シリンダーヘッドポーティングによる更なる飛躍

Nov 25, 2023

すべてのエンジン製造者は究極のパフォーマンス向上を追い求めています。 シリンダーヘッドのパフォーマンスに関して言えば、私たちは皆、より多くのパワーを生み出すためにエアフローを最大化しようとしています。 それを達成するために、ビルダーは改善するために何を操作すべきかを知る必要があります。 エアフローの質と量の改善は、制限領域の移植と除去によってもたらされます。

シリンダーヘッドはそれぞれ異なるため、エアフロー特性を改善する方法を学ぶには、多くの試行錯誤とフローベンチでの長時間の作業が必要になります。 熟練したシリンダーヘッドスペシャリストは、最大の吸気速度と排気速度が維持されるように、最小限の拡大で最大流量が得られるポートの形状に重点を置きます。 専門家はまた、各ポートを通過する流量を均等にするよう努めており、各シリンダーが同様の空気速度を経験します。

シリンダー ヘッドが強制誘導アプリケーション用であるか自然吸気用であるかに関係なく、ポート作業によってパフォーマンスを向上させることができます。最近では、CNC ポーティングは手でポーティングするよりも手頃な価格で迅速なオプションとなっています。

CT Performance Machine の Carmen Trischitta 氏は、「ポートを作成し、時間をかけて完璧なものにしてからデジタル化するのが正しい方法です」と述べています。 「そこに手作業で座って、2 つのシリンダー ヘッドを完成させ、8 つのポートを通過させようとするのは、大変な作業です。今日の時代に、私に言わせれば、それは一種の愚かなことです。1 つ完成させれば、あとは機械にやってもらいましょう」 。」

CNC アプローチの利点は、精度、再現性、速度です。 ただし、CNC 移植されたヘッドが終わりである必要はありませんし、多くの場合、そうすべきではありません。 熟練したエンジンビルダーとシリンダーヘッドスペシャリストは、CNC ポートをさらに改良して、最終顧客向けに特別なものを作成できます。

「フランケンシュタインやアドバンスト・インダクションなどのシリンダーヘッドメーカーが私を近づけてくれたことに感謝しています。そして、私はそれを次のレベルに引き上げます」とトリシッタ氏は言います。 「私のやり方は、その穴の中を覗いて、もし自分がこのポートを流れる空気と燃料の混合物だったら、そこを通過するときに何が気に入らないだろうかと考えることです。そして、私は調整します」空気と燃料の混合物がたどる道を、私のビジョンを通して港に描いたのです。」

シリンダーヘッドの素晴らしいパフォーマンスを生み出すのはポートの作業だけではありません。 シリンダー ヘッドの最も重要な領域は、最も多くの空気が最高速度で最も長時間通過する領域です。 ボウルの面積、バルブの働き、スロートの直径、燃焼室はすべて重要な部分です。

「移植は、レシピ全体の方程式の一部にすぎません」とトリシッタ氏は言います。 「それは燃焼室です。シートの角度です。シートの上下です。吸気口のフランジにあります。吸気口を通ってスロットルボディまたはキャブレターに至ります。すべてを調整しています。」

シリンダー ヘッド ポートの作業では、ベンチュリを作成しようとしています。ベンチュリは手作業または CNC 機械加工を使用して作成できます。 ただし、CNC 作業にはしばしば 1 つの欠点があることに気づいたかもしれません。

「CNC を使用するのは素晴らしいことですが、多くの場合、工具のラインが見えて、洗濯板のような効果が得られます」と Trischitta 氏は言います。 「一部の CNC は他の CNC よりも優れた性能を発揮しますが、それでも全体的に均等なポートが得られます。そこから手動で調整できます。」

カルメンのショップである CT パフォーマンス マシンは、少量生産のエンジン ショップであるため、手作業で仕上げ作業を行って、非常にカスタマイズされたシリンダー ヘッドを提供する能力を持っています。 より多くの量を扱う他のショップでは、CNC 作業のみに依存する必要がある可能性が高く、今日の機器を使用すれば、その方法で多くの損失を被ることはありません。

「これらのシリンダーヘッドメーカーの多くは、そのままでも良好な空気を流す非常に優れたコンポーネントを製造していますが、さらに一歩進んだ素晴らしい仕上げ作業も高く評価しています」と彼は言います。 「次から次へとエンジンを回し続けている人たちは、そこに座ってそのような手作業で移植作業をするつもりはありません。私はそれほど音量が高くなく、音量も低いので、どの部分も音量が高くありません」そうですね、できる限り上から下まで徹底的にやるつもりです、フランジから始まり、燃焼室から、最後まで全力を尽くします。バルブシートをポートまでしっかり閉めて、吸気口が合っていることを確認してください。」

最後の効率を追求する場合、ポートの形状、断面、表面仕上げ、全体の体積などの要素が影響します。 ポートの容積を大きくすることは良い考えのように思えるかもしれませんが、容積が大きくなると、特にエンジン速度が低い場合、空燃速度が低下するためトルクが失われることがよくあります。 行き過ぎれば、体積の増加は気流の逆流やバックアップにつながる可能性もあり、文字通り空気が燃焼室から吸気マニホールドに向かって逆流します。

