[にょろにょろ工房]バイク

（別館から）
シリンダヘッドは熱対策を考える時に、取っても重要な部品なんだ。下面の燃焼室、内部、外側のそれぞれで役割が変わるから、それぞれで考えて見るよ。

それぞれの部分ごとに役割を整理してながらできる工夫ができないか考えてみよう。

■まずは下面。
燃焼室があり、直接火の熱を受けているだけではなく、バルブシートとバルブガイドを通してバルブの放熱を助けているんだ。プラグの放熱もあるしね。どうやって熱を受け取らないかが課題だよ。

磨いて表面積を少なくすることと段差や出っ張りなどが内容にすることが効果的だね。熱を受け取りにくいコーティングなんかもできると良いんだけどね。火の燃やし方も大事なんだけど、後で考えよう。

■次は壁を一枚はさんだカムカバーの内側。
ここにはオイルが流れていて、ヘッド自体とバルブ、カムなどの冷却をたすけているよ。水冷式だとヘッドの中に水が流れて熱を持ち去ろうとしているよね。どれだけたくさんの熱をオイルに伝えるかが課題だよ。
オイルラインから落ちてきたオイルとオイルだまりのオイルをカムが掻き上げてまき散らすオイルがいろんなところに流れるんだけど、オイルが溜まる量と接触する面積を増やすのがポイントになるね。
カムところはどっぷりつかるほどオイルを溜めちゃうと、回りが悪くなるし、バルブのところもオイル下がりを起こしちゃうから、溜めすぎてもだめだよ。

加工としては、鋳物のバリがオイルの通路を阻害している場合は削り取り、側面や底面にあるオイルを流す通路の流れが細くなっているところは、オイルの流れの幅が広がるように溝やリブを細工し、強度が落ちない程度に底面に浅くディンプルをほり、表面積を増やすためにサンドブラストを内面全体にかけると良いよ。オイルとなじみの悪い塗料が塗ってあったらついでにはがしちゃってね。

■今度は外側だよ。
空冷の場合、シリンダヘッドはの外側には放熱用のフィンが付いているよね。
表面積を増やして、より多くの熱を外の空気に伝えようとしているんだ。いかに空気に熱を伝えて冷やすかが大事なんだ。
シリンダヘッド外側はとっても複雑な形をしているよね。フィンの間に作るときの都合や、防振、防音のためにリブとか壁がいっぱい設けてあるんだよね。鋳物のバリが残っていて風が抜ける穴をふさいでいるときもあるよね。
この辺を削りとって風の流れを良くするとかなり効果的だよ。

フィンの外側に追加のフィンを溶接して面積を増やしても効果があるね。でも、その前に表面の塗料を放熱性の良いものに変えたり、サンドブラストをかけてあげると良いよ。フィンの前側を薄くして空気を捕まえやすくしたり、外側全面にディンプルを掘ることもあるよ。
ディンプルを掘る場合は薄い場所もあるから、きおつけてね。

コンピューターのＣＰＵなんかで使っているような、細かいフィンや銅製のフィンも冷却の効果が高そうだよね。うまく使えないかな？

■あと、ポートも重要なんだ。
熱で考えると排気側と吸気側では大きく条件が異なっているよ。別々に考えてみるね。

排気側は、その中を直接排気ガスが通り過ぎていくんだ。だからその熱をいかに受け取らないかがとっても重要なのはわかるでしょ。
熱いガスにさわる面積を減らすことと、さわる時間を短くすることを考えれば良いんだ。排気特有のことがあるんだ。それは、気体が膨らむと冷えるってことだよ。

面積を減らすのは、出っ張りやへこみの少ないスムーズな形に整えてあげて、表面を磨いてあげればいいんだ。カーボンがつきにくくなるしね。
スムーズな形にするのは、なるべく排気ガスにさわる時間を短くするのにも有効だよ。へこみやくぼみがあると、そこで渦が起きて、空気の流れが悪くなるからね。

そしてもう一つ、膨らむと温度が下がるって事は、ポートから出口に向かって徐々に穴の太さが太くなるようにすれば良いんだ。実際、そうなってるよね。さらに広げるときにはポートの後に続くエクゾーストパイプの入り口の大きさを考えてあげてね。せっかく広げたのに、又狭くなると、へこみなんかと同じ事になって熱を受ける時間が長くなるからね。

ただ、注意してほしいんだけどポートはパワーの出方にも影響するから、闇雲にいじったらだめだよ。

吸気側は新鮮な空気とガソリンの微粒子が混じった混合気が入ってくるから冷やすのには好都合なんだ。
ちょっと問題なのはエンジンの熱で混合気が暖められると混合気が膨張しちゃうからシリンダに入る量が若干少なくなっちゃうんだよね。距離が短いから、ほとんど影響ないけどね。

効率よく暖めると良いことが一つあるんだ。混合気の中のガソリンがきれいに蒸発してくれると、より燃えやすい状態になるんだよ。キャブでもインジェクションでもポートの壁面にガソリンが溜まって流れちゃう事があるんだけど、それが起こりにくなるんだよ。つまり燃費が良くなったり、気温にセッティングが左右されにくいって事だよ。

吸気ポートは混合気を吸い込む効率を考えるとなるべく早く空気が流れた方がいいんだよね。そのほうが早く流れる冷たい流れに熱い壁面を冷やしてもらうことができるよ。

では、どうすればいいか考えるよ。空気に触れる表面積は増やしたいけど、吸気の効率は下げたくなくて、壁面についたガソリンはすぐに暖めたいって事だから、ポートの形はスムーズに吸気の効率が良くなるようにして、乱流が起きないように表面をスムーズにした後に、熱を伝えやすいようにサンドブラストやWPCで細かく荒らしてあげるといいんだ。
わざと削り後を残した方がいいとか、鋳物の肌を残した方がいいって言う人もいるね。

細かく荒らすと吸入効率も良くなることがあるんだよ。ゴルフボールや軟式野球の玉にあるへこみと同じ効果で、壁面の細かいへこみの部分で渦巻く風がベアリングになって、その内側の空気がスムーズに流れたりするんだ。
液体のガソリンを蒸発させるにも効果的で、つるつるの面だと、沸騰したガソリンの膜で液体が浮いちゃって、なかなか蒸発しないことがあるんだけど、その現象が起きにくくなるんだ。

吸気のポートの形は入り口から徐々に絞っていって、面積が直線的、又は放物線的な変化をするようにするといいらしいよ。吸気の効率にも良いんだけど、空気が壁面からはがれにくくて、乱流が起こりにくいんだ。乱流が起きちゃうと、面積が一気に絞られたみたいになっちゃうから、吸気の効率が落ちちゃうんだよ。

※熱いフライパンに水をおとすと、なかなか水滴が蒸発しないで、ころころ転がるところが見られるでしょあれと同じ現象だよ。

シリンダヘッドはこんな感じかな？場所ごとに条件が全然違うから、役割を確認しながらいろいろ考えてみてね。

次はシリンダーだよ。