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ブレーキに関して - その1. エンジンブレーキ

RV(自動車)を減速させる為にはブレーキが必要で、運転者が足でペダルを踏んでブレーキシュー又はブレーキパッドで車輪の回転を遅くしますが、この種の身近なブレーキの他にエンジンブレーキ、排気ブレーキ、ジェイクブレーキ、更にはリターダーと呼ばれるトランスミッションに備わったブレーキ装置があります(制動装置を総称してリターダーと呼ぶ場合もある)。 

RVを購入の際にスタイル、燃費、色、大きさ、間取り、エンジンパワー等は大いに気に成りますが、それらと同じ様に大切なのが制動性能又は制動装備で、RVが重量化すればするほどこれ等は大切になります。 

2回に分けて、日常余り見慣れていないブレーキに関して書こうと思います。 

A. エンジンブレーキ
アクセルペダルから足を上げますとエンジンへの燃料の供給が止まり、車は多少減速します。 しかし、下り坂で車を減速出来るほどの力ではありません。 

1. シフトダウン
急な下り坂を走行中にエンジンブレーキで減速する為にはギヤーを下げなければなりません(シフトダウン)、即ちトップギヤーで走行中はより低い4速、又は3速、2速にシフトダウンすれば、エンジンブレーキがより効果を発揮します。 シフトダウンをする事に依りエンジン回転数が上がり、エンジンにより大きな抵抗が発生します(詳しくは後で)。 

しかし、クラスAやデーゼルプッシャー等の大きな車の場合、特にデイーゼルエンジンやオートマチックトランスミッションを搭載している大型RVは単にシフトダウンしただけでは充分な制動力が得られない場合があります。 

1. ガソリンエンジンとデイーゼルエンジン
ガソリンエンジンにはキャブレーターと呼ばれるエンジンに送り込む空気の量を加減する装置があります。 アクセルを深く踏めばバタフライと呼ばれるキャブレーターの中央部にある弁が大きく開いて空気量が増し、空気量に応じたガソリンがエンジンに注ぎ込まれます。 

デイーゼルエンジンの場合は空気量を加減するキャブレーターは無く、エンジンに常に空気が送り込まれ、シリンダー内で空気が圧縮されたタイミングでアクセルの踏み込み加減に応じた燃料(軽油)が噴射されます。

2. ガソリンエンジンとデイーゼルエンジン車のエンジンブレーキ
ガソリンエンジンの場合はアクセルを戻すとキャブレーター内のバタフライ(弁)が閉じ、シリンダー内に送り込まれる空気が微小になります。 従って、空気が入って来ないシリンダー内でピストンが下がろうとしますと、バキュームポンプ同様の原理で大きな不圧(バキューム)になり、ピストンの動きを止める力が発生します。 ピストンの動きを止める力が発生すればエンジンの回転は減少し、その力が車輪の回転を下げる制動力になります。

デイーゼルエンジンの場合は空気の量が一定で、特にターボ付きのデイーゼルは、エンジン回転中は常に大量の空気がシリンダー内に送り込まれます。 従って、アクセルを戻しても燃料の量が減少するだけで空気の量は変わらず、デイーゼルエンジンはガソリン車の様に負圧(バキューム)に成らない為に制動力を作り出す事が出来ません。

3. エンジンブレーキの効率
アクセルを戻しますと多少は減速しますが、下り坂で減速する為には1.での説明の様にシフトダウンをする必要があります。 しかし、オートマチックトランスミッションの場合、トルクコンバーターと呼ばれる流体クラッチが付いており、2000年代以前のトルクコンバーターの場合はロックをしない、即ちスリップを生じて直結状態に出来ないものがあります。 この様なオートマチックトランスミッションを装備しているRVはシフトダウンしてもトルクコンバーターがスリップを起し、減速しないどころかオイルが高温になってトランスミッションのオーバーヒートを起こす可能性があります。

