Øutlaw Motorsport

2019年9月23日月曜日

インタークーラーの仕組みと圧力損失について実験してみる

インタークーラーの圧損について考察した前回の続きで、考察に基づいて自分で買って実験してみました。

奥が今まで使っていたトラストのスペックLS、手前がHKSのSタイプです。
明らかに小さくなりましたし、軽くなりました。
コアに繋がるパイプの刺さり口も斜めに付いていて効率が良さそうです。

そして一番気になる内部構造ですが

コチラがトラスト。フィンの目が細かく空気が良く冷えそうですが、向こう側が見えないぐらい混み合っていて圧損率が高そうです。

コチラがHKSのSタイプ。
向こう側が透けて見えています。おまけにテーパー形状をしており熱交換効率は悪そうですが、圧損は少なそうです。
ためしに両者にコンプレッサーで空気を吹き込んでみましたが明らかに反対側から出てくる空気の圧力に差が出ました。勿論HKSの物の方が勢い良く空気が出てきます。冷却効率については自分のお手手センサーでは感知できませんでした（爆）

装着。トラストより3～4cmステーが長く、前側に出てくるのでレインフォースを切断したり、バンパーを削ったりで大変でした・・・。

でも効果は歴然。レスポンスが全く違います。
スタートダッシュ、サイドターンからの立ち上がりが早くなってしまい運転の仕方まで変える必要性が出てきました（汗）

とまぁ色々社外品を見たり実験したりしてみたのですが、それぞれに一長一短があるので「冷却効率」と「圧損」のバランスをどう取るかで選んでみると良いのかもしれません。

でも大きいインタークーラーにしたとしても上記した小さな努力をすることである程度は圧損率を低くする事ができる訳ですね。
もし現在のインタークーラーの熱容量には満足しているけれどもレスポンスが・・・という方は一回インタークーラーのコアを取り出してテーパー形状にすれば改善されると思われます。
アルミ溶接できないとですが（＾＾：）

今回は考察と言えるほど深い内容ではありませんが、一昔前のターボ車に乗る上で避けては通れないターボラグ改善の糸口の１つであるのではないでしょうか？
ちなみにインタークーラーの中はブローバイガスで汚れると冷却効率もレスポンスも落ちるので定期的に洗浄することをオススメします。

ちなみにHPIの製品の中身を見せて頂く機会があったのですが、写真を撮り忘れたので簡易的に描いてみました。

先に使ったこの写真は上のHKSのインタークーラーを黒矢印のように横方向から覗いたものです。これを赤矢印のように上から覗いた時の模式図を以下に示します。

コレがHKS。分かりますかね？？
HPでも説明されていますが、加給された熱い空気が入ってきて三角形のフィンに入ってストレートに出て行くのを表したもの。

コチラがHPIのTYPE-WFシリーズのフィン構造。TYPE-OFシリーズはトラストなどと同じなので注意です。
この様にかまぼこ型の入り口になっていて、中がウェーブ状に空気が通ることで冷却効率をアップさせようと言う物。
また図だとなっていませんが、このかまぼこ型の入り口はHKSより1.5倍ほどの面積があり、一つ一つのフィンの口径を大きくする事で空気の通りを良くし、軽量化しているとの事。
実物を見る限りHKSよりフィン口径が大きいので圧損少ないのかなぁ？と思ったりしましたが、ウェーブ状になると言う事は空気の経路が長くなってしまうと言う事と、空気が触れる面積が増えれば増えるほど乱流が発生するリスクが増えていく＝圧損していくので結局微妙なような気もします。メーカーの人は1000馬力も大丈夫と言うぐらいなのだから相当の冷却効率なのでしょう。（冷却効率と圧損は上記したように、ある程度トレードオフなのでこのコアのレスポンスは？？）

ドリフトやられる方には軽いですし、冷却効率は良さそうなので気になる商品なのではないでしょうか？
逆にHKSは経路がストレートで短く、フィン面積も狭いのでレスポンス重視なのかなぁ？

以上、参考になればと思います。

（続編として圧損はそのまま（インタークーラーはそのまま）にアクセルレスポンスを改善できないか考察してみました。）

他の記事をお読みになりたい方は↓の関連ページ等をご参照ください。

What is the structure of charge air cooler?? How to reduce air pressure loss??

