ブログパーツUL5 ジムニーで二時間耐久レース エンジン壊れて10 フリクション低減 | 別冊!レース参戦記 
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  • 2014.03.10 Monday
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ジムニーで二時間耐久レース エンジン壊れて10 フリクション低減

JUGEMテーマ:車/バイク

 せっかく、エンジンをオーバーホールするのですから、何か面白実験をしなければ気が済みません。お決まりのポート研磨や段付きの修正は実行しました。ボアアップ?軽自動車枠にこだわってますので排気量アップはできません。


 だったら……、地球環境とお財布を考えながらエンジン性能を最大限に発揮できるフリクションロスの低減に決定!
 エンジン各部の躍動面に潤滑剤で有名なモリブデンをコーティングして摩擦を低減させます。既に自動車メーカーでは、ピストンのスカート部にモリブデンを打ち込み大幅なフリクション低減効果を得て燃費向上を図っています。
 ここで、ピストンのスカート部がどのようになっているかを見てみましょう。
スカート傷
 ピストンスカートがシリンダー内部と当たり傷が付いたのがはっきりと分かりますね。
 
 素人整備では自動車メーカーのように「モリブデンを打ち込む」ことは出来ませんので、ピストンにモリブデン入りのスプレーを吹きかけて加熱乾燥させます。
 どのような物なのか、上の写真のピストンで実験しました。
焼き上がり
 ピストン以外にもコンロッドとピストンピンにもスプレーして加熱しました。
擦った
 ピストンの下部を指で擦ったところ、モリブデンが剥げてしまいましたが、傷の内部にはモリブデンが残っています。モリブデンの付いた親指と人差し指擦ったところ、非常にツルツルした感触でした。指紋の内部に入り込んだモリブデンが摩擦を低減させたのでしょう。ピストンピンは、モリブデンをコーティングした分の厚みでピストンとのクリアランスが無くなり動きが渋くなってしまったので布で拭き取ったところ、モリブデンコーティングが剥げ落ちて無くなってしまいました。モリブデンコーティングの密着性は強力ではありませんでしたので効果は???ですが、モリブデンコーティングは自動車メーカーでも実施しているので、効果あり!と信じて様々な箇所で試してみます。
 
 モリブデンコーティングした部品

 コンロッドピストン
 ピストンスカート部
 傷が付く場所で自動車メーカーでも実施していますので、今回の実験のメインです。
 コンロッド側面
 コンロッドは若干左右に動きますので、ピストン及びクランクシャフトに接する側面部分をモリブデンコーティングしました。メタル部にもしようかどうか考えましたが、メタルは繊細なものなので、今回は見送りました。
 カム
 カムシャフト及びロッカーアーム
 カムシャフト全体をモリブデンコーティングしました。回るカムと押されるロッカーアームは直に接触しているだけにフリクションが大きいからです。カムとロッカーアームの間にベアリングを入れている自動車メーカーもあります。カムと支持しているホルダーの潤滑にもモリブデンが寄与することも狙ってます。
 吸気バルブ
 バルブも上下に動いていますので、軸の部分にモリブデンをコーティングしました。使用したモリブデンの耐熱温度が400度のため、排気ガスにさらされる排気バルブには使用しませんでした。(排気バルブの軸が何度になるか知りませんが……)
 オイルポンプ
 オイルポンプ
 オイルポンプの構造は、内側の歯車が回転して外側の歯車に回転を与え、内側の歯車と外側の歯車の隙間にオイル入れて追い出します。追い出されたオイルは圧力が加わり各部分に供給されます。オイルの圧力が高くなると、バネの力で閉じていたリリーフバルブがオイル圧力で押されて開きオイルを逃がして適正な圧力でオイルを供給しています。リリーフバルブはバネの力で閉じていますので、バネにワッシャーを入れてバネ圧を高くして供給圧力を純正より若干高めにする加工もしました。
 歯車が常時回転していますので、歯車間の隙間を埋めてオイルが効率良く押し出すのと回転部分の抵抗低減を考えてモリブデンコーティングしました。

 これらを、奥様の協力のもとガスオーブンレンジに入れて、150度で30分加熱します。オイルを完全に脱脂しておかなと、焦げたオイル臭で部屋中が「くさ〜い」です。実験済みです。ハイ
オーブン
 「チーン」と鳴ったら出来上がり!

