[にょろにょろ工房]バイク: 2003年11月 Archives

ご家庭で定番の「ピカール」も出てるけど、塗装やプラスチックに使える「アクリサンデー」「ハード２超微粒子-5973」　からエンジンをオーバーホールするときに使う「バルブコンパウンド」とかバフガケには欠かせない「青棒」まで出てるよ。

バイクいじりで定番のアルミ磨きに絶大な威力を発揮する「マザーズ」、「ネバダル」なんかも扱ってもらえるとよかったのに、ちょっと残念。さすがに、エキパイ用の焼けとりでよく使われるヨシムラ「ステンマジック」は無理だろうけどね。

東急ハンズに行ったことがあれば、一度は手にとっちゃう気になる冊子、ハンズノートもサイトに掲載されてるよ。

それにしても、あっちこっち眺めてると、なんか作りたくなっちゃうとっても危険なページだなー。今度はなに作ろうかなー。

■バルブ
・下面鏡面加工（吸熱対策）
・吸気上面にサンブラかWPC（放熱対策）
・軸、WPC（熱伝導性向上、摩擦熱対策）

■バルブガイド
・WPC（熱伝導性向上、摩擦熱対策）

■リテーナー
・サンブラ＆WPC（放熱対策）

■吸気ポート
・キャブと口径あわせ（吸入効率、流速アップ）
・段取り＆サンブラ（放熱対策、ガソリン気化促進）

■排気ポート
・段取り＆鏡面（流速アップ、吸熱対策）
・エキパイと口径合わせ（吸熱対策）

■ヘッド下面燃焼室
・段取り＆鏡面（吸熱対策）

■ヘッド下面
・下面の接合部、砥石で平面だし（熱伝導性向上）

■ヘッド上面
・オイルだまり加工（ドリルでディンプル＆ルーターで溝）（放熱対策）
・サンドブラスト（放熱対策）
・タコユニットはずし＆ブリーザー新設（摩擦熱対策、放熱対策）

■ヘッド外側
・空気穴拡大（放熱対策）
・フィン上面、ドリルで浅く穴開けてディンプル加工（放熱対策）
・リブ削りとばし（放熱対策）
・バリとり（放熱対策）
・サンドブラスト（放熱対策）

■ヘッドオイルライン
・側面だけではなく、旧式の後方のオイルラインにも供給（オイル流量アップ）
※オイルポンプの能力が不足して、送油量が不足する可能性があります。
　（指摘ありがとうさんです。KEIさん）

■ピストン
・オイル穴拡大（オイル流量アップ）
・ピストンピンの穴ＷＰＣ（放熱対策、摩擦熱対策）
・ピストンリングの溝の縁のバリトリ（放熱対策）
・側面、モリブデンコート（放熱対策、摩擦熱対策）
・下面、バリトリ＆サンドブラスト＆ＷＰＣ（放熱対策）
・上面、バルブリセスのエッジの角を丸める（吸熱対策）

■ピストンリング
・ＷＰＣ（摩擦熱対策）

■ピストンピン
・中身＆表面WPC（放熱対策、摩擦熱対策）

■シリンダ
・フィン、バリとり（放熱対策）
・フィン、サンドブラスト（放熱対策）
・カムチェーンラインの穴サンドブラスト（放熱対策）
・上面と下面の接合部、砥石で平面だし（熱伝導性向上）
・上面と下面の接合部、液体ガスケット代わりに放熱用シリコンシール剤（熱伝導性向上）

■クランクケース
・上面の接合部、砥石で平面だし（熱伝導性向上）

■ロッカーアーム
・オイル穴拡大（放熱対策、油ぎれ対策）
・表面、サンドブラストかＷＰＣ（放熱対策）
・超硬チップ、WPC加工（摩擦熱対策、油ぎれによる焼き付き対策）
・軸側面バフ加工（摩擦熱対策）

■カム
・カムの山の縁のバリ取り（摩擦熱対策）
・カム山WPC加工（摩擦熱対策）

■カムチェーン
・外側バフ加工（摩擦熱対策）

■そのほか、ワッシャー類
・表面バフ加工（摩擦熱対策）

部品の置き換えを考えないとこんな感じかな。

熱による不具合、ノッキングやデトネーション、ピストン溶解なんかが防げるから、高圧縮、高回転形のエンジン組むときにも、ここで上げた加工は応用できると思うよ。キャブセッティングのスイートスポットも広げられるはずだしね。

そうそう、コストで考えると、オイルが高温になる劣化がないから、長持ちになるはずだよ。手間はかかるけど、お得なこともいっぱいって感じだね。目いっぱいやると、結構かかるから全然元取れないけどね。

オイルクーラーの構造はとっても簡単だよ。オイルの入り口と出口があって、その間に熱を冷ます本体が入るんだ。

大まかに３種類の形式があるよ。
金属のパイプを組み合わせて中を通るオイルが冷えやすくしたものと、そのパイプにフィンをつけたもの、パイプを使わずにフィンの中にオイルを通してるものがあるね。

材質はアルミか鉄を使っているものが多いみたい。銅の方が良く冷えるけど、重たくてサビやすいうえに、取っても重たいからめったに使ってないみたい。あとエンジンに使われているゴム素材が銅に弱いモノがあるんだよ。オイルのシールに使っているゴムを劣化させたり、シール材が変質するなど、あんまり良くないことが起きるよ。オイル自体もアルミや鉄の素材に対する攻撃性はチェックされているけど、銅にあわせたチェックはできていないしね。ガスケットにちょっと使う分には良いけど、広い面積でオイルに接するオイルクーラーには向いていないって事だね。

オイルが冷え過ぎちゃっても良くないから、オイルの温度に合わせて、温度が低いときには、オイルクーラーをバイパスさせるためにサーモスタットを入り口と出口に追加することもあるよ。

効率よくオイルを冷やすためには、どこに置くかと、どこの経路に挟むかを考えなきゃだめだよ。オイルクーラーには冷たい風がいっぱい当たった方が良く冷えるし、中を流れるオイルと空気の温度差がある方が良く冷えるからね。なるべく熱いオイルを流したいんだ。

ドライサンプの場合は、エンジンからオイルタンクに戻るオイルポンプの後。ウェットサンプの場合は取り出せるところがほとんど無いから、追加できるところになっちゃうかな。

風が当たる場所に設置する必要があるよ。暖まった空気がいつまでもあると、オイルクーラーではあ冷やせなくなるからね。エンジンの前、ヘッドの下側に置くことが多いけど、泥で詰まったり小石で壊れるのを嫌うオフ車だととか、エンジンの横やヘッドライトの下に冷却効率は低いけど丈夫なパイプクーラーを置くことがあるし、空気抵抗を大事にするレーサーだと、テールカウルの下面やリアタイヤの前なんかに置いてることもあるね。レーサーは停車することがないから可能な場所だね。