デイーゼルエンジンの場合はエンジンブレーキに余り期待は出来ませんが、シフトダウンをする事でエンジン回転数を上げれば、回転抵抗が大きくなり多少の制動力が生じます。


従って、デイーゼルエンジン搭載RVに取っては排気ブレーキが非常に大切になります。 次回は排気ブレーキに関して書く予定です。

レジ袋のゴミ箱

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先週、RVの中にゴミ捨てを取り付けました。 以前も使っていたのですが単に引っ掛けるだけの物で、今回は入れ口が大きく開く様にして使い勝手を良くしました。 

角で無駄なスペース(写真上左)がありますので、このスペースに合わせて6mmのステンレスロッド写真上右の様な物を作り取り付けました。 写真で明らかな様にレジ袋を突起部分に引っ掛けてゴミ捨てとして使います。

最初はロッドを曲げてレジ袋を引っ掛ける突起を作る予定でしたが、この方法は曲げる位置の正確さが要求されますので、結局安易に調整が出来る方法として、突起部分を別に作って溶接しました。

若し、同じ様なゴミ捨てを作る場合は細い曲げ易い針金等で模型を作ってそれに従って作るのも良いと思います。 又、突起を別に付ける方法は寸法的(調整)には非常に簡単ですが、溶接機が無い場合は細い針金を使って動かない様に固定しては如何でしょう。

日本では“ゴミはお持ち帰り”と言う事で処理が大変だと思いますが、アメリカの場合はレストエリアやガソリンスタンドに大きなゴミ箱が必ず置いてありますので、ゴミの処理は簡単です。 最近はエコバッグを使う人も増えて来ましたがレジ袋は何処のスーパーマーケットやホームセンターにも置いてあり、要求すれば幾らでも貰えます。 それらを特製の袋に入れてRV内に保管し、必要に応じてゴミ捨てとして使います。 ゴミ捨てがゴミで一杯になれば手の部分を縛ってRVの出入り口付近に置いて於き、レストエリア等に停車した時に捨てます。

ターボチャージャー、 その2 故障

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前回書きましたように、ターボは繊細な部品でありながら過酷な状況で重労働(高速回転)をしますので問題が起こると完全に駄目になって仕舞い修理不可能(交換)となって仕舞います。

故障の原因:
1. 潤滑油 (オイル)
エンジンオイルは長い間使用しますとカーボン、ゴミ、磨耗した金属片、水分、燃料等が徐々に増し、粘性が下がったり耐温度性が劣化します。 増した異物(金属片等)はベアリングを磨耗させ、シャフト(軸)の遊びを増して振動を起こしたり羽根の接触を起こし、磨耗を更に増やしてオイルの循環は益々悪くなります。 この様な状態ではオイルの凝固が加速し、高温に成る為に部品が割れたり折れたり、シャフトの焼き付きを起こしたりします。 

2. 異物の混入
ターバイン(排気)側
エンジン部品 (例えばバルブ、バルブシート、ピストンリング、エグゾーストマニフォールド等)の一部、又はエンジン整備を行った後にエンジン内に忘れられたワッシャー、ナット、その他の異物がターバインに噴き出されますとターボの巻貝状の最終部分に留まる場合もありますが、ターバインを傷つけたり壊す事になります。

コンプレッサー(吸気)側
エアーフィルターが正常に機能していない場合やエンジン修理の際に残された異物やその他エアーフィルター等の一部が外れてターボに吸い込まれる事があります。微小の場合は隙間をすり抜けてCAC(チャージエアークーラー又はインタークーラー)で引っ掛かったり、エンジンに入る事になりますが、多くの場合異物は羽根に傷を付けたり曲げたり折ったりします。  

3. 基準以上の回転速度や温度
ターボは空気流量、ブーストプレッシャー、排気ガス温度等により最高回転数や最高温度の制限基準があります。  ウエイストゲートに細工をして制限回転数を超えた状態で使用を続けますと回転部品は壊れる可能性が出てきます。 回転速度が制限以下でも制限温度を超えた状態で使用を続けますとカーボン化したオイルが蓄積しターボのハウジングのヒビ割れ等を引き起こします。 
参考:ウエイストゲート(無駄扉)はターボ又は排気管に取り付けられた扉で、油圧、空気圧、電動等を使って開閉され、余分の排気ガスを逃がしてターバインの回転速度下げたりブーストプレッシャーを抑える役目をします。

