妄想エンジン その1 2UZ-FE編
まぁ妄想が止まらないんですよね。
”エンジン”の
エンジンの妄想だけでご飯が食べれる。
とは言いませんが、エンジンの妄想ばっかりしてるんですよ
たぶん、1日の4分の1くらい
今回の妄想のお題はトヨタのV8エンジン、2UZ-FEエンジン
まぁ、新品のエンジンが手に入らないエンジンだろうと思いますが
今の世の中にはほとんどない
鋳鉄製のシリンダーブロックを持つエンジンです。
まぁ使われている車自体はたくさんあるのですが
まぁ高級車のエンジンですので、今でもそれなりに高額なのですが
事故車をエンジンごと買ってこれば、それなりに安く買えると思います。
まぁ、手に入れる経緯とかはどうでも良いとして
実際にどういった改造を妄想しているのか
この2UZ-FEエンジン
このエンジンは、言わずと知れたトヨタ、レクサス系の高級SUVのエンジンです。
このエンジンはV8エンジンであり、低回転でのトルクがモリモリです。
しかし、私は高回転エンジンが大好き。
この2UZエンジンの使用用途とは反対ですね。
まぁこのエンジンは元々、ショートストロークエンジンでありながら
排気量に物を言わせて吸気管を細くしてトルクを稼いでいるエンジンです。
高回転でパワーを出す方法はあります。
まぁ、私のエンジンの改造の構想では
まず、エンジンを入手すれば、全部バラバラにします。
このエンジンの生産そのものは
1998年～2012年の14年間で、一番新しいエンジンでも10年くらい前のエンジンです。
10年も動いていれば、それなりに部品が摩耗しているとおもうので
エンジンのメンテナンスをするには良い時期だと思います。
改造する前にはしっかりと確認することが重要ですからね。
そして、分解した後は、交換する部品を入手して、一度仮組みをします。
しかしまぁガスケットとかは潰すとダメなので
ガスケットやベアリングなどは分解したときの部品をそのまま使います。
なぜ仮組みをするのかと言うと
何度か組み立ててしっかりと手順を覚えることが重要だと
私は考えているからです。
それはそうとして、私が改造する2UZ-FEエンジンは
ノーマル 改造後
総排気量 4663cc 3608cc
単一排気量 582.9cc 451cc
ボア（内径） 94.0㎜ 94.0㎜
ストローク（行程） 84.0㎜ 65.0㎜
圧縮比 10:1 11.5:1
こんな感じで考えています。
まぁエンジンの仕様書だけで見れば、改悪（デチューン）です。
さて、改造の内容は
まずは、エンジンのエンジンのシリンダブロックを削ります。
シリンダブロックをゴリゴリ削って、28㎜削ります。
きれいに平面になるように削りましょう。（公差0.25㎜以内）
切削専門の鉄工所の知り合いを作って、削ってもらうのが一番良いかもしれませんね。
さて、その後はショートストロークに見合ったクランクシャフトの作成
もしくは他のエンジンからの流用が必要ですね。
しかし、これは”妄想”なので、外注しましょう。
クランクアームの長さが変わってしまうので、しっかり設計しないといけませんね。
製図を学ばないとだめですね。
その後は、コネクティングロッドとピストンの制作
H断面とかI断面コネクティングロッドとかありますが
製作するのならば、バランス取りもしなくてはいけないので外注確定です。
それに、シリンダーヘッドには手をくわえる気は無いので
ピストンで圧縮比を高めるつもりです。
なので、高耐久ピストンとコネクティングロッドを作らなくてはいけません。
V8エンジンなので、8つのピストンと8つのコネクティングロッドなので
お高くなるでしょう。（早くも持病の金銭心配症が…）
さて、ここまでは外注で済ませられる範囲です。
次は本当におかしな発想が出てきます。
さて、その発想はリバースヘッドです。
なんぞや？それ。と思う方がたくさんいると思いますが
リバースヘッドとは、エンジンの排気と吸気をしている部分を逆にする。
という改造です。
昔のJTCCに出場していたアコードの直列4気筒のF1エンジンだ
とか言われていた時代のエンジンの改造ですね。
V8エンジンは、右のシリンダーヘッドを左のブロックの上に載せればそのまま使える。
現実はそう簡単にいかないと思いますが、ここは実物を見ないとだめですね。
さて、続きを
