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パワーアップさせるブローバイ経路チューニング【0円カスタム】

ブローバイガスによるクランクケース内圧上昇はエンジンパワーをロスさせます。しかし、これはちょっとした改良で改善させることができます。

その結果、エンジントップエンドでの最高速が1〜2km/h上がることを確認できました。エンジンフィーリング改善や経路やホース内径を上手く調整することで燃費向上も期待できます。

パワーアップさせるブローバイ経路のチューニング手法を解説します。

目次

 

ブローバイガスとは

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ブローバイガスは、ピストンリングの隙間から漏れ出すガソリン燃焼ガスと、気化したエンジンオイルの混合ガスです。

ピストンリングを吹き抜けた高温高圧のブローバイガスは、クランクケース内に留まり内圧を上昇させ、過剰なブローバイガスは油温上昇やエンジンパワーロスを引き起こします。

そのため、エンジンには環境に有害なブローバイガスを吸気負圧で吸出し、再度エンジンで燃焼させるブローバイ還元機構によってクランクケースの内圧が高まり過ぎないようコントロールされています。

 

パワーロスのメカニズム

ピストンリングから吹き抜けが多かったり、高回転を多用しているとブローバイガスが過剰になり、クランクケースの内圧が高まることでエンジンパワーがロスします。

クランクケースの内圧が高まると、吸気行程時や燃焼行程時のピストン降下運動を妨げるうえ、吸気行程時にはピストンリングの隙間から燃焼室に圧力が漏れ出し、わずかとはいえ充填効率が低下することも考えられます。

圧縮と排気行程ではクランクケースの圧力がピストン上昇動作を助けるものの、総合的にはマイナスに作用します。

また、ブローバイガスに含まれる未燃焼ガスはエンジンオイルを希釈し、酸化を促進させ、燃焼によって生じる水分混入が過剰になるとクランクケース内で撹拌されオイルラインを詰まらせることもある乳化物質がつくられます。

エンジンにとってさまざまな害悪をなすブローバイガスは積極的に抜いてやることが大切です。

ブローバイガスとは?ホース経路の見直しでエンジンオイルの乳化を解消! - エイプ@ログ

バイクのブローバイ還元システムは簡易的なシールド式

多くのバイクのブローバイ還元機構は、外気吸入と内圧排気を1系統のホースで行なうシールド式(シールドタイプ)と呼ばれる構造です。

ブローバイホースはエンジンからキャブレター前のコネクションパイプをつなぐように配置され、ブローバイガスの発生量が多くなる高回転になるほど、吸気負圧が高まり、効率的にブローバイガスを吸引できるようになっています。

しかし、実際のブローバイガスはピストンの上下にあわせてホース内を行ったり来たりするだけで、やや高めの回転域を保ったとしてもブローバイガスはほどんど吸引されません。

シールド式はレブリミット付近まで回してようやく高まったコネクションパイプ内の負圧で吸引されます。

エイプのノーマルのパイプ径は細いうえ、とくにパイプの接合部の細さが目立ちます。高回転域であっても効率的ブローバイガスを吸い出せているかといえば疑問です。これを改善するためには、ブローバイ経路を見直す必要があります。

エンジンを高回転まで回した後しばらくエンジンの調子が良くなる気がするのは、燃焼温度が上がってスパークプラグに付着したカーボンが燃え切るほかに、高回転までエンジンを回したことで一時的にクランクケース内圧が下がることも関係していると思われます。

ブローバイを詰まらせないホース経路! オイルセパレーターやオイルキャッチタンクの取付位置を見直そう - エイプ@ログ

 

ブローバイガス流路の改善方法

改善ステップ1:ジョイントパイプ内径の拡大加工

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ブローバイホースのボトルネックになっているのは、コネクションパイプとブローバイホースをつなぐジョイントパイプです。この、くの字型のジョイントパイプは内径が3mmしかありません。

くの字のジョイントパイプをドリル刃を使って3.5mmまで拡大させることでブローバイガスの排出効率を上げることができます。

加工の際は、ジョイントパイプの破損に注意しながら、3.2mm→3.5mmの順番に徐々に拡大しましょう。これ以上拡大するとジョイントパイプの破損を引き起こし、ブローバイガス漏れを誘発させる恐れがあるため、肉厚から3.5mmが上限と思われます。

加えて、ブローバイホースの途中に備わるオイルセパレーターの出入口を、破損しない程度にテーパー加工を施すことでも、わずかに効率アップが狙えます。

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インプレッション

全回転域でエンジンが軽やかに回るようになります。正確な計測ではないものの、この加工だけでも最高速で1〜2km/hの向上が体感できました。

 