そうそう。オイルクーラーを使うときに、もう一つ忘れちゃ行けないことがあって、あんまり経路が長くなったり、大きすぎるオイルクーラーを使うとオイルポンプの能力を越えちゃってオイルが流れなくなるから気おつけてね。せっかくオイルが冷えても流れないんじゃ意味がないからね。
オイルポンプの能力を上げるか、オイル経路の抵抗を取り除く工夫なんかをして油圧を上げてね。

とくにオイルライン上に平行に走っている場所をいじるときは、両方のラインの抵抗を低くしないと、流れやすいほうにばっかり流れて良くないからね。流れやすくしたら、いじってない方がおかしくなるなんてたまんないからね。

オイルクーラーの向きも問題になることがあるよ。オイルポンプが弱いと、オイルクーラーの中にたまった空気をを追い出せなくなることがあるんだ。

構造で変わるけど、空気のせいでオイルクーラー全体にオイルが流れなかったり、一部が使われなかったりするんだよ。ひどいときには、エアハンマー現象がおきて、激しく変動するオイルの圧力でオイルラインやオイルクーラーが痛んじゃうこともあるよ。

それを防ぐためには、出口を上に向けたりオイルの流路をほどほどの広さにするといいよ。

そうそう、オイルクーラーをつけたら、エンジンにいれるオイルの量も増やしあげてね。大きさにもよるけど、増やす量は100ccとか200ccとかの量になると思うよ。

こんな感じかな。

これで、熱を逃がす対策はおしまいだよ。

次は「３．余計なところで熱を発生させないこと」だね

オイルタンクの中の冷えたオイルと、エンジンを巡ってあたたまったオイルが混ざるんだけど、入り口と出口の位置やタンクの構造などで工夫して、なるべく長くオイルタンクに止まっていたオイルがエンジンに送られる方が良いんだよ。だって、その方がオイルタンクの中で長いこと冷やしてもらえるでしょ？エンジンから戻ってきたオイルがすぐにエンジンに戻っていくようでは問題だよね。

オイルタンクの中の壁はなるべくでこぼこの方が良いよ。中には、なかなか手を入れにくいけど、ウェットサンプ形式や分割式のタンクだったら、内面にサンドブラストをかけたり吸熱のフィンを追加したりできるよね。オイルが溜まるタンクの形状を平たく、細くするのも効果的だよ。鋳物の肌、磨いちゃだめだよ。せっかくでこぼこになってるんだから。

外側の風にあたるところも、でこぼこの方が良いよ。フィンがつけてあることもあるよね。飾りじゃないんだよ。あれ。放熱用にフィンを追加するのも効果があるよ。ＰＣ用の目の細かいフィンなんかをうまく使うとかっこいいかもね。サンドブラストかけても良いし、エンジンほど熱くならないからチリメン状に表面が仕上がる塗料使っても良いかもね。

風に良く当たる場所に設置するのも大事なんだ。一体型なら、風を遮らないように工夫しないと行けないし、別体式なら場所を工夫すると良いよ。エンジンの後方に置く場合、密閉されていると熱がこもっちゃうから、風が流れるように工夫したり、遮熱板をはさんだりすると良いよ。
そうそう、市販車でもＳＲＸみたいに熱対策で年式によってオイルタンクの場所が変更している車種もあるよね。エンジンの後ろにあったのを、エンジンの前に持ってきて、形を細長くしてるんだよね。

さて、お次は、オイルクーラーだ。

オイルがエンジンの血液だとしたら、オイルポンプは心臓みたいなものかな。熱を考えるときには直接、火に触るわけではないけど、ここから送り出してくるオイルの量が取っても大事なんだよ。

オイルポンプは直接エンジンの回転で駆動されている場合とモーターなどで動かされている場合があるんだ。バイクの場合は前者の場合がほとんどだね。
直接駆動されているって事はエンジンの回転数によってオイルの供給量も送り出す圧力も変化するんだよ。

※実はビックシングルのオフロード車にオイルポンプがない車種があるんだ。クランクが掻き上げるオイルだけでエンジン全体の潤滑を行っているんだ。パワーのロスと重量の増加を嫌ったんだけど、変わりに５００ＫＭおきのオイル交換が必要になるなど使い勝手の部分に癖があるよ。

プライベーターにとっては、残念だけどエンジンに組み込まれちゃっていると（他の車種のオイルポンプに交換出来る場合を除いて）オイルポンプの送油量を増やすことはほとんど出来ないんだよね。

できることは、組み付けの時に動くところのクリアランスが規定どおりかとか、おかしな摩耗を起こしていないか確認することぐらいしか出来ないよ。四輪車だと、レース用などで強化オイルポンプが用意されていて交換できることもあるけどね。

オイルポンプの能力が上げられないから、そこから送り出されるときにオイルラインで圧力を失わないように、限られたオイルポンプの圧力を無駄なく送り届けることに注意を注いでね。

オイル経路にある段差やバリを取ったり、オイル穴が絞られる場所の入り口をろうと状に広げたりするといいよ。オイルラインそのものを太モノに交換するときは、並行して走るラインがないか気おつけてね。平行してるラインがあると、広げていない方にオイルが行かなくなっちゃうからね。

次はオイルが溜まる場所、オイルタンクだよ。

上の方は燃焼室の一部で、直接火にあぶられるし、ピストンの熱を逃がす役目もあるからね。

シリンダの構成は、外側のブロックと内側のスリーブ、あとカムチェーンのラインやテンショナーなどの付属品で構成されているよ。上部は放熱性と丈夫さを考えてアルミや銅のヘッドガスケットでシリンダーヘッドにつながり、下部は密閉性を優先して紙のベースガスケットでクランクケースにつながっているんだ。

■外側のブロックはアルミ製の鋳物が多いよ。

空冷の場合は、外側にフィンがついているし、水冷の場合は水が流れるようになっているよ。内側からの熱を外側のフィンでいかに効率よく放熱するかがポイントだね。

特殊な塗装をしたりサンドブラストをかけて放熱性を高めると効果的だよ。フィンを追加して大きくしてもいいよ。温度の差が激しいところだから塗装する時は塗料の種類に制約がある見たい。

シリンダは力がかかるところだから、ディンプルなどの表面積を増やす加工をすることはめったにないみたいだね。

■スリーブは特殊な鉄やアルミにメッキしたものが良く使われているね。

特にアルミにメッキをしたものは、熱での膨張率がアルミのピストンと近いからクリアランスが狭く取れるんだ。つまり、より多くの熱をピストンから受け取ることが出来るって事なんだけどね。鉄よりも熱を良く伝えるアルミで出来ている上にクリアランスも狭いから熱的にはベストなんだけど、強度の問題や、表面に特殊なメッキをしなくては行けないなどの問題から、必ず使われている訳ではないよ。

