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2016/12/10

空冷エンジン過熱対策(プチ試作開始)

もう真冬なんだが..

今年の夏場油温125℃突破、シリンダ温度150℃突破とか、クマが出そうな山林でエンジン停止して休憩とかしなきゃならなかったんだが、何か軽くてウマイ対策は無いものか..なんだったんだな。






 1,高圧系にオイルクーラー追加。

 2,別系統ドライサンプポンプでオイルクーラー追加。

 3,ビックフィン加工

 4,燃料濃いめでゴマ化す。

 5,シリンダー前に冷却ミスト霧吹き搭載

 6,捨ちゃい最新水冷4ストバイクを買う。


1,は良くある手。かなり確実。でも部品作ったり手間、どう考えても1Kgは重くなるし、色々横に飛び出したりて邪魔そう。コカしたら山奥でクーラー破損・油噴出にて終わりになってしまう可能性も(実際キワドイ体験アリ)。


2,は、車でやった事がある。増設簡単・元機の信頼性を損なわないしリターン先部分を冷却できるとかメリットあるけど、電動ポンプとか更に重くなる。使った全金属製ベーンポンプはたしか2Kg近くあったと思う。軽量POM樹脂製ポンプとか使ったとしたら、120℃程度迄の耐熱性しか無い。

3,は、巷でTLR230改とかで良く行われているらしいが、マイナーバイクは流用出来る部品なんかある訳無。

4,今やってる。平地薄め、高地濃いめ塩梅(何もしなくてもキャブ車は大体そうなる.orz)。

5,何処のショップだか忘れたが、たしかXRエンデューロレース用キットで売ってた。水タンク他を搭載しないといけない。

6,カネ呉れ。できればチタンフレーム品寄付希望。



大体、油温+30℃がシリンダ温度になる傾向かと思うんで、110℃程度に抑えられれば、一気に峰登り可能、油温90℃以下ならオイル交換サイクルも相当延ばせそう。最初っから最新水冷車買えば良くね?だったが。
なんか[カネが掛からない(コレ重要)]軽い対策で良いから10℃位い温度を抑えられればなんだがな。

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(写真は本文関係無いけど岐阜県の「さざれ石」南宮大社にて。鍾馗の瓦像。2002年8月撮影)

14 年振り位いHDD内から発掘。たしか中竜~白石鉱山の帰りに寄ったと思う。なかなか可愛い? 画像検索してみたけど残念ながら何処かの工房で販売とかはし てないみたい。他の角度の写真を検索して3Dプリンター製作練習用に良いかな?で、写真検索。他の人のブログだと2010年10月頃まではこの角、 2016年1月には別の面に移動してるみたい。裏側面と両側面の写真を検索し捲ったが残念ながらネット上でみつからなかった..。あそこまで再訪、という のも一寸遠いなぁ..


参考 https://ameblo.jp/1994199820022006/entry-12101984098.html


Chapter 1.

で、思い付いた。あるぢゃないか、未使用の巨大なヒートシンクスペース。電気的に云ったら100Wクラス、130℃許容だったら1KWは逝けるかも。

←ところでこのイラストのゴムパッドの向き、前後逆じゃね? どうやったって其の向きじゃ組立たないと思うよ。








Chapter 2.




←コレ、この部分。

今は、高発泡ポリエチレンシートを挟んでエンジンとスキッドプレートを熱的には絶縁しているが、この部分をSSDや、HDDに使われているヒートスプレッダとか、ゲルヒートシンクに変えれば、下のアルミ製スキッドプレートがそのまま追加冷却板になるのでは。名付けて”貧乏人超拡張スペサルヒートシンク」

パッシブだし、▼10℃分も追加で冷却出来る程容量は無い様な気もするが、10℃差が大体10%程度として必要な追加冷却容量は、最大出力12psと同量程度エンジンを加熱すると仮定すると8.8Kw、10%は880W、なので210cal/s程度か? 毎秒50gのオイルが循環している仮定で、ぶっちゃけ平均8.4℃以上、20%なら16.8℃程度低下させられれば良いとかかな。


