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空冷エンジンの油温対策について(HyperMotard)

  • 2014-04-16 23:04:50 (Wed)
  • カテゴリ:バイク
以下はHyperMotardの油温対策について、思い浮かんだことを書き殴ったもので
まったく詰めていない下書きである。

とか言っているが
自分用のメモと称して、どなたかの意見があれば
パクリたいので、ぜひご意見をコメントされたい

なお、どこぞの研究論文として公表するときは
いただいた意見を明記するつもりであり、捏造とか言われないようにする(笑)
なので、研究成果を取り下げるつもりはない!

--------------------------------
Ducatiの油圧計をどこに取り付けるのか?
そもそも本来の油圧は、何が正常値で、どこで計るべきなのか?
純正の油圧センサーはクランクケースについている
あれは何を計っているのか?

○エンジンオイルの役割は、エンジン内の摩擦軽減と冷却

このオイルの仕事は、圧力が必要なのではなく、量が必要なのだと思う
必要な量のオイルを、必要な場所に送るために圧力が必要になっている
きっとそうに違いない

油圧を考えるとき
ゴム風船に水をたくさん入れた絵を想像してみると

水で膨らんだゴム風船は、元のサイズに戻ろうとする
風船の空気口は、ほぼ一定の口径を保っており
これをほどいてやれば、風船内の圧力で、中の水が勢いよく出てくる

しかし、風船がだんだんとしぼみ、「圧力」が下がると
風船の口から出てくる水はその量が減ってくるのが分かるだろう

一定の口径の出口から、同じ量の水を出し続けるためには
つねに何らかの圧力が必要なわけであり、この圧力の元がバイクのオイルポンプである

さて、先ほどは風船に水を入れた場合の例を示した
水は非常に安定した流動性を示すが
実はエンジンオイルはそうではない

冷たければ流動性は悪くなり、温まれば流動性が高まる
さらに熱くなると、流動性は高まるが、
ねばりが無くなり潤滑性能の点で問題がでてくる

風船の中の水が氷だったら、流動性はゼロ、つまり流れない
水蒸気だったら?エンジンオイルのたとえには適さないが
必要な潤滑機能をもたない「オイルガス」をエンジン内にめぐらしても
意味がないどころか、危険である


○さて、これまで、「一定の口径」と片づけてしまっていたが

いわゆる送油のための抵抗について考えてみる
これも油送の全体においては各部位により抵抗値が違うはずだ


高層ビルの水道をイメージしてほしい
ほとんどの高層ビルでは、その屋上など上部に水のタンクを装備している

というのも、水道局が送水のために送る水圧は、あくまでも家庭の蛇口で水が出ることを想定しているわけであって、10階建ての屋上でしっかりと水が出るほどの圧力は想定外だからだ

高層建物では、こうした高層階での水の確保のため、自身が水道設備を備えている
具体的には、水道局から送水された水を、その通常の水圧で充分に安定して得られる位置に(庭先や地下に)一次の水をためる受水槽を設置
これをポンプで高層階に設置した二次の受水槽に組み上げるのである


話が前後してしまうが
必要な水の量を送り出すために、水の送り元で一生懸命圧力をかけても
配管の細さや長さ自身が抵抗となったり、(実在するかは知らないが)
配管内の錆を除去するフィルターを各所に設けていれば、これも抵抗になり
その先の圧力は低下してしまう、つまり、必要な量の水が届かない


○エンジンオイルの経路を考えてみると
水道管にあたるクランクケース内の管路や、オイルクーラーのオイルホース
この口径や長さが、水道送水システムにおける抵抗に見立てることができる

バイクのオイルを循環する仕組みでは、あくまでも想像であるが
オイルパン→ストレーナー→オイルポンプで汲み上げ送出(ここが最高圧)→オイルクーラー→フィルター→(潤滑や冷却が必要な最終目的地)クランクケースやヘッド周り→オイルパン、ではないか

くどいようであるが、潤滑や冷却が必要な最終目的地では、圧力は必要ない
そこに求められるのは必要な量であり、圧力を測定することに意味がない

ここでは、クランクケースやヘッド周りで使い終わったオイルが、オイルパンに落ちるわけだから、オイルパンで油圧?は計る意味がないのが明確に理解できる

また、この経路から見れば、オイルパンはひと仕事終えてきたオイルの最もセンシティブな状態、つまりエンジンの温度を知る最良の場所であることが分かる

そんな理由から、多くのDucatiユーザーがオイルパンに位置するストレーナー内に油温センサーを後付しているのかもしれない


○さて、ここではすべての送油経路を直列的に表現したが

実際にはもう少し観察が必要だ
Ducatiのパーツリストを見てみると、オイルフィルターに何かの弁があることがわかる

実はこの弁、フィルターが何等かの理由により、オイルを流せなくなった場合のバイパス機構となっている
油圧により板バネが動き、フィルターがバカになってしまったら、中を通さない仕組みだ

ご存じのとおり、オイルは潤滑と冷却のためには欠かせないものであり
たとえ一時であっても、オイルが無くなればエンジンは即死だ
#実はそうでもないんだが(笑)
こうしたフェールセーフは必要である

そう考えてみると、実は先ほど例示したオイルの経路にも何らかのバイパスが施されているんではないかということも想像できる
つまり、オイルの経路に何らかのバイパスがあって、並列構成となっているのではないか

純正や後付のオイルクーラー自身には、先ほどのオイルフィルターのような安全弁の存在が確認できない
オイルクーラーが詰まった、オイルクーラーホースが切れたとたんにエンジンが即死した、では困る