※ＳＲにもカスタムショップのチューニングメニューに並んでいるけど、ボアアップを伴わない場合でも、強度の問題で鉄のスリーブよりも外形が大きくなるからクランクケースの加工も必要になる見たい。

スリーブの表面にはホーニングというオイルだまりのための細かい傷をつける加工をするんだけど、この傷が擦り減って無くなちゃうとピストンとシリンダの間にオイルが保持できなくなちゃうんだ。傷のつけ方自体も、斜めにいれたり、クロスにいれたりしたり、砥石で傷をつけた後にコルクで表面を慣らしたりといろいろテクニックがあるんだよ。

■直接熱を受けないカムチェーンのラインも熱を考えるときには重要な役割があるんだ。

シリンダヘッドに供給されたオイルがここを流れてクランクケースに入って行くときに、シリンダの熱を渡すことが出来るんだ。
なるべく広がって流れるようにルートを調整することと、サンドブラスとなどで表面を荒らしてあげることと、オイルとなじまない塗料などがついていたらオイルがなじみやすいように剥離するといいよ。オイルのルートを横ぎるように溝やかすかな出っ張りがあると、オイルが流れるルートを広げられるからね。

あとね、ここを通して、カムチェーンの回転と一緒に移動する空気や、ピストンが上下するのにあわせて、クランクケースの空気が押し出されたり吸い込まれたりして、シリンダヘッドやシリンダよりも冷えた空気が通るよ。壁面いっぱいに広がった熱いオイルを流れる空気が冷やしてくれるって事だよ。

さらにシリンダヘッドにブローバイ用の入り口を設けてあると外から冷えた空気を吸い込んだり、シリンダヘッド内の熱い空気を追い出すことも出来るよ。単に穴を空けるだけじゃなくって、オイルキャッチタンクやオイルフィルターなど、余計なものが入らないようにしたり、出て行かないようにするための装置を追加しないと行けないから、簡単ではないんだけどね。

さてさて、次はオイルポンプだよ

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。

ちょっと脱線するけど、冷たいと何でだめか説明するよ。

プラグは火花で火をつけるところだから冷え過ぎてはだめなんだ。
火花の温度でたまったカーボンを燃やしてるんだよ。冷たいと電極の間にカーボンが溜まってくるから、火花が飛ばなくなっちゃうんだ。

でも、熱くなり過ぎても熔けちゃうよ。だから調整する必要があるんだ。どのメーカーのモノでも形で工夫して、冷えやすさ熱価によって番号が振られていて調整できるようになってるよ。

組み付けるときにも熱価が変わっちゃうことがあるよ。

締め込む時にネジ山のかじり防止のケミカルを塗ると放熱性が高まって、温度が下がりやすくなって、熱価が高温用にちょっとだけずれるよ。えっと、その分冷えやすくなって、カーボンが付きやすくなるからきおつけてね。焼けすぎで溶けちゃうよりはずっと良いけどね。

電極をイリジウムなど、熱に強い材料に変えたものもあるの知ってるよね。カーボンがつく温度と溶ける温度の間が広いから、熱価の対応幅が広くなってるよ。溶ける心配が少ないから、電極もぎりぎりまで細くして、より強い火花が飛ぶようになっているよね。

えっと、プラグはこんな感じかな。
次はシリンダヘッドだよ。

バルブが熱くなると、傘の縁（バルブフェース）と軸の部分から熱が逃げて行くんだ。

吸気バルブの傘の上面は火にさらされないから、新鮮な吸気やガソリンでも冷やされるよ。
だから上の部分だけＷＰＣをかけて表面積を増やすのは効果的だね。細かくて均質なディンプル（へこみ）ができるから吸入効率も上がるかもね。表面が固くなるからバルブが暴れにくくなるおまけの効果も付くよ。

でも、排気側の傘上面にＷＰＣをやったらだめだよ。燃焼済みの熱いガスから熱をいっぱい受け取っちゃうからね。磨いて上げるのが正解だよ。熱をいっぱい受け取っちゃう排気ガスに含まれるカーボンもつきにくくなるしね。

傘の縁のところは、バルブシートと1ミリ位の幅で接触してるんだよ。ここがしっかり当たるようにすることがまず大事だよ。エンジンを組み立てるときには、すりあわせって言う作業をするんだ。

バルブフェースが擦り減って段が付いていたり、カーボンやゴミをかんで、均一に当たっていないと熱が伝わらなくなるから、フェースの調整が必要だよ。接触している相手になるバルブシートの方も忘れないでね。状態にもよるけどフェースとシートの当たり面はセットで調整してね。

バルブは熱に耐える強度が優先されるけどシートの方はなるべくすぐに冷えることと気密性を上げるために若干柔らかい材料が使えるんだ。そのために熱伝導率が高い銅をベースにした特殊な合金を使うことが多いね。

バルブの軸はバルブガイドとコッタ、リテーナー、スプリングと接触しているよね。

特に接触している面積が大きいバルブガイドの材質は特殊なものが使われているよ。ここも銅をベースにした合金なんだけどね。オイル下がりが起きるからオイルシールが付いていて軸とガイドの間にはほとんどオイルは塗られないんだよ。だけど、軸とガイドにＷＰＣ加工を施すことがあるよ。うっすらと付くオイルに効果的に熱が伝えられるからね。

軸自体が中空になっていてナトリウムなどの金属が入っている物を使うこともあるよ。レース用のものやターボ車等本当に熱くなっちゃう場合だけど、熔けた金属が効果的に熱を下から上に運んでくれるんだ。

中空のものもあるけど熱的にはマイナスの効果だよ。軸の断面が狭くなるからね。

リテーナーは鉄の合金の物が多いけど軽量化とか強度を上げるためなど、熱とは違う理由でチタンやアルミを使うことがあるよね。

実はチタンのものは鉄よりも熱を伝えにくいんだ。だから形状で工夫して段面積を増やしている事が多いね。
ここは、ブラストとＷＰＣをかけるとヘッドの中のオイルにより多くの熱を逃がせるよ。オイルがたまるところからは高いところにあるけどカムやロッカーアームを通してオイルが供給されているから乾いちゃうことはないんだ。

バルブについてはこんな感じかな？
次はプラグだよ。

燃焼室側は火にふれる表面積を減らすために磨けばいいって分かったけど、裏面や側面は逆にザラザラしていたほうがいいんだ。その方が、より広い面積でオイルや空気に接触できるからね。鋳造のピストンだとわざと鋳物のはだを残しているよね。