ターボには影響無し:
次の様な場合、ターボ自体が故障を起こすような事はありません。
• エンジンクランクケースに換気に問題がある、即ち、EGRバルブが機能していない場やオイルキャプを付け忘れて走行した場合
• オイルの入れ過ぎ(サンプにエンジンオイルの量が多過ぎ)
• エアーフィルターの目詰まり


ターボを正常な状態に保つには:
• オイル、オイルフィルター、エアーフィルターの交換を定期的に行う
• マニュアルに指定の(適切な)粘度のエンジンオイルを使用
• 適切なガスケットを使用し、リクイッド(チューブ入りのシールラント)の使用は避ける
• エンジン始動後は15秒程度のアイドリングで油圧を上昇させる
• 高速走行後は1-2分掛けてターボ(エンジン)の温度を下げる


次のサイトにターボの問題解決方が表示されています。 http://www.turbobygarrett.com/turbobygarrett/sites/default/files/Garrett_Troubleshooting_Guide.pdf
上の写真の要領で説明されています。

ターボチャージャー、 その1 概略

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ガソリンエンジン:
日本車ではターボチャージャー付きはそれほど珍しくは無く、恐らく税金の関係で小さなエンジンから大きな力を得るのが目的なのでしょう。 アメリカでは、昔(1960台) スチュードベーカーアバンテイがスーパーチャージャーを装備していましたが、近年はガソリン車ではターボチャージャーが付いている乗用車やトラックは販売されておらず(?) (日本車を除き)、 例外は、ホットロッド、レースカー、その他自動車マニアが趣味で取り付けている程度だと思います。 しかし、今後、燃費向上をしながら同等のホースパワーを得る目的でエンジンを小型化してターボチャージャーを取り付ける事が考えられているようです。

デイーゼルエンジン:
デイーゼルエンジン車(トラック)は別で、最近のデイーゼル車には殆ど全てにターボチャージャーが取り付けられています。 デイーゼルエンジンにターボチャージャーが付いている理由は馬力を上げると共に、排ガス規制が厳しくなった近年は充分な空気を送り込んで排気ガスをきれいにして規制をクリヤーする事も理由のようです。

ターボチャージャーの仕組み (写真):
エンジンの排気ガスでシャフトの一方に付いているタービンを回転させ、同じシャフトの他方のタービンで空気を吸い込み、ピストンの下降に依る不圧で空気を吸い込むより大量の空気(燃料)をエンジンに送り込んで出力を上げます。 

回転数:
ターボ付きエンジンはターバインの回転数が上がるまでは威力を発揮出来ず、発進時に回転数が上がるまでに少々時間が掛かります。 回転数を出来るだけ早く上げれるようにターバインは軽量(頑丈ではない)に作られています。 
自動車エンジンのターバインの回転数を調べてみましたら90,000rpm、140,000rpm 200,000rpm以上と言う人もあり確かではありませんし、ターボにはウエイストゲート(無駄を吐き出す扉)と呼ばれる機構で回転数が上がり過ぎないように成されています。それでも恐らく50,000rpm以上の回転数にはなると思われます。 

ベアリング:
ターバインシャフトを支えるベアリングはベアリング材で出来た筒状の部品(フリクションベアリング)が使われています。 参考:日本語ではベアリングと言う名称は全てボールベアリング(ローラーベアリング、テーパーベアリング)を意味すると思いますが、軸を支える部品は全てベアリングと呼びます。 通常高速回転をする場合はフリクションベアリングの方が一般的で、軸がオイルの中に浮く状態で回転します。

