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完成!フルエキゾーストマフラー・Z1-R
2022-04-04
大詰めを迎えていた「Z1-Rフルエキゾーストマフラー」が、ようやく完成しました。
残るは、スプリングフックとサイレンサーの製作となっていましたから、まずは、スプリングフックを各パイプに取り付けました。4-2-1集合で全てが差込式のため、サイレンサーを含めて計11本のスプリングを掛けることになります。サイレンサーのみ2本掛け・各エキゾーストパイプは1本掛けとして、20個の部材(2ヶ所は共用)を製作して各部(サイレンサー部は後ほど)に溶接していきました。チタン材の3mm丸棒を曲げて作るだけですが、20ヶ所分ともなると部材製作・溶接ともに結構時間がかかりました。
サイレンサーはこれまでにもいくつか製作した「砲弾形」です。いまだに金属板を巻く機械を購入出来ずにいて「手巻き」していますので、あまり長い筒(20cm分位が限界)が作れないこともありますが、砲弾形は後半を太くするため短めでも消音効果を良くすることが出来るので公道用には安心して作れます。
この度は、事前に当店のRC390で使っているサイレンサーを装着して、排気音をテストしておきました。RC390では公道用にインナーサイレンサーを追加していますが、Z1-Rでは本体だけでも、けっこう消音された「ほど良い」排気音でした。そこで、ほぼ同じ仕様で製作することにしました。※シェル部のみRCに対して10mm短くして310mm(テーパー部150mm/円筒部160mm)に変更しました。
その他の仕様は、シェル外径120mm・パンチングパイプ内径43mm(エンドパイプ外径42.7mm)としています。ルックスを考えるともう少しシェルを細くした方が良いかとも思いましたが、シェル径は音量に影響が大きいため、無難に太目にすることにしました。
サイレンサーステーはこれまで使っていた物にするべく、エキゾーストパイプのレイアウトをしていたものの、最終的にテールパイプ後端が少し後ろ(約30mm)になってしまったのと、砲弾型サイレンサーでサイレンサーバンドの位置が後寄りにしかできないので、新作することになりました。アルミ7N01材の丸棒を使って製作しました。ちなみに先だって製作した「フランジプレート」も、今回は7N01材を使用しました。溶接するわけではないものの、以前に2017材(ジュラルミン)で作ったSR用(厚さは同じ8mm)が、かなり変形してしまったので強度(引張強度=曲げ)を上げるために変更しました。※さらに強度の高い7075材も持っていますが、そこまでは必要はないだろうという判断です。
一通り完成したところで、エンジンの調子(燃調など)を確認しましたが、おおむね悪くない(高回転域は除く)ようで、気を良くして動画を撮影してみました。試運転にも一度出かけましたが、低回転から中回転にかけて引っ掛かりなく回転が上昇してくれて、なかなか良いフィーリングでした。実際のワインディング路(特に上り)などの立ち上がり加速がどれくらいになるのか楽しみです。本格的なテスト・セッティングはもう少し暖かくなってから行う予定です。
※初めて製作した「並列4気筒用フルエキゾーストマフラー」でしたが、とりあえず形として完成させることが出来ました。全てのパイプを差込式としたことで、部分的な仕様変更も可能になっているので、今後の結果によっては試してみたいとは思います。(お客様にお付き合いいただければ)
※かなりの数の部材を使ったなと思っていましたが、完成したところで実際に数えてみたら、209ピース(サイレンサー・スプリングフック・フランジプレートを除く)でした。部材製作時には各々のパイプ径で余分に作っていましたから、さらに多くの部材を作ったことになります。
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スタック製メーター装着・Z1-R
2022-03-26
「メーターパネル」が作れますか?とのお問い合わせをいただき、当初、一枚板の物(当店でよく製作するような)を想像しました。お話をうかがうと、ご依頼の車両はZ1-R(Ⅰ)で、「スタック製」メーターを取り付けられるようにしたいということでした。