追加で加工するときは粗目のサンドブラストをかけてザラザラにすると効果的だよ。

側面は注意してね。シリンダとこすれるところだから、単にザラザラにするんじゃなくて、細い溝を掘ったりしてるんだよ。サンドブラストと違って、すごく細かく均質なでこぼこが出来るＷＰＣ加工が効果的だね。サンドブラストした裏面にも追加すると熱的にも強度的にも効果があるよ。でこぼこを作るだけじゃなく、表面の物質が詰まって固くなる効果があるんだ。ＷＰＣやサンドブラストについては、外のところでもっと詳しく考えようと思ってるから待っててね。

ピストンピンとピストンの穴もＷＰＣは効果的だよ。乾いていると鏡面の方がいいんだけど、オイルがしっかりとくつくから潤滑の効果も高くなるんだ。

ピストンの側面をよく見るとオイル穴が開いているのに気が付くと思うけど、ピストンの裏側からシリンダとの間にオイルを送るのとピストンリングでかき落とされた余ったオイルを戻す役にたっているんだ。この穴の入り口にバリなど付いていてオイルの流れが悪いと熱にも潤滑にもよくないからね。とっても小さなところだけど大事なんだ。でも穴を広げ過ぎたらだめだよ。オイルが行き過ぎて、オイル上がりを起こしたり、戻り過ぎてオイル不足になるからね。

そうそう。ピストンの素材はアルミを使うことが多いけど、その素材自体にも工夫がされているんだよ。鋳造よりも鍛造の方が密度が高くて熱が伝わりやすいし、アルミにシリコンなんかを混ぜた合金の方が熱が良く伝わるんだ。
熱のことだけじゃなく、シリンダとの相性や強度や膨張率、粘り具合、すべりやすさなど、いろんなことをバランスさせないと行けないんだけどね。

ピストンはこんな感じかな。
次はバルブだよ。

取り上げる部品はこの辺だよ。
2-4. ピストン
2-5. バルブ
2-6. プラグ
2-7. シリンダヘッド
2-8. シリンダ

あと、オイルも大事だよね。オイルにかかわる部品も考えるよ。
2-9. オイルポンプ
2-10. オイルタンク
2-11. オイルクーラー

じゃあ順番に観ていこう。

熱は燃焼室で主に発生するよね。
燃焼室にある部品、覚えてるかな？
もう一度書くよ。
シリンダ、シリンダヘッド、バルブシート、吸気バルブ、排気バルブ、プラグ、ピストン、ピストンリングだったよね。

それぞれの部品から熱が伝わる経路を書くよ。
細かいところは省略してるけど、エンジン各所のいろんなところを通って行くんだ。

吸気／排気バルブ　→　未燃焼の吸気
吸気／排気バルブ（傘の端のほう）　→　バルブシート　→　シリンダヘッド
吸気／排気バルブ（傘のまんなかへん）　→　バルブガイド　→　シリンダヘッド
吸気／排気バルブ（傘のまんなかへん）　→　コッタ　→　リテーナー　→　バルブスプリング　→　シリンダヘッド
吸気バルブ　→　燃料のガソリンの気化熱　→　吸気　

プラグ　→　シリンダヘッド
プラグ　→　プラグキャップ　→　空気
プラグ　→　プラグキャップ　→　プラグコード　→　空気
プラグ　→　空気

シリンダヘッド　→　シリンダヘッドのフィン　→　空気
シリンダヘッド　→　ヘッド上部のオイル　→　エンジン各部　→　空気
シリンダヘッド　→　ヘッド上部のオイル　→　オイルクーラー　→　空気
シリンダヘッド　→　ヘッド上部のオイル　→　オイルタンク　→　空気
シリンダヘッド　→　ヘッド上部の水　→　ラジエター　→　空気
シリンダヘッド　→　マウントボルト　→　フレーム　→　空気
シリンダヘッド　→　ベアリング　→　カム　→　カムギヤ　→　カムチェーン　→　クランク（カムギヤ）　→　オイル　→　クランクベアリング　→　クランクケース　→　空気
シリンダヘッド　→　ベアリング　→　カム　→　カムギヤ　→　カムチェーン　→　オイル　→　カムチェーンテンショナ　→　シリンダ

ピストン　→　ピストンリング　→　オイル　→　シリンダ
ピストン　→　ピストンピン　→　コンロッド　→　クランク　→　ベアリング　→　クランクケース　→　空気

シリンダ　→　空気
シリンダ　→　ガスケット　→　クランクケース
シリンダ　→　ヘッドガスケット　→　シリンダヘッド
シリンダ　→　スタッドボルト　→　クランクケース
シリンダ　→　スタッドボルト　→　シリンダヘッド
シリンダ　→　オイル（クランクケース内）
シリンダ　→　水

主にシリンダとヘッド　→　水　→　ラジエター　→　空気
エンジン各部　→　オイル　→　オイルクーラー　→　空気
エンジン各部　→　オイル　→　エンジン各部　→　空気

すごくいろんなところを通っているのわかったかな。
一部を除いて、
燃焼室　→　いろんなところ　→　空気
っていうパターンになっているんだよね。

各部品の間の透間にオイルが入り込むことで、部品の間で、より多くの熱を運んでいるんだよ。とくに動く部品は間にすきまが必要だからオイルの役割が大事なんだよね。

部品の間で熱を運んでいる以外にオイル、水、ケース内部の空気などが流れることで熱を運んでいることも忘れないでね。オイルは潤滑の機能だけじゃなく熱を運ぶのにもつかわれているんだよ。

熱を早く逃がすためには、それぞれの部品の間で熱を受け渡ししやすくすることとオイルや水や空気がより多く流せればいいってことわかるよね。

次は代表的な部品について見ていこう。

・部品どおしで直接
・部品と空気で
・部品とオイルで
・部品と水で（水冷のときね）
・部品から赤外線で（火から受け取る熱なんかはこれも多いんだよ）

熱が伝わる方法は、これの組み合わせになるんだよね。
では、最後にエンジンの外に行く熱は、どこから出て行くんだろうね。
考えてみたよ。

・シリンダやヘッド、クランクケースなどエンジンのケースから外気に
・オイルタンク、オイルクーラーなどオイル回りから外気に
・（水冷の場合）冷却水がラジエターを通して外気に
・エンジンやポートに入った混合気のガソリンの気化熱
・吸気される外気で

こんな感じかな？
結局、ガソリンの気化熱以外は外の空気に逃がしてるんだよね。
気化熱ってわかりにくいかな？
アルコールを腕に塗ると乾くときにス〜ス〜するでしょ。あれのことだよ。水とかガソリンとか、いろんなモノが蒸発するときに、蒸発するのに必要なエネルギーの分だけ周りから熱をもらうんだよ。それが気化熱って言うんだ。