基本V8エンジンは、
V型に配置されたシリンダーの外側に向けて排気がされています。
それを、エンジンの内側から排気をするようにすれば
エキゾーストの取り回しによりますが、排気干渉が少なくできると思います。
実際にBMWも、V8エンジンでこういう取り回しをして
排気干渉を少なくして、振動や干渉を少なくしているようです。
なので、できないわけではないんですよね。
しかし、このエキゾーストの配置では、排気干渉が少ない取り回しを作りやすいのですが、一つ問題があり、エキゾーストの熱がこもりやすいんです。
エキゾーストの熱を放熱することは、エアダクトなどで逃がす事ができますが。
それは、風が入ってくる時だけです。
熱がこもりすぎると、車は燃えます。
例えばですが、フェラーリやランボルギーニが燃える事件が時々ありますよね。
この燃える車に多いのは、ミッドシップの車です。
この手の車は、大排気量で発生する熱量が多く、風が当たりにくいため
しっかりとした排熱がしにくいようになっています。
そして、そういった車で以下のようなことをすると燃えやすくなります。
・意図的にゆっくり走っている（走行風が当たらないので熱がこもる）
・排気管を変えている（構造が純正と違うため熱の逃げ方がおかしくなる）
・から吹かしをし続けている（熱がものすごく発生する）
そういう車は燃えることが多いです。
さて、ここまでで、熱がこもりすぎると車は燃える。
そういう事が理解していただけたと思います。
なので、エキゾーストをセラミックで作る。
という事を考えています。
セラミックは、金属よりも軽く、熱伝導性が悪いのでエキゾーストには利用しやすいんですよね。
しかし、セラミックスは割れやすい。
まぁ考えや特性としては磁器に近いので、割れるんですよね。
排気干渉の少ないエキゾーストの配置ができる点は良いのですが
お金をかけて作ったエキゾーストがすぐに割れるのはなかなか避けたいです。
セラミックコーティングと言うものもありますが
それではエキゾースト+セラミックという重さが増える原因になります。
なので、避けたいところですが
V8エンジンは実はバランスが良く、振動が少ないといったメリットがあります。
直列6気筒やV型12気筒エンジンよりは悪いと思いますが振動は少ないです。
この振動は、点火順序やエンジンその物のの重さによって変わるので
一概には言えませんが、2UZ-FEエンジンの前の型の1UZエンジンは
当時に世界最高の静粛性と完成度を誇り、トヨタの名前を世界に知らしめ
メルセデス・ベンツやBMWなどの高級セダンを多く作ってきたメーカーが
なので、V8エンジンの振動の少なさに賭けてセラミックエキゾーストを使用する。
という手もあります。
さて、エキゾーストについて語り続けましたがエキゾーストの後について解説していこうと思います。
今回の2UZの改造では、自然吸気で考えていますが
実は妄想の初期段階ではターボを取り付ける事を考えていました。
この2UZ-FEエンジンは、元が自然吸気でショートストロークエンジンなのを
吸気管を絞ってトルクを出しているものです。
それを私が妄想するエンジンではその細い吸気管を取り払って
さらにショートストロークにするという
このままでは低速トルクが無くなるよな…
と考えていました。
なので、小径のツインターボで、低速のトルクを出そうと考えていました。
しかし、セラミックスのエキゾーストは高温、高圧の排気ができ
吸気管に可変吸気を採用して、ラッパ管を用いて、走行時のラムエア加圧を活用することができればしっかりとした排気、吸気ができます。
そうすれば、しっかりとトルクが出せると思います。
自然吸気のレスポンスの良さとショートストロークエンジンをさらにショートストロークにした高回転エンジンの妄想
いかがだったでしょうか？
しかし、今までブログで書いていた問題以外にも
サージタンクの作りや、排気のテールエンドまでの径の指定、ラジエータの取り回し
ドライサンプ化など、妄想していますが
これ以上書くのが面倒になってきたので寝ます。
（続きはそのうち）
さて、忘れていた本の紹介
エンジンの話ですね。
エンジンの事がわからない。
と言った人はこのような本でも読んでみてください。
面白いと思えた方は変態の素質があります。
妄想はほどほどに
それでは