Z1-Rの純正メーターは、4連(手前=スピード・タコ/奥=フューエル・ボルト)メーターになっていて、スピードメーターを除いてスタック製メーターに換装する構想を持っておられました。スタック製メーターは仕入れることは可能だったものの、実際に扱ったことが無かったため、サイズや取付方法など分からない状況では、どのような物にすれば良いのか考えようもなく、ごく大まかな見積りしか出せませんでした。ただ可能であることだけはお伝えして検討していただいたところ、それでも正式に取り掛かることになりました。
メーターの入荷までに純正メーターの取付状態を確認しておくと、ダッシュボードのようにに見えるインナーカウルは、ただ上から「かぶって」いるだけの物(レンズやケースカバーでもない)でした。それぞれ独立したメーターは、下にある鉄製マウントブラケット(かなり重い)に取付られていました。ブラケットのメーター取付面は全て同じ高さで、ボルト・フューエルメーターの高さが低い(小さい)のを利用して、タコ・スピードメーターとは段違いにしてあるようでした。ブラケットは、トップブリッジに2ヶ所と左右ヘッドライトステーに各1ヶ所の4点で、ラバーマウントを介して支える構造です。
メーター周り(メインスイッチ・インジケーター含む)の配列と取付方法を確認して、あとはスタック製メーターの入荷を待って設計を進めることにしました。
スタック製メーターが入荷したところで現物を確認すると、メインとなるタコメーター(クラブマンST200)は純正スピードメーターに比べて一回り小さい(直径・高さ共)サイズです。フューエルメーター・ボルトメーターは純正メーターとほぼ同じくらいの大きさでしたが、ボディはプラスティック製で強度は低い(軽量)物でした。タコメーターを含めて底部にスタッドボルトを備えているものの、本体を支えることは出来そうになく、パネルを「挟んで」固定する基本設計となっているようです
そこで、スタック製メーター3種はアッパーパネル(平面)に、純正スピードメーターはブラケット側に取り付けて合体させて、全メーターが「平面状」に見えるようにする方式が考えられました。変則的になるため少し複雑になりコストが掛かりますが、この方式を提案したところ了解していただきました。※スピードメーターをスタック製に揃えれば、もう少しシンプルな物に出来ますが、日本代理店での販売はありませんでした。また、純正のような段違いの配列も可能ですが、こちらはコストがアップします。
配列は平面状にすることにしましたが、各メーターとメインスイッチの配置(中心点)は、純正と同様になるように採寸して設計しました。スタック製メーターは各々パネルを挟んで固定(付属品使用)するため、そこでの振動対策が出来ないため、アッパーパネルをブラケット側でラバーマウント(3ヶ所)としました。※ブラケット自体がラバーマウントとなっていますが、念のため2重の振動対策にしておきました。スピードメーターは純正と同様のマウント方式(画像④)を踏襲したため、アッパーパネルの穴から覗いている形となります。アッパーパネルに直接取り付けられたスタック製メーターと同じ高さになるように、カラーの長さで調節して合体させています。
各メーターの配線は個々に車両のハーネスに割り入って接続すると、ごちゃごちゃするのと整備性が非常に悪くなるため、メインハーネスのカプラーに接続出来る「サブハーネス」(画像⑤=ボルト・フューエルメーター用ヒューズ付き)をまとめて製作しました。スピードメーターの照明球のソケットハーネスは純正から切り取って再使用して、他のメーターと共にサブハーネスに対してカプラー接続としました。
インジケーター(ニュートラル・ハイビーム・ウィンカー・オイル)は純正を移植出来ればと考えていましたが、インナーカウルに接着されているようで、移植は不可能でした。そこで、「小型ボックスタイプ」の物を貼り付ける予定でしたが、欠品中で入荷に時間がかかることから、当店の所有していたFTR用インジケーターKITを利用して、仮り合わせをして使っていただくことになりました。※ニュートラルとウィンカーのみ作動
※アッパーメーターパネル&マウントブラケットは、後ほどワンオフパーツ作品集にも掲載する予定です。
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続・4気筒フルエキゾーストマフラー製作中