2019年9月21日土曜日

インタークーラーの仕組みと圧力損失について

今回はターボ車とは切っても切り離せないインタークーラーの話。
（この記事は以前のリライトです）

競技をしていて「もう少し早くブーストが掛かればいいのに」と思うことが多々ありました。この「ターボラグ」はブーコンの設定やアクチュエーター、更にはタービンの大きさや羽の形状によってコントロールする事が出来ますが、大きな要因の１つとしてインタークーラーが関係しています。

考察を始める前にまず基本として、ターボの仕組みは最近紹介された以下の動画に良くまとまっています。

なぜタービンで圧縮された空気を冷やす必要があるかというと、wikiによれば

過給機付きエンジンは自然吸気より圧縮比が低くするため効率が下がるが、インタークーラーによる吸気温度低下に比例し圧力が低下する（圧縮空気の密度は変わらない）ため、そのぶん圧縮比を高く設定出来る。

とあります。つまり冷やして空気密度を上げる=単位容積当りの酸素濃度が増えるためパワーを出す事が出来るわけです。

しかしこのインタークーラーを設置するためにはパイピングが長くなってしまい、空気の圧損が生じてレスポンスが悪化します。

これを解決するために上記のwiki内でも登場したフォルクスワーゲンのTSIエンジンではコチラのHP様の「新型TSIエンジンの構造と特徴」という項に載っているように、パイピングを短くしてインタークーラーを小さい物にしています。短く小さいインタークーラーによって冷却効率が落ちた所は水冷式にして補っています。

この様に短く小さいインタークーラーにすればスポーツ走行において重要な低速からの立ち上がりが良い、（レスポンスが良い）吸気環境を構築する事が出来るわけですね。故に純正の小さめのインタークーラーがレスポンスが良いと感じるわけです。

しかしながら小さめのインタークーラーだと冷却効率が悪く、ジムカーナと言えどすぐに熱ダレしてしまいます。（夏場は特に）
そこで登場するのが社外品。様々なメーカーから色々な種類が出ています。しかしながら上記の理論より社外品の大きなインタークーラーだとレスポンスが悪化するのは必至です。

じゃあ純正より冷えてレスポンスが良い物はあるのか、現在発売されている空冷式インタークーラーについて調べてみました。

まず一般的なインタークーラーの代表例としてトラスト社のスペックLS。
ちなみに以前自分がつけていた製品です。

このサイズはタービン交換車やサーキット連続走行、ドリフト走行時には冷却効率が良くて重宝しそうですが、純正タービンでジムカーナをする車にランエボ並の大きなコアはいらないです（笑）
しかもこのコアが重たい・・・。車の一番鼻先についている部品が重いというのは厄介です。それにS15はリアが軽いのでフロントの軽量化が必須です。

なによりサイドターンなどの立ち上がりでブーストが掛からず、モタつくのはコイツの圧損が大きいことが一因として考えられます。

じゃあこの圧損とはそもそも何故発生するのか。

圧力損失について記載された良いHPが今は閉鎖されて見れないのですが、空気の通り道が曲がったり乱流を起こすと圧力損失していくと記載がありました。

つまり空気の通り道にインタークーラーのように曲がりやフィンがあって空気を乱すような障害となる部分が多いと損失が大きくなるわけです。だから純正より大きなインタークーラーにすると冷却効率がアップする代わりに圧損するためレスポンスも悪くなりますし、ブーストを制御しないまま純正と同じ設定で乗るとピークブーストが下がってしまう訳です。

