虚構の設計 -2ページ目

虚構の設計

設計の立場から高専ロボコンに関して書いていました.
今は引退し,カブ90に乗っています.

先日PD22のエアカットバルブの記事に関して

販売者の方からコメントがあり,私の方でも現物を調査したところ,

バルブに関して,重大な見落としがあったことを確認しました.

私の記事により,誤解を招いた方々にお詫び申し上げます.

 

今回は,文献も用意して(キャブレターの文献はなかなか見当たらず,

古い内燃機関の本の本の中でキャブについて詳しいものを用意しました

最近の本は,インジェクターしか書いてないんですよね・・・)

慎重に調査したうえで,私からの見解を述べます

 

 

今回指摘されて気が付いた部分ですが,

このエアカットバルブのダイヤフラム(黒いゴムの部品)の裏の

このエアカットバルブのバルブ部分なんですが,

以前記事を書いた際は,ダイヤフラムのニードルと本体の真鍮部分で

流量制御を行っていると思ったんですが,

実際には,このニードルは写真では見ずらいですが,真鍮部品の奥にある樹脂のバルブを押すための部品です

このニードルと真鍮の穴で流量を制御しているわけではありません

(私も,こんなガバ穴で流量制御できるのか,少し引っかかっていたのですが・・・もっとよく見るべきでしたね)

というわけで,以前の私の記事は完全にあべこべになっていて,
空燃比が薄くなると書いた領域では濃くなり,
濃くなると書いた領域では薄くなります

さて,ここまでが指摘事項になります.



以下,バルブの存在を知ったうえで,私がこのキャブレターについて,文献を参考にしながら解析していきます
前回の記事の特に簡略図は看過できないミスがほかにもあったので,ちょうどいい機会です

解説をする前に,私としての見解を先に記しておきます
以下,エアカットバルブの作動状態の定義として,
ダイヤフラムが負圧によってばねを押し縮める状態を作動している状態と定義します

1. エアカットバルブが作動すると,燃調は濃くなる
2. エアカットバルブが作動するのは,エンジンブレーキの際など,キャブのマニホールド側における負圧が高まった場合である
3. エアカットバルブにより,エンブレ時のアフターファイヤの発生を抑える効果が期待される
4. エアカットバルブにより,スロットル全閉からごく低開度の状態からの
  急激なスロットル開の操作の際に燃調が薄くなることを抑える効果はスロットル操作始めのごく一瞬に限っては若干の効果が期待される

5. エアカットバルブは,登坂時などのエンジン高負荷時の動作には一切の関与しない
  (スロットル開度が大きい際には,一切作用しない)
6. エアカットバルブは,排気量の大小にかかわらず,動作する(効果は一定ではない)
  (ラジコンエンジンにPD22つけたり,1000ccのエンジンにPD22をつけたら,話はまた別ですがw)


以下分解をしながらの解説に移ります
まずは,訂正したPD22エアカットバルブ付きの概略図です
今回は,手向きしないでしっかり作ったつもり

画像中の1,2,3 ,a,b ,x,y ,A,B,Cは流路の解説用なので,おいておいて,
MJはメインジェット,
PJはパイロットジェット(スロージェット),
PSはパイロットスクリューを示しています.
また,エアカットバルブのダイヤフラムとバルブは接合されていて,2つは連動して動くものとします.
(ダイヤフラムのニードルでバルブを押していて,バルブはばねによって元の位置に戻る機構なので,連動して動くと考えても問題ありません)

簡略図の流入口と実際の流入口を比較すると,このようになります

吸気口
 

スロットルバルブ
(左下が吸気口,右上がマニホールド側)
 