では、どうやれば、熱を多く伝えられるんだろう？
ちょっと整理して見るね。

・モノが広い面積で接触している
　　ちょっと浮いていても熱が伝わりにくくなるので注意してね
・モノが長く接触している
・空気やオイルと接触している場合は多くのモノと接触している
　　流れが速いって考えてもいいかな
・温度差が大きいものが接触している

部品どおしで熱が伝わるときのことを考えたけど、それぞれの部品も、材料によって熱を伝えやすい物と伝えにくい物があるよ。前にも見たよね。
おさらいすると、銅、アルミ、鉄はよく熱を通すんだよね。こういうものは熱が伝わると全体がすぐに暖まるんだ。ゴムとかプラスチックは熱を通しにくいよ。

じゃあ、エンジンの熱くなるところは全部、一番熱を通しやすい材料を使えばいいと思うでしょ。でも、そうはいかないんだよね。
それぞれの部品の材料を選ぶ時には、強度とか耐熱性とか滑りやすさとか値段とか重さとかサビやすさとか、ほんとにいろんなことをバランスさせながら、どれを使うか決めているんだ。あと、簡単に作れるかどうかって問題もあるしね。

他のことを優先するために足りなくなった材料の特性を補うために、合金にしたり、冷やし方や暖め方を工夫したり、メッキや焼き入れなどの表面処理をしたりなど、いろいろ工夫してから使っているんだよ。

同じ材質でも、作り方のよっても特性が変わるんだよね。型に溶かした金属を流し込んで作る鋳造品より、それをプレスで圧縮して作る、ぎゅーっと詰まった（密度の高い）鍛造品の方が鋳造品よりも熱をよく伝えるよ。鋳造品は、原子の間に、細かい隙間が空いていたり、原子の並び方がふぞろいだったりするんだよね。その分軽かったり、加工しやすかったり、良いところもあるんだけどね。

最後にもうひとつ、熱を蓄えられる量も考える必要があるんだ。
まずは量。多い方がたくさんの熱を蓄えられるよ。たくさんの熱を蓄えたり吸い取ったりできるってこと。体積か重量が基準。コップのお湯はすぐに冷めちゃうけど
おふろの水はなかなか冷めないよね。同じように、オイルの量が少ないとすぐに暖まるけど、すぐに冷えちゃうんだ。エンジンの回し方なんかで発熱する量が変わると敏感に温度が変わっちゃうって事だよね。量が多いとなかなかオイルが暖まらないことになっちゃうんだ。暖まった時の柔らかさを基準に考えて作ってあるから、冷めたままなのもよくないんだよね。

他の部品にも温度が変わることの影響があるんだ。ほとんどのものは暖まると膨らむから、ゆっくりしか暖まらないものとすぐに暖まるものがセットで使われていると微妙にずれてきちゃったり、透間が開き過ぎたり、きつくなったりしちゃうんだよ。

今回はとりあえずここまで。次はどんなルートで熱が伝わるのかを考えるよ。

どうやって冷やせばいいんだろう。
熱の伝わり方や、通り道を考えて、それぞれの部品にしてあったり追加できる工夫を見てみよう。
えっと、こんな順番でいいかな。

2-1.熱の伝わり方
2-2.火の熱が伝わるルート
2-3.代表的な部品の細工
2-4. ピストン
2-5. バルブ
2-6. プラグ
2-7.シリンダヘッド
2-8. シリンダ
2-9. オイルポンプ
2-10. オイルタンク
2-11. オイルクーラー

高回転にしたいエンジンやエコなエンジンや燃焼室が大きなビックボアなエンジンでも使われている手法だよ。燃え方を制御するのには、燃焼室の形が問題になるんだ。

エンジンの燃焼室の形って大雑把にいって、バスタブ型、半球型、ペントルーフ型って進化してきたんだけど、バルブを大きく取ることを優先したのがバスタブ型で、バルブの大きさを広げるためにバルブもかなり横に倒れているんだよね。それにあわせて、圧縮率を確保するためにピストンが盛り上がっているんだ。燃焼室の断面は、三日月型になってるよ。

その後に登場した半球型は、ピストンの表面がほぼ平らになって、燃焼室を一番コンパクトにすることに主眼をおいたんだ。いろんな形のうち、同じ体積だと、球形が一番狭い表面積に作れるんだ。それを半分に切ったのが半球型だよ。シリンダヘッド側が球状にくぼんでいるのが特徴だよ。燃焼室の断面はちょっとつぶれた半月がただね。ボアに対するバルブの大きさはちょっと小さくなるよ。

４バルブのエンジンが登場した時に主流になったのがペントルーフ型なんだ。大排気量でハイパワーなビックボアなエンジンが増えてきて、火が短時間で燃え切らないことが問題になってきたんだ。パワーを上げるために高回転にしたいのに、ピストンが下がるまでの間に燃え終わんないことに対処するために、巣きっシュエリアが設けられ、ボアよりちょっと小さ目の燃焼室を持ってるんだ。断面は3角形になってるんだけど、バルブがだいぶ立っていることが多く、ピストン側がくぼんでいることもあるよ。
コンパクトな燃焼室で効率よくパワーを出すための工夫がスキッシュエリアの確保なんだね。

スキッシュエリアってなんだろう？

ピストンが一番上に上がった時に、その上面の周囲とヘッドの下面との間にほとんどくっつきそうな透き間にしちゃって、その部分の混合気を真ん中に向かって寄せて行くことで、火が真ん中で燃えて行くようにしているんだ。

中心部分だけ部分的に圧縮率が上がって火が早く燃えるようになるんだ。早く燃えるって事は点火のタイミングを適切に調整すれば、少ないむだでパワーが取り出せるから、燃費もよくなるしパワーも上がるってことだよ。ついでに、火が早く燃えるから、高い回転数でもパワーを失わなくなるよ。

真ん中に混合気を寄せ集めることで、大きすぎるボアの為に混合気が燃え残ることの解決策になるんだ。燃え終わるのを待つために高回転を犠牲にしたり、なるべく長い時間膨張する火からエネルギーを受け取るためにストロークを長くしたりしなくて良くなるんだ。

えっと熱対策のために何の役に立つんだろうね。２つポイントがあるよ。

一つ目は、無駄な燃焼が減るから、火で発生する熱全体では、量を減らせるんだよ。

もう一つは、真ん中に濃い混合気が集まることで、まんべんなく燃焼室に混合気が充満するんじゃなく、真ん中に濃い混合気が集まることになるから、燃えた時に中心はより熱く、ヘッドの下面やピストンの上面はより涼しく（って言っても熱いけどね）なるんだよ。壁から離れて火が燃えることになるからね。おまけに燃えてる最中に壁で冷やされることもなくなるから、より火が早く燃えるようになるよ。パワーを上げられるって事だね。