ではこの圧損を防ぐ方法は無いのかと言うと、勿論コアを小さくして抵抗を減らす事も1つですが、コチラのHPでやってらっしゃるような事をすると圧損を減らす事が出来るわけです。
（⇒続編でインタークーラーの圧損はそのままにアクセルレスポンス改善できないか考察してみました。)

一見すると当たり前のようなことですが、意外とこの「小さな努力」をされている製品は少ないようです。
それらの事や、重量を踏まえて各社のインタークーラーを比較してみました。

メーカーとしては

・トラスト
・BLITZ
・HPI
・HKS
・ARC

などが挙げられます。自分のは純正タービンなのでそれぞれ一番小さいサイズのコアを検討しました。

まずHPIとBLITZはドリフトマッスルで常勝している友人に聞いてみたところレスポンスが宜しくないみたいなのです。考えられる理由としては、これらのコアの中は、フィンが2層構造（オフセット構造）を取っており冷却効率は高いのですが圧損が大きいためだと考えられます。（HPIはOFシリーズのことを指してだと思います）
トラストの製品は1層との事ですが、フィーリング的には似たような物と言う話なので一番知名度が高いトラストのスペックLSで詳細を検討。

コアの内部

ドリフト天国より

形状も一般的ですね。
こちらのコアは600×280×76mmと大きめで、重量約6.2kgですが定価も5万400円と手頃です。

また一方で彼曰くARCの物が一番レスポンスが良いということでした。

レスポンスがよい原因は何なのかと調べてみるとHPには

こんな形で上記のバクバク工房さんのHPで紹介されているような形状をしており、トラストと比べると明らかにインナーチューブに空気が流れやすそうです。
コアサイズはGT-Rやランエボと同じサイズで5.9kgと、コレぐらいのサイズの中では確かにレスポンスも軽量化も両立できているので￥165,900円という値段は高いですがクオリティも高いですね。
ただS15にしてはデカイことは間違いないので、いくらこのサイズにしてはレスポンスが良いと言っても純正に比べると・・・な気がします。

そして使っている人が少ないので分からないと言われたHKS。Sタイプのコア。

サイズは600×244×65mmと他のメーカーに比べて圧倒的に小さいです。
インナーフィンの形状はHPに

こんな絵が載っていたのですが、正直これだけだと良くわかりません・・・。ただコア重量は4.5kgという回答でなかなか軽いです。調べてみるとHPIの製品は5kg位でそちらも軽いのですが、上記したようにインナーが2層構造ということで圧損が大きそうです。
このHKSは1層構造のストレート形状の上、価格も￥98,000円というARCに次ぐ高価格ということで小さな努力を期待しても良さそうです。

また小さいと言えど、500psのD1タービン交換車でも装着している車両がいるのでそこまで冷却効率も悪くないんではないかと考えられます。

と言うことで、これらの考察に基づいて自分で実際に実験してみましたが、また次回のブログにて。

他の記事をお読みになりたい方は↓の関連ページ等をご参照ください。

What is the structure of charge air cooler?? How to reduce air pressure loss??

2019年9月18日水曜日

バックタービンのデメリット（吹き返し防止）

吹き返し防止については以前記事を書きましたように、エアフロの後ろに網のようなもの（スクリーン）を設置することでバックタービンのデメリットである吹き返しを防止することができます。
一番良いのはネココーポレーションのアダプターですが、高いので多くの方は茶こしを使っていたりするかと思います。

自分も茶こしにて試してみましたが、高回転が詰まるような気がしてたので「網の目を大きくしたい」からアルミハニカムを・・・的なことを前回のブログで書いてきました。

ほんとはスッポリはまる茶こし的なスクリーンがいいのですが、吸気配管でよく使われている70φや80φのサイズがあまり売っていません。

アルミハニカムの前に、丁度良いスクリーンを探し求め、大きめのホームセンターやショッピングモールをを散歩してたら見つけることができました。

それが

排水口用のスクリーン。
75mmと書いてありますが、外周の黒いラバーを外すとちょうど80mmぐらいですし、網の大きさもいい感じです。
ちなみに排水口用ですと色々なラインナップがあり、70mmもありますし、90mmもありました。