○また、今回示した直列システムでは、その最後に、必要な場所として、クランクケー

スやヘッド周りとして同列にやっつけてしまったが
実は必要なオイルの量はそれぞれに違うため、これを調整する仕組みが存在する

クランクケースでは、それこそ冷却潤滑のために大量のオイルが必要なのにくらべ、
ヘッド周りのそれはより少ない量で良いとされるらしく
ヘッド周りへのオイルの送路にはこれを調整する細いリングが埋め込まれているらしい

これにより、ひとつの送油経路から枝分かれに分岐を刺せた際、必要量の調節を、経路の抵抗(リングの径)で調整しているとのことである


○さて、ここまで書いてきてすでにお分かりかと思うが
オイルを必要とするクランクケースやヘッド周りは、オイルの量が確保したいだけであって油圧は必要ない

しかし、必要なオイルの量を計る仕組みが複雑なので、油圧でこれを想像するしかない
その油圧を計るのであれば、消費地の直前がベスト
であれば、クランクケースとヘッド周りにより近いところといえば...

クランクケースに後付で穴をあけるのは現実的でないことを考えれば
先ほどの直列の例示でいえば、オイルフィルター内か、オイルクーラーホースあたりがベストということになるが
純正の油圧センサーがオイルポンプの出口についている(のではないか)のと比較して、ほとんどその優位差がないとも考えられる

まぁ、実在するかは別として、オイルフィルターにアタッチメント方式
(一眼レフカメラのレンズアタッチメントのような)の油圧センサーが理想

また、実在するものとして、オイルクーラーの戻りオイルホースにアタッチメントをつけて、或いは、オイルホースアタッチメントの代わりに、サーモスタットブロックをつけて、その戻り側に油圧センサーをつけることに、若干のアドバンテージがあるのかもしれない

ちなみに、油温センサーをストレーナーに取り付ける例を示したが
サーモスタットブロックを取り付け、オイルクーラーへのエンジンからの送りオイルホースに油温センサーを取り付けた場合、両者の差は、間にオイルポンプがあるだけなので大差はないのではないかと考察する


○以上のことから
オイルクーラーホース上に油温センサー、油圧計を増設することには一定の効果があるものと推測するが、単にそれぞれのセンサーアダプターを増設するよりは、同時にサーモスタットブロックを増設することがより効果的ではないかと考える

具体的にはエンジンからオイルクーラーへの送油ラインに油温計
オイルクーラーからエンジンへの戻りの送油ラインに油圧計ではどうか
これを同時に実装できるのが(4輪用ではあるが)APPのマルチサーモブロックである

なお、サーモスタットの増設には、当然にオイルラインへの新たな抵抗を設置することになるわけであり、必要な油圧の確保が気になるところであるが
この点についての必要数値がHyperMotardにおいてどのぐらいなのか
また、サーモスタットの抵抗がどのぐらいなのかが公表されていないので不明である

施行不良による油断以外は、オイルが全く流れないことは想定しにくいところであり
「つけてみてダメならはずせばいい」という人柱作戦が必要か(笑)


○課題
ただし、この作戦に着手する前に解決しなければならない課題がひとつある
純正の油温計の動作不良の原因究明である

というのも
今回の計画を検討するに至った最大の問題は
エンジンを始動してすぐに120度を示したり
エンジンがオーバーヒート症状を示しているのに90度を表示する油温計の不具合があっ



これまでは単にセンサーの経年劣化と決め込んでいたが
とあるページで新たな疑問が生じたのである

そのページでは「あとづけオイルクーラーの設置にかかる検証」を行ったものであったが
オイルクーラーのホースの取付位置が左右上端、左右下端、サイドの上下などの位置の
違いにより、

オイルクーラー内部に空気が溜まり、適切な冷却が行われない可能性を示していた
IMG_1514.jpg

また、オイルクーラーの構造において、もっとも冷却力があるクーラー前面と、後面では、油温が下がらない後面におけるオイルの流動性の高さから、充分に冷却されないオイルが流れやすいので、オイルクーラーをいたずらに厚くすることに効果が少ないなど、実に理屈に合った説明が列記してあった


○どんな具合

HyperMotardの純正オイルクーラーも、現在取り付けているNCRの多段オイルクーラーも
その油温計はオイルの戻りホースの上部にある
ただでさえ「冷えた」オイルを計る位置にあるのだが

仮にオイルクーラー内に空気が溜まり、あるいは目詰まりにより本来の油温を計測することができない状態であれば
その原因を究明し対策しない限り、サーモスタットを増設しても意味がない
#正しい油温を計ることは可能になるが、冷えないオイルクーラーのままということ

オイルクーラー内に空気が溜まりが見られるのであれば、上部にブリーザーバルブのようなもので空気抜きをするし
目詰まりであれば、オイルクーラーを定期的に取り外してフラッシュするしかない
そのいずれでもなく、単に発熱量に対する冷却能力不足であれば
更なるオイルクーラーの増設(この場合必要な油圧の確保も)考えなければならない


○なお、非常に楽観的な話をすれば

多段オイルクーラーに換装したのち、なお不足する冷却力対策として
取り外したオイルクーラーを上下反転させ、水平側ピストンヘッドの下回りに
自作ブラケットで増設する勇者の例もあり、一定の成果があるとの報もある

σ(゚∀゚ )ワタシも非常に楽観的な人間であるから
「オイル?つないでみて、チロッとでも出ればいいんじゃない?」
って、そんでいいのか?(笑)

( ̄ー ̄)/~~ジャ
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