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  • 2014.03.10 Monday
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コメント
それにしても日立金属の高性能冷間工具鋼SLD-MAGICのトライボロジー特性は凄いですね。数ヶ月前の、日刊工業新聞社の「プレス技術」で読みましたが、微量の油を塗ったセミドライ状態で、摩擦させると先端技術のDLCのような自己潤滑性(摩擦係数が下がる)が出るなんて。耐摩耗性もたかいのでコーティング費用分コストパフォーマンスがよく、耐荷重能も相当応力で2500MPaと高強度でベアリング・金型などのいろんな機械の転動・摩擦・摺動部品などの機械要素に使えそうだ。まさにノーベル賞級の発明だ。
  • 塑性加工業
  • 2013/07/15 6:31 PM
それにしても日立金属製の高性能冷間工具鋼SLD-MAGIC(S-MAGIC)の自己潤滑性の評価が高い。塑性加工金型のカジリを防ぐメカニズムが最近わかったようで、摩擦面に吸着している微量なオイルを自動的にナノベアリング状の結晶へ変換されるとのこと。耐カジリ性(耐焼付き性)の指標であるPV値も通常の鉄鋼材料の6倍と世界最高水準と報告されている。
 これはどういうことかというと、例えば自動車のエンジンや動力伝達系部品のしゅう動面積を1/6にすることを意味し、大幅な軽量化による低燃費化が期待できることを意味している。トライボロジー技術にはまだまだ発展する物理・力学的な未知が多いように思われる。
  • エンジンダウンサイジングウォッチャー
  • 2014/08/08 5:41 PM
 オイルコーティングの新理論、CCSCモデルは反響がでかいですね。ネット上の情報ではいかにもダイヤモンドに潤滑性があるように言及するものが多いがこの理論はそれをキッパリと否定しているところに好感が寄せられているのかもしれません。エンジニアの常識としてダイヤモンドは研磨剤であり潤滑剤ではないというのが一般的認識ですから。
 あと国産エンジンのダウンサイジング化が叫ばれているのも盛り上がりの一要因かもしれません。
  • トライボケミカル
  • 2014/11/10 8:29 AM
 そのメカニズムはCCSCモデル(炭素結晶の競合モデル)といって、すべりの良さばかりでなく、摩擦試験データのバラツキが信頼性工学で言うバスタブ曲線になることや、極圧添加剤の挙動、ギ酸による摩擦特性の劣化挙動など色々と説明ができそうなトライボロジー理論らしいですね。トライボロジー関連の機械の損傷の防止、しゅう動面圧の向上設計を通じた摩擦損失の低減、新規潤滑油の開発など様々な技術的展開が広がっていきそうですね。
  • 鍛造金型屋
  • 2015/07/13 5:23 PM
 コーティングなんかより優れものですね。おいらもピストンリング2ピースにしてもガンガン走る改造をしているが、その鍵はSLD-MAGIC。本当に優れもの。
  • 走り屋
  • 2015/08/24 8:05 PM
 とにかくピストンスカートがもっと耐久性があがるのでは?
  • アルミ凝着に困っている
  • 2016/12/11 10:46 PM
 現在の機械構造材料の最大のネックは摺動面。
いくら機械的特性(材料強度・硬さ)が高くても、材料というものは摩擦に弱い。
そのため潤滑油が存在する。しかしながら、それでも弱いので
コーティングをする。
しかし、日立金属が開発した自己潤滑性冷間ダイス鋼SLD-MAGICは
コーティングレスで摩擦に強いことが特徴。そのメカニズムは
潤滑油と特殊鋼が相互作用を起こし、グラファイト層間化合物
(GIC)という高性能な潤滑物質を作るためであることが、日立金属技報
2017で公表された(炭素結晶の競合モデル;CCSCモデル)。
 これにより機械設計は小型化され、摩擦損失と軽量化の同時
解決が見込まれ、自動車の燃費向上に大いに寄与することが期待
されている。
  • 島根松江通信
  • 2017/04/17 11:42 AM
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