この形状は高回転を大事にするレース用のエンジンでも、少ない混合気から確実にパワーを取り出したいエコなエンジンでも使われてるよ。まあ、あんまりボアが小さいエンジンだと使わないけどね。

後からスキッシュエリアを作るのはちょっと大変なんだけど、シリンダヘッドの下面を面研して、燃焼室を浅くしたり、燃焼室に溶接でアルミを肉盛りして燃焼室をけずり直したりすれば作れるよ。バルブが衝突しちゃったり、カムの角度がずれたり、ヘッドがゆがんだりするから、いろんなところを調整しないと行けないんだ。圧縮比も変わっちゃうから、ガスケットの厚さやピストンの上面の細工などで工夫してね。

そうそう、形を決めるときには、プラグに混合気が集まるように考えてね。せっかく集めた混合気とプラグが遠いと、火がゆっくりしか燃えなくなっちゃうからね。

いろいろと考えていくと、すごく深い部分だけど、とりあえずこの辺でおしまい。
次は、「２.熱くなりすぎないように冷やすこと」について考えるよ

排気を早く抜くためには、排気ガスが通り抜ける各段階をなるべくスムーズにつなぐことと、燃焼室から遠いほど圧力を下げていくことだよ。当たり前のことなんだけどね。

排気ガスの通るルートを整理するよ。

燃焼室→排気バルブ→排気ポート→エクゾーストガスケット→エクゾーストパイプ→マフラーガスケット→マフラー→排気口

こんな感じかな。マフラーやエキパイ（エクゾーストパイプ）が集合してたりサブチャンバーがついてたり、バリエーションはいろいろあるよ。

スムーズにつなげるには、段差がない方がいいんだけど、つなげていくためには、そうもいかないよね。そういうときは、入り口側がせまくて、出口側を膨らませると良いんだ。膨らんだあとは元の太さに戻るように絞ってあげてね。

それから、圧力を徐々に下げるために、まっすぐ、ストレートなパイプじゃなく、段々と広がっていくようにすると良いよ。

問題はマフラーなんだよね。音も問題になるからさ。
抜けの良いマフラーを排気系に使うのが良いんだけど、作るのはなかなか難しいんだ。だから、ありモノを探すことになると思うんだけど、音が静かで抜けの良いマフラー、あんまり無いんだよね。特に軽い奴は。

ピンポイントで、ある回転数に限定したモノならまだいいんだけど、使用する回転数、全部にあわせるのは大変なんだ。それは、排気の脈動、えっとエクゾーストパイプとマフラーを合わせたパイプで排気が共鳴を起こして、圧力が変化することなんだけど、の影響で回転数によって抜けが悪くなったり、カムとの相性で低回転時のトルクが少なくなったり、いろいろするからなんだけどね。後、排気の量自体も大きく変わるからね。

排圧って聞いたことあると思うけど、温度だけを考えると、排気の圧力がかかり過ぎると、バルブの周りにいつまでも熱い空気がのこって、シリンダヘッドの温度が上がっちゃうから、排圧が高いのは良くないんだ。

マフラー、まだまだいろいろ考える事があるんだけど、お勉強が足りてないからこの辺までで終わりだよ。

次は、火の燃え方を工夫するよ。

といっても、材質はプライベーターの手が出るところではないんで、こんなことしてるよって参考にしてね。

まずはスペースシャトルを思い出して。表面に上に白、下に黒のタイルが貼ってあるんだよね。この間の事故はタイルがはがれた為かもって報道あったし、普通の飛行機にはタイルなんて使ってないよね。
シャトルは地球に戻ってくるときに、すごい温度の中を通って来るんだよ。その熱を機内に伝えないようにするためにセラミックのタイルが貼ってあるんだよ。結構重くなっちゃうし、接着してるだけだから、はがれないように気を使うし、大変なんだけど、アルミや鉄ではだめだったんだよ。タイルが熱を遮断できるってことだよね。

熱の説明のところでちょっと書いたけど、材質によって、熱の伝え方が違うんだよ。また、熱で材質が弱くなっちゃう温度も変わるんだよね。そのことをエンジンにも利用できるのさ。
直接火に触るところには、熱くても丈夫で熱を受け取りにくい素材を使い、火から熱を受けないところは熱を伝えやすく冷えやすい素材を使えばいいのさ。

もっとも熱くなるプラグや排気バルブは高価だったり堅すぎて加工が大変でも、熱に強い材質を選んでいるよ。
イリジウムプラグとか白金プラグなんて、ほんのちょっとだけどレアメタル（貴金属）を使ってるんだよ。

排気バルブは熱に強くて丈夫な特殊な鋼を原料にして、傘部分は丈夫になるような表面処理（侵炭素加工や焼き入れ）をしてあるんだよね。ものすごい早さで動かなきゃ行けないし、かなりの圧力も受けるから堅くて粘って、熱に強いことを最優先している感じだね。

ピストンで行われる処理はちょっと変わってるよ。土台はアルミのまま、上面に他の素材をコーティングしてあるんだよ。セラミックの粉か何かの酸化物（平たく言うと錆）だと思うけど調査出来てないや。
この処理、必ず行われているわけではないんだよね。

「1-2．火に触る部品は熱を受け取りにくい材質にする」のお話はここまで。
ピストンに行うコーティング、どこかで頼めるのかな？
ヘッドの方にも出来るのかな？
なんて疑問があるんだけど、わかったら追記するからね。
実はこの課題、うわさではその筋でだいぶホットなんだよね。

さてさて、まだまだ続くよ。

ざらざらしてると、その分、表面積が増えちゃうからね。凹凸が少ない形にすることや出っ張りやへこみの角を丸めること必要だね。ただし自分で磨くときや角を丸くするときには、熱以外の要素もよく考えてね。

それでは部品ごとに見て行くよ。

直接火に触っているところは、燃焼室とエクゾーストパイプだけなんだよ。
部品で言うと
・ピストンの上面
・シリンダー
・吸気バルブ（普通は下面だけ）
・排気バルブ
・シリンダーヘッドの下面
・シリンダーガスケット（端だけ）
・プラグ
・排気ポート
※極たまーに吹き返して、吸気ポートからキャブまで。
・エクゾーストパイプのガスケット
・エクゾーストパイプ
※たまーにマフラーまで火が行っちゃうよ。