精密部品:
ターボは空気が漏れない為に、そして高回転で振動を起こしてバラバラに成らない為に精密に作られています。

高温:
ターボはエンジン排気管に非常に近い場所(効率)に取り付けられていて排気ガスを全て受け入れますので非常に高温になります。

ターボは過酷な状況:
以上のように、ターバインは軽量に出来ていて、高温の状況で高回転をする精密部品ですので故障が起こり易い過酷な状況にあります。 当然ながら何らかの理由でターボにオイルが届かなくなったり、ターボ内でオイル路に異物が詰まりますと高温、高回転のタービンは焼き付きを起こします。 又、エンジン内より排気ガスに混じって異物がターボ内に入り込んだりフィルターの故障等で汚れた空気が吸い込まれますと、高速回転のインペラー(羽根)は曲がって故障を起こします。

次回はターボの故障に関して書く予定です。

“クレート”エンジンとは?

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“ショートブロック”、“ロングブロック”エンジンと関連して使われる言葉に“クレート”エンジンと言う言葉があります。 

“クレート”とは木材で簡単に作った運送用の木箱のことで、クレートに入って送られて来て直ぐに車に乗せることが出来るエンジンと言う意味で、“クレート”エンジンは“ロングブロック”エンジンより更に完成度は高く、バルブカバーやオイルパンは勿論、多くの場合キャブレーター、スターター、デイストリビューター、スパークプラグ、プラグワイヤー、排気マニホールド、オルタネーター、サーモスタット、オイルポンプ、ハーモニックバランサー、燃料ポンプ、ウオーターポンプ、デイップステイック、エアークリーナー等も含まれます。

“クレート”エンジンはGM Performance, Ford Racing, Mopar Performance、Edelbrock、BluePrint Engines, World Products, Dart、その他多数の会社で純正部品の他に、ホットロッドやレース用に製造された改造社外部品をも使用して量産されています。 手頃に購入出来る再生部品を使用した$2000台のエンジンから高出力のレース用エンジンまで幅広い種類が製造されていて、乗用車、トラック、RV用に購入する人も居ますが、クラシックカーに乗せたり、レースカーやホットロッドに乗せる人が多数います。

ネット上で“クレート”エンジンを販売している会社は多数ありますが、中でも次の2社は良く知られています。
http://www.jegs.com/c/Engines-Components_Engine-Assembled-Ready-to-Run/10763/10002/-1
http://www.summitracing.com/search/part-type/crate-engines

“ショートブロック”と“ロングブロック”エンジンとは?

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運転免許を持っていて運転に興味がある人は必ず聞いたことのある言葉に“ショートブロック”と“ロングブロック”エンジンがあります(アメリカに於いて)。 何を意味するか想像は付きますか?

前回書きました“ビッグブロック”、“スモールブロック”と同様に勘違いをしている人や理解をしていない人が大多数だと思いますが、自分でエンジン修理をする人達は誰でも知っている言葉です。

何らかの理由でエンジンの交換が必要な場合、例えばエンジンの焼き付き、エンジン内部の部品が壊れてクランクケースに穴、力不足の為に大きな排気量のエンジンが必要等色々考えられますが、日本車ですと日本からから輸入された中古エンジンとそっくり交換するのが安上がりです。

アメリカ車の場合は状況により色々な選択肢があります。 労賃が高い為にエンジン乗せ変え作業、中古部品の検査、変形したシリンダー等の機械加工等にはお金が掛かりますし、エンジン中枢部品が中古部品ですと寿命の心配もあります。 しかし、エンジン全てを新しくすると当然費用は高くなりまし、壊れたエンジンの中には再使用可能な部品もあります。

ここで出て来るのが“ショートブロック”と“ロングブロック”エンジンです。 これらはエンジン組み立ての状態、即ち即ち半完成エンジンの状態を意味します。
“ショートブロック”エンジン:
• クランクケース
• クランク
• カムシャフト
• タイミングギヤー
• ピストン
• ベアリング
以上が全て組み立てられた状態で、オイルパンの上からヘッドガスケットの下迄です。従って、オーバーヘッドカムの場合はカムシャフトやタイミングギヤーは含まれません。