調べて見た所、5mm厚のサーマルパッド10cm角で、約112gにもなる様だ。TLR250標準のゴムパッドは厚さ10mm、重量約340g、今は厚さt3mmの高発泡ポリエチレンシートを軽く挟んでいるので、4~5mm程度の放熱用ゲルパットを探しますか。アレ、結構高価なのと、今挟んでいる高発泡ポリエチレンなんかより重いのが難点かなぁ。クランクケース内部のリブ直下部分辺りにだけ貼って重量抑え、標準ゴムパットと同程度の衝撃吸収が得られる程度を検討かなぁ。ゲルパッドの耐熱性の方は、殆どの製品はシリコンゴム系統だろうから150℃耐熱なんか簡単にクリア出来んだろ。スキッドプレート本体の方は、やるとしたら黒染めとかして放射率を高める加工とかかな。

マア今は厳冬期。着膨れたタヌキ状態でも用足しに走るのも嫌な状況、効果検証ったって来年の夏の話か。ちょっとでも効き目あれば、ゲルパットの重量と鋏で切る手間程度だからいいんじゃないか? これでダメならやっぱり途中で休憩、或いはドライサンプ+オイルクーラーでも考えますか。電動ベーンポンプも最近は模型用のアルミ製とかなら300g程度の奴が市場にあるみたいだし。今は寒いまづ気合いでキック始動かな。幸いだいたい1回で掛かるが、失敗してカブらせると山で日が暮れるよorz.

ボチボチ作りますか。


Chapter 3.

年改まって2017年1月1日にシリコンゲルパット、
←入荷。


公称熱伝導率3.2W/m-K? 10cm角t5mm厚のタイル、@100g。
耐熱度~260℃、比重は、2g/cm-3、生アルミ塊と大して変わらんな..

触った感じ、瀬戸物とアルミ板の中間程度位いの感触。熱伝導材としては今の発泡材やゴムパットよりずっと高いと思うけど、さすがにゴムだし期待し過ぎかもだが。あと耐油性がどの程度かとか。バイクに仕込むとかはメーカー想定外だと思うし。

純正ゴムパッド⇒高発泡ポリエチレンシート化の軽量化分▽300gをチャラにしてしまう重量だなぁ。まあ仕込んだ後、何回か走行して感触見かな。夏まで結論は出ないと思う。最小限で整形、t5~10mmの範囲で1回仕込んで走って見ますか。ゴムが薄いと衝撃が直接クランクケースに伝わるし、厚いと熱抵抗が高くなるんだが。
実際に組んで見て効果ありそうなら次回は純アルミ板か、マグネシウム板を加工してシリコンゴムの厚みを減らして再度作るとかかな。

今日は昼間気温8~10℃まで上昇で、午後、林道初走りに出て油温は最高100℃、シリンダ温度は129℃迄上昇した。寒いとトルクも出るし、この温度ならバンバン走ってもエンジン快調だね。こっちは寒くて3時間が限界、わざわざ厳寒中走ってるBAKAはオラだけか、だったけど。



Chapter 4.

←久々行った林道とか。

この辺は国有林らしいんで遠慮無く..なんだが、川の蛇行部沿いでゴッソリ崩壊したままになってた残念。今日またアンダーガード無しだし、あまり無理に踏み込みません。この辺、イノシシアンブッシュの可能性あるんで、スパッツと皮手位いは着けた方が良かったかな。



この山でキツネ様新年初見。林道検問をなさってるのかと停車しましたが川の方に去って行かれました。さすがに厳冬期でか痩せちゃってましたね。


Chapter 5.

←で、こんな感じに貼り付けてみます。


前側、後ろ側共、アルミスペーサーを挟んで位置調整。後ろ側の固定ボルトは作業性向上にてM8スタッドボルト化。







Chapter 6.

