしまいます。
クランクを回す力にはならないのです。
後は足踏みミシンと同じで回転マス(つまりクランクやフライホイールの重さ)で回して圧縮します。

あまりにも圧縮が高すぎる場合は、圧縮できずにクランクが逆に戻されることになり、それがエンジンスタートの時だといわゆるケッチンくらって病院送りになる訳です。
 

つまり、高圧縮を乗り越えてクランクを回せるかどうかは、クランク回転マスにかかっているわけです。

高圧縮にしていくとまず高回転が回らなくなりますが、圧縮が高すぎると動画で説明しているようにノッキングが起きてしまうのです。

つまり、ピストンが上がっていく最中にピストンと燃焼圧力がぶつかってしまい事故になってしまう=壊れるという事になってしまいます。

それを避けるにはどうすれば良いのか?




点火時期を遅らせる。




さぁ! やっとの事でここまできました! タイトルの最後にある  点火時期ですよ!!

ながい…話が長い…話が長いと嫌われますよってね。。。



燃料ってのは圧縮すると何倍ものエネルギーを得られる訳だから当然、圧縮するよね?
圧縮上げたら、燃焼速度が速くなるのでノッキングしないように点火時期を遅らせます。

点火時期を遅らせます。

点火時期を遅らせますって、どうやって??

原チャリの場合、基本的に点火時期は弄れません。
車種によっては点火時期を調整できる物もありますが、基本的には弄れないのです。
社外のCDIに交換すれば点火時期は変更されていますが、どのように変更してあるのかは教えてくれません。
点火時期はセッティングなのですから、そこを秘密にする意味がわかりません。
僕なら純正に比べてこのように変更してあるので、高圧縮エンジンに対応します!など長所を訴えかけますが、、、

レース用マシンはキタコパワーレブRWを使って点火時期をエンジン回転でコントロール出来るようにしてあるので高圧縮でも大丈夫ですが、ストリートマシンは純正CDIを使っています。理由はお客様のほとんどが純正を使っているからです。


ここからの話は、たとえそれが自分が積み重ねてきたものであっても、時にはそれを疑い、あらためて考えなおしたりを繰り返した結果にたどり着いた。そんなお話です。



昔は僕もスパークプラグは#8とか#9を使っていました。
時には#11も使いました。
理由はパワーを上げたら熱価を上げなさいというプラグメーカーの説明による世間の常識がそうだったからです。

今ではフライプレートというクランク回転マスを増やす製品を作っていますが
昔は軽量こそ最強と思っていたので、軽量アウターローター(発電ができるストリート向け)という製品を自分のスクーターに取り付けたかったので、販売していたメーカーに問い合わせたところこんな事を言われてしまいました。

「クランク回転マスを軽量にするとアクセルのツキとカラ吹かしが良くなるだけで、実際に走ると遅くなります。マニュアル車ならシフトチェンジが早くなる利点があるので販売していますが、スクーターには利点がありません。サーキットでアクセルのツキが重要ならインナーローター(発電できないレース用)があるからそれにすれば良い訳です。ですので、スクーター用の軽量アウターローターを再販することはありません」

ガーン!!である。
もう手に入らないことはショックでしたが、遅くなるとは思っていませんでしたし、信じられませんでした。
仕方がないので純正ローターを削ったりして軽量加工なんてことをしていました。

そしてジャイロを弄る様になってからは
レーシングプラグとノーマルプラグの差が分からなかったので純正後期に採用されている#8純正プラグ(安い)を使ってセッティングするようになっていきました。

ボアアップを組むととてつもなく焼き付いたので、そのまま組むと2次圧縮圧力を10kgになるところを、ガスケットを厚くして8kgくらいに設定するようになっていきました。

キャブレターセッティングもシビアになってくるので、メインジェットのさらに上の領域で噴射するパワージェットを後から追加加工したりするようになっていきました。


つまり、これはプラグが#8でぶち込める燃料で冷却が追いつくのは、二次圧縮圧力8kgであり
8kgなら純正アウターローターを軽量化してもポンピングロスが少ないのであまり悪く感じなかったのです。

これがひとつの完成系のように思ってしまったから、後が大変でしたね(^^;;
例えば#6プラグを使ったとしても圧縮圧力は8kgでしょ!とか。

完成形として捉えるのではなく、方程式のように考えればよかったのです。

例えば、

プラグ熱価が#6でぶち込める燃料で冷却が追いつくのは、二次圧縮13kgであり
ポンピングロスが増えるから、クランク回転マスを増やす必要がある。

てな感じです。



僕のマシンはシリンダーヘッドが銅削り出しであるがゆえの圧縮14kgですが
仲間内ではアルミヘッドで圧縮12kgとか13kgとか試しています。
高速道路を含むテストをしていますがトラブルになったことはありません。

知らない人は漠然と へ〜 圧縮13kgとかでも平気なんだー と思うかもしれませんが

これはとんでもない数値という事を知っていただく必要があります。
50mを全開で走り切るドラッグレースでさえ高くて12kg前後です。
ずっと走り続けるストリートとしては考えられない数値です。
ちなみに圧縮比ではなく、圧縮圧力ですから計算上の数値ではなく、実際に圧力メーターでの数値です。
どういう事かというと、
計算上で圧縮比14だったとしても、排気ポートを削って早く排気するようになっていると圧縮工程が減るので
実際の圧縮圧力を測ると10kgだったなんてことが起こるのです。


ですから、圧縮メーターで14kgなんていう数値は、普通だったら走ることもしてはいけない数値である訳です。

ならばなぜ?プラグを#6にした程度(点火時期ノーマル)で普通に走ってしまうようになったのでしょうか?