“ロングブロック”エンジン:
• “ショートブロック”エンジン
• ヘッドガスケット
• ヘッド
• バルブ
• (カムシャフト)
• (タイミングギヤー)
以上が全てが組み立てられた状態で、オイルパン、インテーク、エグゾースト、キャブレーター、フューエルインジェクション、オールタネーター等を除いたエンジンです。

“ロングブロック”の方がより多くの部品が含まれていますので、取り付け時に問題が起こり難くはありますが、エンジンの中枢だけが壊れた場合は“ショートブロック”で充分です。 ヘッドが使い物にならない場合は、当然ですが“ロングブロック”を選択した方が現実的(総合的に安くて問題が少ない)です。

前回書きましたように、“ビッグブロック”、“スモールブロック”の系列には色々な大きさの選択肢がありますので、エンジンにウルサイ人はわざわざ“ショートブロック”を選択して好みのボアーやストロークに組み立てて貰い、ヘッドは別に購入します。


と言う事で、“ショートブロック”と“ロングブロック”とは長短の形状を意味している訳ではなく、エンジンの組み立て状態を意味します。 

注意:
日本ではエンジンの改造は法律上種々の制限があるかも知れませんが、アメリカではそれほど難しくなく、又、州に依っての規制に引っかかる部品等は予め知る事が可能です。 ホットロッドやレースカーの場合は規制はありませんので、馬力を上げる為に数え切れない社外製部品が販売されています。

それぞれの部品は年式に依ってサイズや形状が異なりますので、インテークマニフォールド、ヘッド、キャブレーター等の個々の部品を交換する場合は取り付け可能である事は勿論、機能が充分発揮出来るかに関しても充分調べる必要があります。
 

アメリカ車のエンジンの名称

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この所、454、7.4等の数字を何気なく使用して仕舞いましたが、これらの数字はエンジンの呼び名であると共に、エンジン排気量をcuin(cid = cibic inch displacement) 又は リットルで示しています。 アメリカ車の部品を買う場合には、此れまでに何度も書いていますように、エンジンの名称(サイズ)が必ず必要です(ネット等でアメリカ車部品の購入をされた方は経験済みだと思います)。 

日本車のエンジンには数字とアルファベットを組み合わせた多数の名称があり非常に複雑で私にはチンプンカンプンですが、アメリカ車のエンジンは排気量の大きさが名称で簡単です。 

エンジンサイズは二つのエンジン部品、即ちシリンダーとクランクシャフトの組み合わせで決まり、それらに適合したピストン、コネクチングロッド(コンロッド)、その他の部品が組み込まれて種々のエンジン(大きさ)が生まれて来ました。

シボレーエンジンの場合、シリンダーには“スモールブロック”と“ビッグブロック”と呼ばれる2種類のV8エンジンの系列があります。 

一般的に良く知られたエンジン名 (数字)をリストします。

スモールブロック: 
エンジン名:   265、305、327、350、307、400、その他

次のサイトに詳しい説明があり、ページ右の表をご覧になればお分かりのようにシリンダー径(Bore)は1/8(0.125)インチ間隔で、3.75、3.875、4.00、4.125等があり、ストロークも、3.00、3.25、3.50、3.75等となっています。
http://en.wikipedia.org/wiki/Chevrolet_small-block_engine

ビッグブロック:
エンジン名:  396、402、427、454、その他

ビッグブロックも径とストロークは1/8間隔が一般的ですが、僅かの量を大きく(ボアーアウト)した場合もあります。
http://en.wikipedia.org/wiki/Chevrolet_Big-Block_engine

シボレー製シャシーのクラスAの殆どは“454=別名7.4(最初の数値はcuin、後はリットル)”を使用していますが、このエンジンは1970年にスタートし、1996年にVortec 7400が登場するまで製造されました。 長年製造された“454”と呼ばれるエンジンもクランクシャフト等種々改良が加えられて変化していますので、全て同じ部品が使用されている訳ではありませんし、キャブレーター、燃料噴射システムも多種あります。