フローベンチを使用すると、テスト中に適切なポートがあるかどうかを確認できます。 空気の速度が速すぎるために空気がバルブに向かって回転できない場合、吐き出しやスパッタリングが始まります。

プローブを使用すると、ポートのどこが速すぎるかを特定できます。 ターン手前で速すぎませんか？ ターン側のオーバーが速すぎますか？ プッシュロッド挟み込み付近が速すぎませんか？ そこで重要になるのは、ポートを適切に調整して正常に動作させることです。

シリンダーヘッドのポーティングは繰り返して開発するものです。 微妙な変更を加えて、それが改善されるか悪化するかを確認します。 空気は漏斗効果のように通過する必要があります。 前方から大きくなり、バルブに近づくにつれてポートがどんどん小さくなります。 理想的には、喉の部分またはシート リングがポート全体の中で最も小さい場所になります。 したがって、容積の増加を最小限に抑えながらポートを真っ直ぐにすることが最も一般的なアプローチです。

「空気が嫌がるものを想像しているとき、その凹凸が溶け込み、邪魔にならないように考えるのです」とトリシッタ氏は言う。 「ランプを入れて、ガイドの周りに空気を取り込もうとします。空気がガイドの後ろに回り込み、ポートの後ろに当たり、その後バルブから出ようとするとき、あなたはその空気が欲しいのです。それは助けになります」 「それを風洞のように考えて、スポイラーを少し変えるだけで、空気がまったく異なる経路にどのように偏向するのかを考えてみましょう。私は空気を偏向させて、空気を本来あるべき場所、つまりバルブの周りに届けようとしているのです。」

カルメンがエンジン構築で常に行っていることは、シリンダーヘッドとインテークマニホールドのポートを一致させることです。 これは、エンジンに詰め込もうとしているすべての空気の効率を最大化するのに役立ちます。

「私が作るエンジンの吸気口はすべて、それが搭載されているシリンダーヘッドに合わせてカスタム調整されています」とトリシッタ氏は言います。 「マニホールドのインテーク ランナーは、シリンダー ヘッドのランナーの単なる延長です。このヘッドがフロー ベンチ上で 450 ～ 480 cfm で流れていると想像してください。その上にインテーク マニホールドを取り付け、ランナーがシリンダー ヘッドのポートと一致していませんか? 最悪です! シリンダー ヘッドに取り付ける場合、最も重要なことの 1 つは、適切なインテーク マニホールドを取り付けてそのポートと一致させることです。ポートとフランジを一致させようとしています。」

どのような種類の移植作業を行っているとしても、最も留意すべきことは、手動移植には忍耐が必要であるということです。 常に小さなことから始めて、必要に応じて大きくしてください。 除去する材料の量を控えめに始めれば、多くの潜在的な問題を回避できます。

しかし、誰もが最終的に保守的になるわけではありません。水路に突っ込んでヘッドを修理してもらうか、ゴミとして捨てることは絶対に避けたいことです。 残念ながら、スロートのサイズは、人々がよく誤って判断するものであり、どのくらい大きくすべきか小さくすべきかは、バルブの仕事のシート角度によって決まります。 繰り返しますが、喉が大きすぎるよりも小さすぎる方が常に良いです。

「空気の向きを変えるために、これらの角度がバルブの働きにあります」と彼は言います。 「それらがもう存在しない場合、バルブの作業で行ったことの直観に反することになります。シリンダーヘッドには実際に台無しにできる領域がたくさんありますが、おそらく最大の部分はバルブの作業と次への移行です」喉の部分。」

また、吸気ポートは排気ポートとはまったく異なる動作をすることを忘れないでください。 排気ポートは、サイズさえ合っていれば、できるだけ真っ直ぐにしたいものです。 ヘッドの作成が完了したら、フローベンチを利用して空気速度と CFM をチェックします。 一部の人々が何を考えたり、購入の決定を下したりするかに関係なく、ほとんどの人は、対気速度が cfm よりも重要です。 目的に適した空気速度を備えたシリンダー ヘッドを入手すると、ポートに大量の空気が流れるようになります。

「フローベンチは単に数字を与えて、どの方向に進んでいるのかを知らせてくれるだけです」とトリシッタ氏は言う。 「私たちはフローベンチではレースをしません。」

ほとんどのシリンダー ヘッドのエアフローにとって重要なのは、ポート フロアのボウル領域と短い回転半径です。 これは、ポーティングの経験が活かされるヘッドの領域でもあります。ショート ターンの半径とボウル領域内の全体的な形状を変更すると、空気流が燃焼室に入る角度に大きな影響を与える可能性があるためです。ターンは燃焼イベント自体に大きな影響を与えます。

サーキットで競争相手に有利になりたい場合は、シリンダー ヘッドの移植を最優先事項にする必要があります。 CNC ルートを利用するか、手作業でポートを仕上げてさらに一歩進んで、より優れたエンジンとより優れたパフォーマンスが得られます。EB