マニホールド側
 

エアカットバルブ部
Bの流路は真鍮の部分ではなく,その奥の白い樹脂バルブ(暗くて写っていない)に塞がれている部分

簡略図と実際のキャブレターの位置関係が分かったところで,また簡略図に戻ると,

今度は,各部に発生する圧力に関して考えます

とりあえず,スロットル開度とエンジン回転数について,次のグラフの関係を仮定します

これは,前回の解説でも用いたものですが,
この図は特に問題ないので流用します.
前回の記事にも書いた通り,あくまでもイメージなので,注意

さて,エアカットバルブが動作する条件ですが,
簡略図を見ればわかる通り,Pi>>Peになれば,ダイヤフラムがばねの力に押し勝って,動作します
ただし,バネはそこそこの力で押さえられているので,Piの動圧程度では動作しません
(キャブレターを流れる吸気の量が増えた程度では動作しない)
そのため,動作の条件はPiではなく,Peの負圧と考えられます.
Peの負圧は,スロットルバルブを閉じることにより発生します
さらに,エンジン回転数が高いほど,Peの負圧は強くなります
つまり,高回転のエンブレの際に最も負圧は強くなります.
また,負圧はスロットルバルブに敏感で,
スロットルバルブを開けると,一気に負圧は小さくなるようです.

そんなわけで,上の負圧の図で,色が薄くなっている部分が,負圧は強い
=エアカットバルブが動作する範囲ですが,その際にエアカットバルブにより何が起きるか考えます.

エアカットバルブが動作すると(図中,バルブが左にスライドする),
Bの通路がバルブによって塞がれるため,PJに向かって流れる空気の量が減り,
PJの流路の圧力が低くなるため,PJから吸われるガソリンは増えます
つまり,エアカットバルブが動作すると空燃比は濃くなります

最初にまとめた効果の内3についてですが,
エアカットバルブが動作するのは,主にエンブレの時と考えられますが,
その際に空燃比が濃くなると,アフターファイヤの発生が減るらしいです
確かに,このPD22を使っていた間,アフターファイヤの発生がほとんどなかったような気がします

次に,4に関してですが,
まず,急激なスロットル操作の際になぜ空燃比が薄くなり,スロットルにエンジンの動作が追い付かなくなるかというと,
ガソリンと空気の比重の違いにより,空気の流量の増加に対し,ガソリンの流量の増加は若干の遅れが伴うからといわれています
なので,エンブレなどによりこのバルブが動作している場合,通常求められている空燃比より濃く(リッチに)なっています.
なので,急激なスロットル操作により求められるガソリンの量が増えたとしても,その操作前の空燃比がリッチな状態だったので,エアカットバルブがついていないキャブレターに比べれば燃料の不足量は少なく済むと考えられます
(空燃比の悪化具合が小さく済む)
一方,スロットルの開け始めのごく一瞬以外では,エアカットバルブがついていないキャブレターと動作に違いはないので,特に違いはないと考えられます
なので,極端にオーバーサイズになるキャブとエンジンの組み合わせには,エアカットバルブはあまり向いていないと考えられます
一方,若干のオーバーサイズくらいであれば,向いていると考えられます
また,エンブレでしか効果がないか,アイドリング状態からでも効果があるかどうなのかは,
実際の負圧を測ってみないと,わかりません.

5.に関してですが,
先述した通り,このキャブレターはインマニの負圧が強い状態(=エンブレなど)以外では,
エアカットバルブは動作せず,通常のキャブレターと同じ挙動を示します
なので,スロットル開度が大きくなる,登坂などのエンジンが低回転でスロットル開度が過剰に大きい状態での空燃比の改善効果は一切期待できません

個人的には,この部分の効果を期待して購入したので,今回の解析結果は少々残念に思います
私が使用した限りでは,低回転高負荷時にアクセルをガバ開けすると,
このPD22でもより口径の大きなエアカットバルブ無のキャブレター(多少エンジンの部品違うけど),
どちらでも普通にノッキングしているようですので,少なくとも私の体感上は,この部分の効果は感じられませんでした


私の分析結果は,以上です.
この記事に限らず,もし間違っていることがあれば,ぜひコメントを頂ければと思います.
このブログでの分析は,個人レベルで行っていることなので,どうしてもやれることには限りがあります
より正確な情報を書くためには,読者の方のコメントも大変参考になります.

また,私が記事を書く上で,間違いや勘違いに気が付かないこともあるかもしれませんので,
最終的には,読者自身で,是非や真贋を判断するよう,お願いします

カブ乗りには共通の夢がある

それは,フロントをテレスコピックサスペンションにして,さらにディスクブレーキにすることだ

 

 

 

・・・・

性分じゃないので,普段の口調に戻します

さて,カブに乗っている方が皆そうではないとは思いますが,

峠を走る方は,恐らくカブの前輪ブレーキには不満があると思います

後輪はロックさせることができるくらいの制動力があるのに,

前輪はとにかく効きません.全然利きません.とにかく効きません

特に,エンジンを改造して,バイパスの右車線を走れるくらいのパワーがあると,

より顕著になってきます

ノーマルで街乗りしている分には,問題はありませんが,緊急制動が必要な場面では,

不安を覚えるのも事実かと思います.