たったこれだけの部品だけなんだよね。なのに、エンジンってあんなに熱くなっちゃうのさ。

シリンダーの内側の表面には細かい傷（ホーニングの目）が付けてあるけどあれは磨いちゃだめだよ。細かい傷が無くなるとオイルが無くなって、ピストンとシリンダの滑りが悪くなったり、オイルがふさいでくれなくなるので燃焼室からクランクケースに空気が漏れちゃって、圧縮が無くなったりするから、適当にいじっちゃだめだよ。エンジンが壊れちゃうよ。どういう傷をどの程度付けるかは、ノウハウの固まりだからね。

それから、ピストンの上面をいじるときも注意してね。表面に1-2．のために上面に耐熱の素材をコーティングしていたり、バルブリセス（バルブをよけるためのへこみ）はバルブが開いたときに効率よく混合気が出入りできるような形状になっていたり、1-4．のために混合気を燃焼室中央に寄せるための工夫（スキッシュ）があったりするからね。問題が無ければピストンの表面を磨くのはとっても効果的だよ。鋳肌や切削機械の細かい凹凸があると、凸なところが暖まりやすくなったり、凹んだところにいつまでも熱い空気が留まっちゃったりするから気おつけてね。

バルブは磨いちゃえっていうのが正解。どこを磨くかに気おつけてね。すごく堅いから簡単には磨けないんだけど。
バルブガイドに当たる部分とバルブのフェース（ヘッドとぶつかるところ）は、下手に磨いたらだめだよ。がたが来たり、圧縮保てなくなっちゃうからね。
傘の部分の上の方には段差があるけど、滑らかにしちゃってもいいよ。軸と組み立てる時の加工の後だから。傘の下面も磨いちゃっていよ。ただし、厚さを削り過ぎて傘が弱くならないように気おつけてね。
吸気側は傘の下面しか火に触れないけど、排気側は傘の上下とも火に触れて、一番熱くなる部品なんだよ。磨いて見ると分かるけど、材質も排気側の方がすごく堅くて丈夫な部品を使ってるんだよね。チューンするための形状の変更の話はここでは省略。長くなっちゃうからね。
傘の外側の角は丸めちゃった方が熱を受けにくくなるよ。よく見るとヘッドと接触する面は端からミリ単位で内側なんだよね。傘でおおちゃってバルブのあたり面に火が入らないようになってるから削り過ぎはよくないよ。

ヘッドの下面はバルブとプラグがくっつくから細かく見ると結構複雑な形をしてるんだよ。いろんなことを考えながらだけど、磨くのが正解だね。鋳物のバリなど表面がでこぼこしてる時はならしちゃうほうがいいからね。
ただしバルブの間に盛り上がりは削り過ぎに注意してね。吸気と排気の両方が開いて新しい混合気が吸い込まれる勢いで燃え終わった排気を燃焼室から追い出すタイミングがあるんだけど、その時に吸った混合気がそのまま排気バルブに飛び込まないようにするための盛り上がりな事があるからね。
燃焼室の端のエッジの角を落とす時は、ガスケットやシリンダーもセットで考えてね。混合気を燃焼室の中央に寄せるためのスキッシュエリアが取ってあったり、ガスケットに圧力がかかりにくいようにわざと角を残していたりするからね。

プラグは火の出初めの場所だから、一番熱を受けるんだよね。いろいろいじりたいんだけど、表面が処理されていたり、火花が飛び安いような工夫がされていたりするから、熱を受けないための対策としては、燃焼室に顔を出す外側の表面を磨いて上げたり電極の外側の角を丸める位のことしかできないんだよね。プラグの形は空気の流れとか火の付き方なんかで考えるから、待っててね。

そうそう、排気ポートを忘れちゃいけないね。燃え終わった排気ガスが燃焼室から流れ出ていくんだもん。すっごく熱くなっちゃうんだよね。
シリンダーヘッドは鋳物でできているから、複雑な形を作るときに、型の合わせ目が残ってるんだよね。吸気ポートにものこってるんだけどそれなりにならしてくれてるんだよ。でも、パワーに影響しにくい排気ポートは結構いっぱいついてる事があるよ。熱にはこっちの方が問題なんだ。バリを取ったり段差を無くしたりして、スムーズに排気が流れるように整えてから、表面をきれいに磨いてあげるといいよ。

エクゾーストのガスケットやパイプの入り口と排気ポートの間に段差があること多いんだよね。Ｄポート形状なんか見たいに、性能を良くするために設けてあることもあるから要注意だけど、がたがたなままだと熱が溜まりやすいから整えてあげたいよね。

エクゾーストパイプとマフラーは熱よりも性能に効いてくるから今回は省略。

この辺で「1-1．なるべく燃える火と接触する面積を減らす」はおしまい。

どう？一個づつは簡単なことでしょ。その積み重ねなんだよね。

まだまだ続くよ。

じゃあ、その熱をどうやって逃がしているんだろう？って考えてみたよ。えっと、水冷とか空冷とかはあとの話で、その前段階があるんだよ。

ガソリンが燃えることで空気が熱くなるよね。その熱を空気から受け取らないことが最初の課題。つまり「１．.必要なところ以外には熱を伝えないこと」。

これは、熱の悪影響を避けるだけじゃなく、ほんの少しだけど、エンジンの効率にも影響するからね。せっかくガソリンに火がついて空気が膨張するのに、ピストンに力が伝わる前に冷えちゃったら、膨張が止まって火の熱が無駄になっちゃうからさ。

火から熱を受け取らない作戦は、
1-1．なるべく燃える火と接触する面積を減らす。
1-2．火に触る部品は熱を受け取りにくい材質にする。
1-3．燃え終わった火をなるべく早くエンジンの外に追い出す。
1-4．各部品が熱を受けにくいように火を燃やす。こんな感じかな。

続きでは1つづつ考えてみるよ。
またね。

熱って分子や原子が暴れてる具合のことなんだよね。
暴れてるって言うと、たまにしか起きないことみたいだけど、身の回りで、いつでも起きてることなんだよ。えっと、みんな、体温あるよね？？

気体だと猛烈な勢いで分子があっちこっちにすっ飛んでいるんだ。液体や固体だと、原子や分子が、ぶるぶる振動してるんだ。その運動が激しいほど温度が高いっていうんだよ。

熱は他のモノに伝わるよね。
それはどういうことかっていうと、２つの接触しているモノ（気体でも固体でも）の間で、運動中の分子や原子が衝突して、跳ね返っているんだよね。（すっごく細かく見ると接触なんてしてないんだけどね。）その衝撃が相手に伝わるんだよ。それで相手の分子や原子が運動し始めちゃうんだよね。
これが、接触しているモノの間で熱が伝わる時に起こってることだよ。