大体キマったんで、後で取れ易くするのに、シリコンパッド上にニッカリ粉代わりのジンクスプレーで軽く塗装。アルミ粉でも良かったな。エンジン側底面も汚れ落として軽くクリア吹き。グリス塗って組みますか。

このスキッドプレートだけで1.6Kg、ノーマルスキッドの約2倍の重さ(ノーマル約920g、ゴムパッド約340g) t5mmのゲルパッド2枚重ね計4枚で合計2Kg..でも石ハネ上がりだらけの林道走行だと、この脇板が付いてるのが良いしなぁ。 

2枚重ね、1cm厚で組み立て仕上げ、油温100℃の時、40℃程度に上昇まで行ったとすると384W≒92cal/s程度?、まだ足りない感じ。熱抵抗が半分以下、かつ倍の熱容量以上でないと。実際には前にレギュレータ改造下調べの時、平均して3800rpm程度まで、最高4500rpm程度迄しか使って無かったんで、12ps連続じゃ無く半分程度の熱かもだけど。推定とどの位外れているかか。今の時期だと、同じ程度の林道走行に行って、油温95℃程度以下、目標90℃以下に出来るか辺りかな。取らぬ狸の皮算用だけどな。

目安として今の時期、できれば気温10℃程度の時で、問題のシリンダ外壁の温度が110℃以下、油温は90℃以下程度迄なら、夏でも150℃以下に出来るの期待なんだが.


参考 
http://www.hakko.co.jp/qa/qakit/html/s01040.htm



Chapter 7.
クミタテは今度の日曜日にでもってWeb見てると..


←発見、antlionアントライオン:モタード タペットカバー

XR250用って事は、M36-P1.5mmでTLR200/250と共通の筈。昔のサーマロイ製LSIクーラーみたいなデザインだね。あんな所に付けてどれほど追加冷却効果があるかは解らないがソソラレマスネ。今みたく冷却に問題が無ければプラスチック製にして軽量化したくなる部位なんだがな。
(てっテも、ノーマル重量22gでしかないんだが.)

どうも@64gあるみたい。削って30g位いならなんだが。でもセンサーやオイル口を付ける加工用に良いかも。ノーマルだと、タペット迄のスキマがギリギリ、肉厚もギリギリで加工は難しい。センサーを貼るだけならTLR200用(約26g)が、トップ部分の肉厚4mm程あってマアギリギリ加工可能かな。


関連サイト 
antlion:アントライオン    商品番号:M1011-RD 赤、チタン、青、黒色など

  https://www.webike.net/sd/1116439/ 


  https://www.antlion.jp/

  

   

 

Chapter 8.

2017年6月

油温上昇、120℃到達とか出る様になって来たし、そろそろ遠出ってコトで超改造スキッド取り付け。効果あるかなぁ。


結局少々薄くて危なげだが、シリコンパッド5mm/1枚厚、前側5mm厚のアルミスペーサー追加で装着。








近く少々運動する丘にもってった感触、イマイチ... 油温90℃でスキッド温度30℃位いにしか上昇しない様な。油温100℃だと、プレート表面40℃位い。
もう少し伝熱が良くなる実装、ゲルの厚み増や加減してジャッキで突き上げ、潰して圧着させるとか必要かも。今の状態でも、やらないよりはマシか...

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2017年7月8月に入って

気温37℃---シリンダ温度105.6℃---油温85℃---スキッド温度<だいたい>45℃
気温35℃---シリンダ温度123℃---油温95℃---スキッド温度<だいたい>45℃
気温27℃---シリンダ温度80℃---油温50℃---スキッド温度<だいたい>27℃

,,,みたいな感じ。効果ある様な...無い様な...伝熱度が足りない様な..  これだとシリンダ150℃だったら、油温は120℃台の予想。結局、目標の90℃以下にはできませんな_orz.


(201709)
今年の夏は貧乏人拡張ヒートシンク装着効果もあってか150℃到達とかは無く、気温37℃程度でも上はシリンダ温度~125℃程度、油温は大体~105℃程度で済んだ。目標の油温90℃以下には及ばなかったが以前に比べれば若干マシ。走行~4時間程度の範囲であまり遠くには行かなかったが長時間でも大差無いでしょ。密着と伝熱度向上とか次回考えますか。



Chapter 9.

2017-11月

諸般の事情で大体五か月程でスキッドを外す。
←全然密着して無かった。

大体10cm角のタイル1枚分しか熱が伝わって無かったみたい。1~2mm嵩増やしてジャッキ当てて押し付けるとか工夫が要るみたい.







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