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パワーアップす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上がるようになるうえ、エンジンフィーリング向上や燃費向上にも働きます。パワーアップさせるブローバイ経路のつくり方を解説します。

 

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

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とエンジンパワーのロスが大きくなります。

 

クランクケースの内圧が高まると、吸気行程ではピストン降下運動を妨げるうえ、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します。圧縮と排気行程では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。

 

エイプ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、実用領域の4〜5,000rpmではブローバイガスはほどんど吸引されません。レブリミット付近まで回してようやくコネクションパイプ内の負圧で吸引されます。

 

おまけにノーマルのパイプ径はともかく、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。

 

改善方法

改善ステップ1

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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吸引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。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、破損しない程度に拡大することでも、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

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くの字ジョイントパイプを取り払って、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。できるなら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でのレスポンスが鋭くなりました。ただしトルク感に欠けます。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りました。高回転はパンチがなくなります。

 

原因はおそらく、燃調の変化によるものに加え、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ました。

 

コネクティングパイプにホースを直接差し込む方法は、50ccエンジンでは性能過剰のようです。100ccエンジンやボアアップエンジンではこちらの方がマッチするかもしれません。

また、コネクティングパイプ内でのホースの突き出し量によってもエンジンの調子が変化します。

 

 

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。

 

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

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。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です。

 

しかし、上手くマッチングさせることができれば、必要とする回転域のエンジントルクをアップさせられます。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。

 

さらに、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、エンジンフィーリングのアップが期待できます。

 

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。

 

内圧コントロールバルブを使うことでブローバイを排出させるけれども、外気の吸入させないようにすることで、クランクケースの内圧を負圧に保ちブローバイによるエンジンロスを低減させるカスタムパーツです。

 

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ロスが発生するものと思われます。

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が必須です。

 

また、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。

 

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。

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、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有害なオイルミストを撒き散らすことになります。

フィルターを追加するとそれだけ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環境問題の観点から厳禁です。

 

ブローバイ経路改善でパワーアップのまとめ

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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です。

 

 

↓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。

シールド式ブローバイ還元装置を採用する、古い小排気量単気筒エンジン向けの装置を開発しました。全域でトルクアップが可能です。

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