改善ステップ2:ジョイントパイプを取り払う

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抵抗となる「くの字ジョイントパイプ」を取り払うことで、経路の流量を確保できるようになります。

ジョイントパイプを外した後には、外径9mmの耐油ホースをコネクションパイプ突っ込むだけです。隙間から外気が入らないようにタイラップなどできつく差し込み口をとめましょう。

使った耐油ホースはホームセンターでメーター売りされている安価なホースです。熱がかかる部分でも常にオイルに浸る部分でもないため安価なもので十分。用意出来るのであれば、負圧に耐えられる硬いホースがベストです。

インプレッション

常用回転数の4,000〜6,000rpmでエンジンがさらに軽やかに回り、レスポンスも鋭くなりました。スロットルオンした瞬間のギクシャク感や、エンジンブレーキの効きが穏やかになったようにも感じられます。

ただし、全ての回転域でトルク感には欠けます。高回転はわずかにパンチがなくなりました。また、アイドリング回転が大きく下がり、低回転域ではやや回転が不安定になっています。

この原因は、おそらく燃調の変化に加え、クランクケースの内圧が下がりすぎたことでピストン隙間からの吹き抜けが増えて圧縮比が低下しているものと思われます。

それを証明するかのように、施工前よりも冷間始動時キックペダルが明らかに軽くなっていました。またエンジン始動性も著しく悪化しています。

クランクケースの圧力が低下したことで、混合気の吹き抜け量が多くなり、充填効率が低下している可能性も考えられます。

ブローバイガスは高回転では積極的に抜いてやりたいものではあるものの、ピストンスピードが低くブローバイの発生量も少ない低回転では、むしろクランクケース内圧を高めた方がトルク確保には有効のようです。

加えて、断定はできませんが、この方式に変えたことで燃費性能が5%ほど低下していることも確認しています。

いずれにせよ、コネクティングパイプにホースを直接差し込んでブローバイ経路を拡大する方法は、高回転域は気持ちよくエンジンが回るようになりますが、50ccエンジンでは性能過剰のようです。

ブローバイガスより多く発生する100ccエンジンやボアアップエンジンなら、こちらの方がマッチするかもしれません。 

ブローバイの抜きすぎにも注意

ブローバイガスに含まれるオイル分や水分が混合気に混ざりこむことで高回転での燃調が変わる場合があります。高回転域で極端に燃調が薄くなるとエンジンブローの危険性が高まります。

また、1万回転以上のように設計を大きく超える回転数になると、クランクケース内圧が下がりすぎて不具合が発生する恐れもあります。

そのため、ジョイントパイプ加工をして様子をみてから、ジョイントパイプ撤去へと段階的に手を加えていくことをおすすめします。 

エンジンの使い方に合ったベストなセットをみつけましょう

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ブローバイ経路のチューニングは、ストローで飲み物を飲む行為に似ています。ストローが細く長いほど抵抗となり、より強く吸い込む必要があります。

反対にストローが太すぎると、どれほど強く吸っても飲み物は口に届きません。

エンジン排気量や使用する回転数によってベストなセットは変わります。一般的に排気量が大きくなるほどブローバイガスの排出量は多くなり、高回転になるほど吸い込む力は強くなります。

このようなブローバイガス経路の変更による変化は、ピストン上下でクランクケース内積が大きく変動するうえ、爆発サイクル以外のサイクルはその慣性でのみ作動する単気筒エンジンがもっともわかりやすいエンジンです。

ただし、今回の実験にあたって色々試した結果、セットの違いによる効果範囲(回転域)は以外と狭いことがわかりました。

また、配管を太くしたり抵抗をなくせば効率がアップするというほど単純な仕組みではないことも分かりました。

全域でパワーアップさせるにはノーマル+α程度の加工にとどめておくのがベターのようです。

しかし、パイプ内径や絞り具合などを上手く調整できれば必要とする回転域のエンジントルクを狙ってアップさせることもできそうです。

よく使う回転数でもっともトルクが出るようにセットできれば燃費性能を向上させることもできるでしょう。

適度なブローバイ配管に調整することで、燃焼行程とその他の行程のピストン速度差が少なくなるため、単気筒エンジン特有の振動のうねり(1サイクルあたりの回転ムラ)が低減され、内圧コントロールバルブを装着したときのようなエンジンフィーリングのアップも期待できます。

 

ブローバイが抜けづらくなるカスタム

パワーアップを謳われるカスタムパーツでも、バイクの速度域やエンジン回転域では逆にパワーロスを引き起こす場合があります。クランクケース内圧に関わるカスタムについて解説します。