そして食器コーナーを見てみると茶こしのほかに、少し粗目のスクリーンを物色していると、大きめのダ〇ソーで見つけました。

揚げザルという商品。
求めていた網目の大きさ、そして網の部分は約80mmとジャストフィットサイズです。

と言うことで今週あたり装着テストしてみようかと思います。

他の記事をお読みになりたい方は↓の関連ページ等をご参照ください。

How to improve MAF sensor readings and aid in engine idle stabilization? Is tea strainer stabilize the readings??

2019年9月16日月曜日

86やBRZのサイドターン（スピンターン）の不調の原因について

最近ブリヂストンからはRE-12D、ダンロップからはβ10、ADVANからはA08Bというスーパーハイグリップタイヤが続々と登場しています。

これらのタイヤは86レースやジムカーナなどのタイムトライアル専用に開発されているだけあって、とてつもないグリップを発揮します。
それこそ、はがれかけのコンクリートならばタイヤにくっついてきてしまうぐらい強烈なグリップを発揮しており、グリップすると同時に車体にもいろいろと負荷がかかっていることは間違いありません。

数ある負荷箇所のうちのひとつで、ジムカーナにおいて要となるサイドターンに必要なサイドブレーキの性能についてはもともとインナードラム式ということもあってロックさせやすいのですが、上記したようにだんだんハイグリップタイヤが登場してきたことによってどんどんロック性能を求めていくことによってバックプレートが歪んだりといった症状が頻発しているそうです。
バックプレートが歪むとサイドレバーを引いてもロックせず、結果としてサイドターンができないという症状に陥ります。

画像はプロミューさんのバックプレート

通常であればバックプレートやサイドワイヤー、そしてサイドブレーキシューを交換すれば大体は元に戻ることが多いのですが、近頃自分の周りを含め全国的にさまざまな部品を交換しても一向にロックしない＝元に戻らない症状を訴える選手が多く、知人はハブベアリングも含めて交換できる部品は全部交換しても症状が改善されていません。

この結果から考えられる可能性として「バックプレートの製造元がロットによって違い、駄目な製造元のロットはバックプレートのピンの剛性が弱いのではないか」と考えていたのですが、まぁ製造元をそんなに変えることもないでしょう。
そこでロックしない多くの選手と、逆にその症状が出ていない選手を比較した時にひとつの共通項にたどり着きました。

それは症状が改善しない選手は皆同様に最近のロットのサイドシューを使っている、ということです。
（ある時期までのロットだと症状がでてないようです）

これが原因かどうかは、この考察に基づいて知人がテストされるそうですので注視していきたいと思います。

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What causes hand brake feelings bad??

2019年9月12日木曜日

エンジンの吹き返しによるストールと防止策について

以前からECU書換をしたり、35GT-Rエアフロをつけたりして吹き返しによるストールには対策をしてきて、最近ではイグニッションコイルを強化して多少かぶっても点火が強くなれば我慢できるぐらいになるかな～と思っていたのですが、結局出てしまいました。

この動画はサイドターン明けに分かりやすくストールしていますが、ここ以外のアクセルオフでも時々ストールが起きています。
普段自分が走っている富士スピードウェイのジムカーナ場ぐらいの広さだと、全開時間が短いためあまり出ず、気にしていなかったのですが、少し広いステージで全開時間が長いあとのアクセルオフだと起こりやすいです。タービンを大きいものに交換されていたり、ブーストを上げている方はさらに出やすいかもしれませんね。