 

ドラムブレーキはディスクブレーキより効くはずでは?と思われるかもしれませんが,

カブのブレーキは効きません

もちろん,製造コストや,自転車屋でも整備が簡単にできる点など,
ドラムブレーキにも優れた点があるのは事実ですし,カブの想定用途を考えると,
合理的な選択だとは思います.


しかし,カブを弄りまわして長距離ツーリングにも行く,不合理な選択をする私たち(馬鹿共)には,
ディスクブレーキに憧れます

また,フロントのサスペンションも,カブはボトムリンク式と呼ばれるサスペンションが採用されています.

このサスペンションは,車軸の取り付け部に短いリンクが仕込まれていて,

そのリンクの揺動によって,ストロークする機構ですが,

前輪ブレーキをかけると,フロントが持ち上がる作用を示します

この作用が曲者で,コーナーにブレーキを残したまま進入すると,

伸びていたフロントサスペンションが一気に縮むため,不安定な挙動になります.

なので,リアブレーキだけでコーナーに侵入するという,独特の操縦技術が要求されます.

しかし,一般的なフロントブレーキを残して,フォークを縮ませながらコーナーに進入する走行法に比べ,

緩慢なコーナリングになってしまうのは否めません

 

最も,このサスペンションも良し悪しで,信号などで停車する際,前輪が持ち上がることにより,

ノーズダイブを防ぐことができるので,スムーズに停車することができるように思います

製造コストの観点でも,昔の技術であれば,この方式が一番安く済むように思います.

やはり,想定された用途であれば,合理的な選択だったと思いますが・・・

 

私には向いていないですw(そもそも,私がカブに向いてないともいう)

フロントが持ち上がる作用のせいで,制動中はサスペンションの能力が落ちて,

スリップしやすいと思いますし(前輪のブレーキが弱いのはこれを考慮してのことなのかな)

剛性感も良くないですし,ガタが発生しやすいです.

 

そう考えると,一般的なテレスコピック式のサスペンションが欲しい

けど,カブにポン付けできるテレスコピック式のサスペンションなんてないし,

「カブ テレスコ」などで検索すると,カブの原型をとどめないような見た目のマシンしか出てきません

・・・個人的に,カブの見た目はかなり気に入っているので,これは変えたくないな・・・

 

 

そんなわけで作ってみました

高専の自主卒業制作も兼ねて,「無いものは作ればいい」精神を体現しました

 

見た目はカブの雰囲気を出しながら,

異様な大きさのディスクブレーキから,やる気を感じますw

個人的には,大満足

まさに,作りたかった理想

 

ちなみに,このディスクブレーキの直径は295[mm]ですが,これは,

YZF-R25とほぼ同じ大きさですw

どう考えてもカブには不釣り合いな大きさですが,自己満足カスタムなので,それでいいのですw

(R25は重量170[kg],カブは90[kg],人間の重量を考慮しても,相当な重量差があり,

効きすぎるように思いますが,そこはキャリパーとマスターのレバー比で調整しています.)

 

そして,中身はこんな感じ

ちなみに,純正だとこんな感じ(ハンドルついてないし,アングルが全然違うけど)

見てわかる通り,フレームから先の部品は,完全に別物です

具体的には,カバーとハンドルまわりくらいしか,純正品は使っていませんw

 

構成は,こんな感じ

フロントフォーク:ホンダPCX純正(改造有)

ブレーキキャリパー:PCX純正(改造有)

キャリパーサポート:自作

ホイール:スズキGN125用カスタムパーツ(中国から輸入)

ブレーキローター:GN125用カスタムパーツ(中国から輸入)

ブレーキマスター:ホンダCBR600RR純正(マスターカップはカワサキH2から流用)

右ハンドルスイッチ(ウインカーとかのスイッチ):自作

ミラーマウント:自作

スロットルホルダー:Active製汎用品

ステムなど:自作(アルマイトは外注)

簡単に言えば,サスペンションとハンドルの間の部品は,ベアリング以外すべて自作ですw

カブの見た目を保ったままのテレスコ化は,結構大変でした.