注意:
ここに書いた説明を読んだ方には明らかだと思いますが、大きなエンジン又は400cuin以上のエンジンをビッグブロックエンジンと呼ぶと勘違いしている人も居ます。 当然ながら、スモールブロックやビッグブロックはエンジンブロックの名称で、スモールブロックの“400”はビッグブロックの“396”よりも大きなエンジンと言う事に成ります。

要旨が分かるように簡略化して書きましたので、詳しくは上に記したサイトをご覧下さい。

AC Delcoスパークプラグ

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シボレーP32のスパークプラグに関して書く前にスパークプラグに表示されているコードの意味を説明します。 

スパークプラグは自動車エンジンの他にジェネレーター(オナン、ジェネラック、ホンダ、ヤマハ)、チェーンソー、ローンモア(草刈り機)等、色々のエンジンに使われていますので、サイズや機能も種々雑多です。 従って、間違った物を使用しますとエンジンが正常の機能を出せないどころか故障やエンジンを駄目にして仕舞う原因にも成りかねません。


AC Delcoスパークプラグに関しては次のサイトにコードの説明があります。
http://www.gonzomotorsports.com/toolbox/acdelcosparkplugidentificationtable/

ACDelcoのスパークプラグのコードは“接頭辞”-“番号”-“接尾辞”の順に並んでいます。

例えばコードが“R45TS”の場合:
R = Resistor
4 = 14 mm Thread
5 = Heat Range
T = Taper Seat
S = Extended Tip


“接頭辞”
B - Series Gap
C - Commercial
CS - Chain Saw
F - Fine Line 14 mm 5/8" Hex
M - Marine
LM - Lawn mower type
R - Resistor
S - Shielded (5/8-24 thread)
V - Surface Gap
Prefixes are sometimes combined e.g., VB, CR

“番号”
1番目の番号 ネジサイズ(THREAD SIZE) “4”は14mmを示す
2番目の番号 燃焼温度(HEAT RANGE)

“接尾辞”
A - Clip Gap
C - Copper Core Center Electrode
C - Colder Version of M44 Plug
E - Special Design Electrode Extended Tip
F - 1/2" (12.7 mm) reach (ネジ部の長さ)
FF - 1/2" (12.7 mm) reach, fully threaded
G - Pin Gap (cold -running)
I - Iridium Center Electrode
J - Boot Release Agent, Anti-Seize Compound
K - Special Design
L - Long Reach
7/16" (11.1mm) reach, (14mm) thread
3/4" (19mm) reach, (18mm) thread
3/4" (19mm) reach, (14mm) thread (fineline)
LT - Long reach, .715" (18.16 mm), Tapered Seat
M - Special Design Electrode
N - 3/4" (19 mm) reach, 3/8" (9.5 mm) thread length
R - Resistor (Sport Vehicle Plugs)
S - Extended Tip
S - 7/8" (22.3mm) Moderate Long reach 23/32" (18.25mm)
T - Tapered Seat Shell Design
TS - Tapered seat with extended tip
X - Wide Gap (H.E.I.) (high energy ignition)
XL - Extra Long reach, 3/4" (19 mm) fully threaded
Y - 3 prong cloverleaf electrode
Z - Special gap (usually denotes wide gap)
5 - .050" (1.3 mm) gap
6 - .060" (1.5 mm) gap
8 - .080" (2 mm) gap
100 - Iridium
600 - Resistor Type
800 - Platinum Type
900 - Double Platinum Type


シボレーはGM製で、GMの純正部品はAC Delcoですが、AC Delcoはフォード、ダッジ、その他日本車のスパークプラグも製造しています。 反対にACDelcoのスパークプラグを他社製(NGK、デンソー、オートライト、チャンピオン、その他)のスパークプラグに置き換える事も可能です。 次のサイトは適正な交換スパークプラグを探すのに便利です。
http://www.sparkplug-crossreference.com/