と言うことで対策としては、ネココーポレーションからこんなものが出ています。

この網目をエアフロの後ろ側（タービン側）につけることによって、逆流してきた空気を整流してエアフロの誤作動を防止するもの。

ただこれが1万円+taxとなかなか高価で、時々しかおこらない現象にそこまで高価な物はいらないかなと考えて定番の茶こしを装着してみました。

茶こしだとサイズラインナップも豊富で、自分の配管にあうサイズを探しやすいですね。
値段も数百円とお手頃です。

網が縁から外れて吸い込まれないように、カシメだけ強化してから装着してみました。
走った感じとしては必ずストールが起きるわけでもなかったのでストールに効果があるのかは今のところ分かりませんが、高回転の加速は鈍くなった気がします。
原因としては茶こしの網目が細かすぎて吸気抵抗になっているのだろうなぁと考えて違う網を模索。

茶こしより網目が粗目でかつ縁があるものを探してみるとカス揚げや味噌こしがあるようです。
写真左が味噌こし、右が茶こしです。
明らかに左側の網の方が吸気しやすそうです。

ちなみにZ32エアフロの後ろ側に純正でついている網

画像は借り物ですが、味噌こしだと純正の網目に近そうです。

ただ自分の車に適合するサイズの味噌こしが中々売ってないですし、100均の味噌こしを分解して径を変更加工してみたのですが、手作業だときれいに円形に加工できないので個人的には×でした。

そこで調べてみるとこんなものが。

Airflow Straightener Screenと題されて販売されているアルミのハニカム芯材。
理屈はネココーポレーションと一緒ですし、これをエアフロの後ろの配管に突っ込むだけでも良さそうです。
値段は2700円ぐらいと安価ですが、海外の製品なので送料も考えると4,000円ぐらいでしょうか。

であれば国内のハニカムメーカーから直接買った方が簡単かも？と思って問い合わせしてみると、車の配管に使うような小さいサイズはワンオフで切り出しとなるので5,000円～との回答でした。
それなら輸入してでも海外から買った方が安い。。。。

それでもあきらめずに探していたらいいものを見つけました！

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サンプルキットA4 SAMPLE-KITA4 ( SAMPLEKITA4 )

新日本フェザーという会社が出しているハニカム材のサンプルキット。
サンプルキットなので色々なハニカム材が入っているのですが、この中にアルミのハニカム材も入っています。
ネットを探してもこのサンプルのアルミハニカムのサイズや素材の記載がなかったので調べてみると、新日本フェザーのHPに載っているAF-46という品番で、アルミの番手も5052、セルサイズ（網目の大きさ）6.3㎜、そして板の大きさが「縦×横×厚さ」が「75mm×85mm×15mm」とのことで、エアフロ配管に入れるにはベストサイズですし、何より海外のAirflow Straightener Screenと素材からセルサイズまでそのままんまのスペックです。

もし茶こしは嫌で（というか高回転が回りにくくなるのが嫌で）、ネココーポレーションのアダプターは高いと悩まれているようでしたらベストチョイスな気がします。

（2019.9.18）
中々無いと思ってましたが、大きなホームセンターを散策してたら良いものを見つけました。

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How to improve MAF sensor readings and aid in engine idle stabilization?

2019年9月10日火曜日

台風15号による浅間台スポーツランドの現状（9/10現在）

9/10の本日、千葉県香取市にある浅間台スポーツランドに行ってみたのですが、先日の台風15号の影響で観覧スペースの屋根は倒壊し、走行路面も落ち葉等がひどい状況でした。

写真では伝わりづらいですが、島より奥は葉っぱやゴミだらけで車の進入ができない状態でした。

また現在、千葉県の広域にて停電が継続しており、オーナーさんも現状をお知らせしたくてもできない状況とのことでしたので、公式からのお知らせがあるまで拡散頂けると幸いです。（少なくとも明日、明後日あたりは難しそうです）

またこれにともない道の駅やコンビニを含め、周辺の施設は軒並み閉店してます。

また成田方面からの道中も倒木等で通れない道があるのでご注意下さい。

2019.9.16
昨日あたりから営業している旨の情報を見かけました。ただまだ周りのコンビニ等は閉鎖しているようです。

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