さらに,キャリパーなども手を加えていて,

(っていうより,流用品でそのまま使ってるのはメーターギアぐらいしかないw)

紹介箇所も多いため,記事を分けます

(課題に追われてるというのもあるけどw)

 

また,近いうちにそれぞれの要素を細かく解説していきます

 

朝の一枚

この写真の中に,ヤマトのトラックが5台

・・・人手が足りないんであろうことはわかるし,運賃値上げもしゃーないと思うけど,

もうちょい効率化できるんじゃないだろうか・・・

 

今年に入ってから一回も更新できなくて申し訳ないです

いや,実は冬眠をしていて,春になったのでようやく目覚め・・・

エイプリルフールにはまだ早いですねw

 

高専は今年が最後ということもあり,研究が忙しかったのと,

バイトも入れていたので,1月から休養がほとんどとれず,

2月中頃に疲れ過ぎて,自律神経系をやってしまったようで・・・

ロボコンのころにも,無理をしすぎて一回やってしまったのに反省が生きてませんね

(もっとも,休めば治るので,大丈夫です)

 

ただ,論文は嫌でも書かないと卒業できないのと,

3月上旬に研究の発表(外部)があったので,

それに向けて実証用のロボットを意地でも作りたかったので,

(私の高専7年間の技術の集大成といってもいい,力作だったので)

そして,結局,休養は取れずじまい

(作業ペースは少し落とし気味にして,論文も細かいところは諦めて,

ほどほどの内容で提出するなど,体調を悪化させない程度には気を使いましたが)

 

論文も通りましたし,無事学士も合格

(今年までは,うちの高専からは学士は出せなかったので,外部試験を受けてました)

そして,研究のロボットも完成し,会場に持ち込んで実演・・・はできませんでした

佐川急便にやられた・・・

発表を行う長野の諏訪に発送したはずが,到着せず,急遽スライドでの発表になってしまいました

ほんと,佐川は家が引っ越しするときにも段ボールがいくつかなくなっていたり,

契約と違うことをやられてたり,碌なことがない.できれば2度と使いたくない

そんなこんなで,研究発表に行ったつもりが,ただの温泉旅行に変わり,

私の高専での研究は終わったのでした・・・

あとのことは,私の後継に3人も後輩がついたので大丈夫でしょう

帰りに立ち寄った奈良井宿にて,寒かった

帰りは,青春18切符で途中下車の旅を楽しみました

 

その後は,例の3台での最後のツーリングに向けて,

バラバラになっていたカブを

 

大急ぎで組み立て

どこからどう見ても普通のカブですね

 

・・・

・・・次回以降,解説予定

忙しさの一因は,これもありました

 

そして,無事に改造も済んだところで,耐久性の試験も兼ねて四国をツーリング

(試験とか言いつつ,もし壊れたら,どうやって帰るんだろw)

 

祖谷のかずら橋(強度は鋼鉄製のロープで持たせてるけどw)

 

佐田岬

ただ単に,四国の一番西にある岬ってだけかと思っていましたが,

写真では分かり難いけど,海も青いし,砂とか,岩も青い

意外と見どころがありました

(先端まで行くのは徒歩なので,結構時間かかるけど)

 

四国カルスト

寒かったwまだ1度か2度くらいしかなかったし,

途中のトンネルが思いっきり凍結してて,危なかった・・・

 

そんなこんなで,四国を満喫してきました

四国はあったかいってイメージだったけど,主に山間部を通ったので

全然そんなことはなく・・・雨が降ってきたときは,何の修行かとw

 

この「3台」でのツーリングはこれで終了

ただ,今後の進路の関係もあって,この3人でのツーリングは来年もやるかも

多分,次は親のプリウスを借りている友人が,何か買ってるかな

 

これ以外にも,家を実家ごと引っ越すので,物件の見学に行ったり,色々と忙しい春休みでした

(そんなに遠くには引っ越さないです.阪急京都線沿線です.)

そして,今週になってようやくゆっくり何もしないで過ごせている気がします

こういう,何もしない時間って,結構大事だと思う,そんな春休みの終わりでした