圧縮12,13,14kgの三台には、フライプレートが付いています。
これが!いままで考えられなかった世界に突入することができた鍵だったのです。


先ほど点火時期を早めすぎたり、圧縮を高めすぎたりするとノッキングが起きると説明しました。

要はピストンが上昇しているのに、燃焼圧力が先に高まってしまい、ピストンを叩いてしまう訳ですから
燃焼圧力が高まるより先に上死点を超えてしまえば良い訳です。
ポンピングロスによりピストン上昇の勢いが弱まっていると、先に燃焼圧力がピストンを叩くので クランク回転マスを増やせば、燃焼圧力より早く上死点を超えていく訳です。

これが点火時期としてお話ししたかった事です。

点火時期とは ピストンが上死点を超えてから燃焼圧力がMAXになるように調整するものであって
そればプラグの点火タイミングを調整してもいいし、ピストンが素早く上死点を超えるように調整してもいい。



今まではプラグに点火するタイミングを変更することだけが点火時期調整という概念でしたが、それが打ち壊された瞬間でした。


そして、クランク回転マスを増やすと回り続けようとする力が増えるので公道にはうってつけですし、何より最高速がUPするので原チャリにはありがたい事だらけなのでした。



あ〜あ やっぱり話が長くなっちゃった(^^;;




先日、宮ケ瀬湖ツーリングに参加してきました。
主催者様、参加した皆さま本当にお疲れさまでした。
とても楽しかったですし、有意義な時間を過ごせました。
ブログではなく実際にお会いしてお話したり、マシンを交換して乗り比べたりすると、見ると聞くとでは大違いってやつでした。
僕のマシンは70劼鯆兇┐覆い肇僖錙璽丱鵐匹貌らないセッティングになっていましたが、それでも宮ケ瀬の峠を上るトルクがありました。
しかし、こういったことは体感していただかないと分からないので、試乗していただけて良かったと思っています。






以上で 排気ポート開口クランク角度と二次圧縮圧力と点火時期 は終わりです。
これは今までにないトルクを小排気量で出していこうという試みの一つです。
まだなにか?可能性が秘められている。
そんな気がしてならないのです。



























コメント
from: しげ   2016/07/23 4:01 PM
なるほど、、サイトウさんので
やってみます(笑)
from: サイトウ   2016/07/23 4:13 PM
まだガスケット抜くことができそうなので、さらに高いところ狙ってみます(^^)
しげさんと(笑)

ただ、そうなると、点火時期が遅い遅いところ言われるノーマルCDIでも早すぎになりそう(>_<)
from: old_kp   2016/07/23 4:34 PM
>しげさん
サイトウさんのは壊しても問題ないのでガツンと上げてやってください。(笑)

>サイトウさん
そこで市販の社外CDIですよ。
今のはだいたい点火を遅らせてあるようですから使えるかもしれませんよ!?
んで圧縮20kgとかにしたら、2ストヂーゼルと呼んであげます(^^)
from: 超ド素人おかっち   2016/07/24 9:41 AM
Xの時は、点火時期云々関係なく(点火時期一切いじってないので)たしかに、圧縮12位でフライプレート2枚だと高速道路の80キロ巡航が一般道の50キロ巡航と同じくらいに楽でした(笑)

キャノは高圧縮以前にまともに走らせる?
疲れず走らせる事で苦戦中なので、まだまだそこまでには(^_^;)
from: ヨシノリ   2016/07/26 4:06 PM
この間は返信ありがとうございました!
小排気量を突き詰めていく。魅力的です。
慣性と冷却、ですね。次なる可能性に期待しています!
from: MK   2016/07/26 7:09 PM
圧縮を高めていくと燃費はどうなって行くのでしょうか?
冷却する為にガソリンを沢山ぶちこむとの事ですが当然、燃費もかなり落ちると思うのですが実際の所どの位なのでしょうか?
僕は燃費も気にしながらジャイロXを、いじっているので...
いきなりの質問で申し訳ないです。
from: 羅貴亜   2016/07/26 7:15 PM
宮ケ瀬に持って行ったXにフライプレート350g入れてみました。
ご指摘のあったハイオクをレギュラーに変えてキャブセットをして排気ポートのカーボンを取ったら別のエンジンになったように快調になりました。
キャノ用のフライプレートも注文しちゃいました。
圧縮14のXはすごかったです、ありがとうございました。
from: old_kp   2016/07/27 2:42 PM
>MKさん
こんにちは!コメントありがとうございます。
燃料冷却をかなりしなければならない空冷は燃費は相当不利になります。
それでも高圧縮にすると効率があがるので多少は燃費が良くなると感じています。
今回の宮ケ瀬ツーリングでの燃費は1L約26劼任靴拭
峠も走っての燃費なのでそこそこ走ったと思いますが、、、
うちにある4ストのキャノピーは1L40勸幣總るので、水冷+インジェクションには遠く及びませんね(^^;;
from: old_kp   2016/07/27 2:45 PM
>羅貴亜さん
こんにちは!先日はお疲れ様でした!
あの後、すぐにいろいろやったんですね!
さすがです(^^)
快調ということでほっとしました。
ジャイロは快適なのが一番ですからね!
高圧縮… やっちゃいますか??(笑)
from: nike   2016/08/06 10:51 AM
いつも楽しく拝見しております。