クランクケース内圧コントロールバルブ

ブローバイホースの中間にかませて使う『クランクケース内圧コントロールバルブ』は、ワンウェイバルブに似た構造のバルブです。ワンウェイバルブとは、流体を一方向にしか流さない構造の逆止弁です。

内圧コントロールバルブを使うことでブローバイは排出されるものの、外気が吸入されないため、クランクケース内を適度な負圧に保ちブローバイによるエンジンロスを低減させられるカスタムパーツです。

バルブに備わったバネのより低回転域はクランクケース内は正圧となってブローバイガスの抜けすぎを防ぎ、ブローバイガス量が増える高回転域ではクランクケースを含むブローバイ経路全体が負圧に保てる理想的なパーツといえるでしょう。

ただし、絶対的なブローバイガスの排出量は低下してしまうため、高回転域ではある程度の駆動ロスが発生。また、経路全体が負圧になるため、変形を抑えられる硬いホースの使用も必須条件です。

最大の懸念点は、ブローバイホース内はオイルと水が混在して撹拌されるため、マヨネーズのような半固形状の乳化物質が発生しやすい環境をつくってしまうことです。

乳化物質によって内圧コントロールバルブが詰まると、行き場を失ったブローバイガスはエンジンのシール部から漏れ出そうとするため、同時にオイル漏れを引き出す恐れがあります。

内圧コントロールバルブの欠点解消【新開発ブローバイガス還元装置】クランクケース掃気でトルクアップ - エイプ@ログ

 

高効率エアクリーナーおよびエアクリーナーなし

吸気抵抗の少ないエアフィルターや、そもそもエアクリーナーを装着していない場合は高回転域での吸気効率が向上する一方、高回転域ではブローバイ吸引効率が低下します。

吸気抵抗が少ないほどそれだけスロットルを開けてエンジン回転数を高めなければ吸気経路内の負圧が確保しづらくなるため、ブローバイガスの吸引効率は低下します。それはクランクケース内圧の上昇を意味します。

エアクリーナーを高効率化したとしてもブローバイ負圧を十分に確保できなければ、クランクケース内圧の観点では、エンジン効率が低下していることになります。

つまり、ブローバイガスを吸い出す要となるスロットル手前の吸気負圧を無視しては、せっかく高効率のエアクリーナーに交換しても、その性能が発揮しきれていない場合があるということです。

純正エアクリボックスでパワーフィルターを超えろ!【高性能ラムエアフィルターで吸気音対策】自作エアクリーナー - エイプ@ログ

大気開放

ブローバイガスの大気開放は、中回転域では軽く吹き上がるようになるものの、低回転のトルクは細くなり、ブローバイが多量になる高回転域では負圧でガスを効率的に吸引できず、かえってクランクケース内圧が上昇しパワーをロスしている恐れがあります。

ブローバイガスを大気開放すると、ピストン降下時の加圧で発生する抵抗も、ピストン上昇時の負圧で発生する抵抗も低減できるように思えますが、実際には、気体には弾性があるため、ブリーザーパイプ内での気体流動はピストンの動きとは同期しません。

複数箇所から排出させるか、よほど太いホースを使わなければ、やはりロスが発生します。

オイルキャッチタンクをつけたとしても、フィルターなどを追加するとそれだけ排出効率が下がるため本末転倒です。

燃調に影響を与えない効果としては大気開放をする意義はありますが、そもそも大気開放自体が有害なオイルミストを撒き散らすことになるため、環境問題の観点から厳禁です。

 

まとめ:ブローバイ経路改善でプチパワーアップ

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オットーサイクルの市販エンジンの熱効率は高くとも現状40%強です。それ以外の燃焼エネルギーは摩擦やポンピングロスによって熱損失や圧力損失によって、その大部分が失われてしまします。

ブローバイガスによるクランクケース内圧上昇も圧力損失に含まれ、原付バイクの少ないエンジンパワーをロスさせます。

パイピングの細かな加工など、メーカーではコストの制約から手をかけられない部分の改善は、わずかではあるもののデメリットなくエンジンパフォーマンスをアップさせられます。

また、ブローバイホースの配管を排気量に応じたものに変更したり、特定の回転域に最適化することで、バイクを使いやすくチューニングすることも可能と思われます。

 

↓こちらは、エイプのエンジンを長持ちさせるブローバイ経路方法の紹介です。もちろんこの記事で紹介した加工と併用できます。

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↓燃費やエンジンフィーリングの改善が目的であれば、ベルハンマーやスーパーゾイルのような金属表面改質潤滑剤が自信をもっておすすめできます。

 

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