固体を暖めた方が柔らかくなったり、膨らんだり、するのも、気体を暖めると圧力が上がるのも、温度が上がると分子や原子が激しく暴れ回るせいだとおもえばわかりやすいでしょ？

そして、２つのモノが接触している面積が広いほどぶつかる分子や原子が増えるから、早く熱が伝わるんだよ。

熱が分子や原子の運動だから起きちゃうこともあるよ。あたりまえなんだけど、とっても不思議なことなんだよね。
どんどん熱くすると溶けちゃったり蒸発したりするモノがあるでしょ。分子や原子の運動が激しくなちゃって、形を保てなくなるんだよね。そのときに、他の分子、えっと酸素とかを取り込んで焦げたり燃えたりするモノもあるよね。逆に冷やすと固まっちゃう液体も多いよね。油が固まったり、水が凍ったりするでしょ。

お湯を沸かすと湯気が出るでしょ？あれは水の分子の運動が激しすぎて、表面から外に飛び出しちゃった結果なんだよね。でも、冷たい水でも少しづつ乾いて行くでしょ？分子の運動って、みんな同じ早さで動いてる訳じゃなくて、止まってる分子からすっごい勢いで動いてるモノまで混ざってるんだよ。温度による違いは、その割合が変わっているってことなんだ。だから冷たい水でも外に飛び出しちゃう分子が居るんだよ。でも数が少ないから、ゆっくりにしか乾かないんだけどね。外に飛び出しやすいかどうかは材質によって違うんだよ。ピラミッドは４０００年経っても残ってるし、地球もガスにはなってないでしょ？でも、水やり忘れて植木蜂良くからしちゃうんだよね。

暖まりやすいモノとそうでないモノがあるでしょ？
ストーブの前の金属はすごく熱くなるけど、毛布はそれほどでもないよね。
温度は伝わりやすいモノとそうではないモノがあるんだよ。材質によって分子や原子が、なかなか動かないけど、動き出したら止まらないモノと簡単に動くけどすぐに止まっちゃうモノがあるんだよ。普通、金属はすぐにあったまって、すぐに冷えるよ。ゴムとかプラスチックはそれほどでもないよね。水は結構頑固だよ。
同じ金属でも、銅や銀やアルミは鉄やチタンよりすぐに暖まるみたい。熱伝導率が高いって言うんだよ。パソコンなんかの放熱板、高級品は銅で出来てるでしょ？アルミのモノもあるよね。銅やアルミが熱を良く伝えることを利用して、より早く冷やすのに使っているんだよ。

直接衝突しなくても、赤外線などを通して放熱したり暖まったりすることもあるんだよね。赤外線は光なんだけど、原子の運動に影響をあたえちゃうのさ。電子レンジも赤外線よりも波長の長いマイクロウェーブで直接水なんかの原子を激しく動かすことであたためるんだよ。
この例では運動を光に変えたり、光を運動に変えたりする事がおきてるんだよ。
モノが暖まって分子や原子が運動するんだけど、ちょっとずつ赤外線を出して冷えて行くんだよ。その赤外線を他のモノが浴びると分子や原子が運動始めちゃうんだよ。ちょっとだけモノの中まで入り込むから、表面だけではなく中からも暖まるんだよね。
とっても不思議な気がするんだけど、そのおかげで、お日様はぽかぽかするんだよね。

すごく大ざっぱだけど、「熱」ってこんなことをいうのさ。

熱が上がるといろんなところに負担が増えるんだよね。だから材料でも構造でもいろいろな工夫がされているんだよ。

なんで負担が増えるかって？えっと、まとめてみるね。

熱くなると...
・柔らかくなったり
・張り付きやすくなったり
・溶けちゃったり
・もえちゃったり
・もろくなったり

あとね、膨らむんだよね。ほとんどの材質が。
膨らみ方が材料や形によって均等じゃないから歪んだり、きつくなったり、ゆるくなったりすることもあるよ。

お〜こわ。

つまり、熱を上げてパワーが上がってるのに材料は弱くなって行くんだよ。エンジンにとっては、かなり余裕がないよね。一度に壊れなくても、耐久性が落ちてちょっとづつ壊れて行っちゃうのわかるでしょ？

壊れちゃ困るよね。じゃあどうすればいいの？っておもうよね。

まずは熱くなるところを限定するんだよ。エンジン全部が熱い必要はないんだよね。「ホントに熱くなる必要があるのは、燃焼室内の混合気＞排気だけ」なんだよ。エンジンの機械自体は、熱くなる必要はないのさ。

だから、壊れないようにする作戦は、こんな感じになるんだよ。

１．必要なところ以外には熱を伝えないこと、
２．熱くなりすぎないように冷やすこと
３．余計なところで熱を発生させないこと

なんだよね。さらに、熱くなっちゃうところには

４．熱に耐えられる材質を使うこと
５．熱で変形したあとの状態を想定して形状を決めること
６．どうしても弱くなっちゃう部品は交換しやすくすること

って感じかな。ちょっと見えてきた？
続きはそれぞれの対策について考えてみるよ。
具体的な方法、全部なんてとても知らないけど、自分でもできることもあるよ。

続きを見てね。

（熱ってなに？って説明した方がいいのかな。こっちもみてね）

エンジン動かすだけで、熱くなるよね。エンジンのパワーを上げるともっと熱くなっちゃうんだよ。

走っていると、冷やされるからわかんないけど、止まったままで、エンジン空ぶかしするとすぐに熱くなるよね。つまりね、よりパワーが出る状態にするほど熱くなるんだよ。

ストローク増やしたりボアアップしたり、圧縮あげたり、エアクリーナーボックスからファンネルにしたりターボ付けたり...
エンジンのパワーを上げる代表的な方法だけど、どれも熱くなるんだよ。
※えっと、ロスを減らしていくチューニングの場合は、熱くはならないよ。この場合は、損失しちゃうパワーを取り戻してるだけだからね。

原理的なことを考えてみるとわかるんだけどね。

エンジンは、ガソリンなんかを燃やして、空気のを一気に暖めて膨張させることで動いてるんだよ。より早く、強く膨張させるためには、より大きな火を燃やす必要があるんだ。そのためには、より多くの空気とガソリンをエンジンに入れる必要があるの。燃えるモノが増えるんだから、熱くなるよね。回転数も上がるとパワー出るけど、短い時間で何回も火がつくことになるから、やっぱり熱くなるよね。

もうわかったでしょ？パワーを上げようとすると熱くなっちゃうのさ。

つぎに熱くなったら、何が起きちゃうかを考えてみるね。

※ちなみに「爆発」的に燃やしてるんだけど、あれでもゆっくりだから「燃焼」っていうんだって。