2STのな考え方で目からウロコな事がいっぱいです。
私は主に二種原付を改造しておりますが、ノーマルで排気タイミング100度くらいですかね。これを高圧縮化して排気ポートの弦長を広げて・・・等と考えました。

いつもなら90度に削って進角が当たり前だったのですが、マフラーとの相性もありますし、色々と難しいですね。
from: old_kp   2016/08/06 3:01 PM
>nikeさん
こんにちは!
コメントありがとうございます(^^)
チューニングの仕方に正解はないと思いますが、一つのやり方にこだわる必要もないと思っています。
マフラーがノマフ系なら90度排気でもOKですし、
逆にレーシングチャンバーの時は100度排気というような考え方がストリートで乗りやすいと思います。
from:   2016/08/13 12:29 AM
横入りですみませんが、教えてください。

羅貴亜さんとのやり取りの中でハイオクをレギュラーに変えてとありますが…。

レギュラーに変更する理由が知りたいです。
また、高圧縮時でもレギュラーで大丈夫なのでしょうか?

from: old_kp   2016/08/13 10:43 PM
>雅さん
こんばんわ!
コメントありがとうございます(^^)
良く聞く話でレギュラーガソリン仕様でもハイオクを入れたほうが良いというのがありますが、
これはほとんどの場合エンジンに良くないのです。
ハイオクとは簡単にいうと燃えにくいガソリンなんです。
ですから、高圧縮やターボエンジンなどは燃えやすいレギュラーだとノッキングを起こすのでハイオク仕様なんですね。
ということは普通のエンジンに燃えにくいガソリン(ハイオク)を入れると燃えにくいのでうまく燃焼できずカーボンが溜まりやすいという症状が出るのです。
これは割と有名な話で、ドクターSUDAさんも昔からそのように説明されています。

では、実際に高圧縮とはどのようなエンジンなのか?
4サイクルエンジンは、ノーマルエンジンでもハイオクを入れると体感できるレベルで効果が出ることがあります。
とくにMT車だとハッキリと分かります。
高いギヤのままアクセルを踏み込んだりできる(ATは勝手にシフトダウンしてしまう)ので、ノッキングが出やすい状態にトルクUPしているのが体感できると思います。

しかし、2サイクルは正直 体感できるレベルで変化を感じたことはありません。
どちらかと言えば、燃えにくいハイオクを入れると調子が悪くなります。

そして、圧縮圧力を13以上にした時にレギュラーからハイオクに変えた時はものすごくハッキリと違いが出ました。
どうも、2サイクルは圧縮圧力を13近くにしないとハイオクは効果を発揮しないという事がわかってきたのです。


つまり、高圧縮とは4サイクルはノーマルエンジンや点火時期を早めたエンジンでもハイオクの効果は体感できるのでハイオクエンジンには当然ハイオクがよいのですが

2サイクルは少なくとも圧縮11以下はレギュラーの方がよいとなります。
ほとんどの2サイクルは圧縮11以下なので、レギュラーで十分ということになります。


空冷2サイクルの場合はストリートでは圧縮10以下がほとんどなので、レギュラーにしたら抜群に良くなったという訳です。


他になにか分からないことはありますでしょうか?

from:   2016/08/17 7:48 PM
返答ありがとうございますm(_ _)m

圧縮圧力11以上からハイオク_| ̄|○
ノッキング対策でハイオクを入れてたんですけど…です。

プラグの熱価の話だったり、常識が覆さえたり色々難しいけど勉強になります。
ありがとうございますm(_ _)m
from: old_kp   2016/08/18 9:58 PM
>雅さん
こんばんわー
仲間内での出来事ですが、圧縮12でハイオクにしたら調子が悪くなった車両がありました。
本人は調子が悪いからとレギュラーに戻しましたが、憶測ではありますが、その車両はキャブがかなり濃いめだったので、燃えにくいハイオクにしたら 
濃い+燃えにくい=カブリ気味 
になったのではないか?と思います。
また、何かわからない事や疑問に思ったことがありましたら、いつでも聞いたくださいね。
分かることだけはお答えします(^^)
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