2022-03-13
前回は、第1集合部まで製作したところで報告しましたが、あらためて説明を加えると、このエキゾーストマフラーは「#1&4」集合を上に「#2&3」集合を下に、縦2段に並べるタイプの「4-2-1」集合です。
「4-2-1」には他に、「1&2」「3&4」を集合させ横並びに配置させる方式もありますが、「1&4」「2&3」集合は各々「等間隔(360°)爆発」となり、集合効果としてはこの方が高いと思います。※特性も少し違うものになります。
その他の基本設定として、パイプ径はフロントエキゾーストパイプ=38.1mm・センター=42.7mm・テール=50.8mmからテーパー管で60.5mmへ拡大してサイレンサーに接続するように設定しました。フロントエキゾーストパイプは排気ポート径に合わせた設定です。そして、フロント(4本)&センター(2本)を各々出来る限り「等長管」となるようにすることを目標としました。また、3ヶ所の集合部はすべて差込式の別体集合部としたことで、パイプは独立した一本物となります。
「輪切り溶接」による製作工法で重要となる、湾曲部分の部材に関しては、パイプ径に関わらず、片側5°(両側で10°)・台形の短辺を10mmに統一して製作することを基本としました。※片側5°/0°の部材を組み合わせれば、5°単位の湾曲角度の設定が可能になります。
これまでの経験から、この設定がなだらかなカーブを描きつつ、構成する部材の数を少なく出来る最小限(それでも90°湾曲するのに9個必要)だと分かりました。なだらかに見える湾曲は、内部の断面積変化の少ないことにもつながります。※真円パイプを斜めに切断するとその断面形状は楕円となり面積は広がりますので、広がった楕円と真円の断面積が繰り返し変化しています。※さらに小さい部材(片側2.5°・短辺5mm)にすれば同じ曲率でも、もっとなめらかになりますが、数は倍増しますので製作にかかるコストも増大してしまいます。
また、この場合パイプ内側の半径が約57mmの円弧を描く湾曲となり、エキゾーストパイプの取り回しにちようど良いくらいになります。パイプ径が違っても同じ曲率(内側の湾曲半径が同じ)とすることで、統一感を出しつつレイアウト(取り回し)のイメージをしやすくして製作していきました。
#1&4エキゾーストパイプ集合部手前の湾曲だけは、内側に入り込む形になるため曲率(湾曲半径)を1/2にしています。同じ角度(片側5°)で短辺を5mmにすることで角度変化への使用数は同様になります。※場合によって湾曲半径を大きくしなければならない時には、短辺10mmで角度を小さく(2.5°など)して対応する予定でしたが、今回は必要はありませんでした。
センターパイプを42.7mmと大径にしたことで、第2集合部も大きくなり等長管を目指す取り回しに苦労しましたが、なんとかスイングアームの湾曲部分を利用してレイアウト出来ました。テールパイプはテーパー管を使ってサイレンサーへの接続は60.5mm径にする設計としていましたが、湾曲部分が連続した結果サイレンサー直前となってしまいました。
想定したものより、センターパイプが少し長くなったり、テールパイプのテーパー部が後寄りになったりしましたが、エキゾーストパイプの大部分が製作出来ました。等長管とする目標は完全とは言えなかったものの、数mmの違いとなりました。
残るは、スプリングフックの取付けとサイレンサーの製作です。
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4気筒フルエキゾーストマフラー製作中
2022-03-06
これまでに、テールパイプ(集合部からサイレンサー差込部まで)・エキゾーストパイプ単体での製作や、SR&RC390などシングルエンジン用のフルエキゾーストマフラーは製作していましたが、初めて並列4気筒バイクの「フルエキゾーストマフラー」の製作依頼をいただきました。
お客様は、カスタマイズ事例で紹介している「17インチZ1-R」のオーナーさんです。この車両には、18インチ時代から「ナイトロレーシング製」エキゾーストマフラーを装着していました。17インチ化&モノショック化の際には、サスペンションリンク機構との干渉を避けるために、湾曲加工を施したものの、基本的にはそのまま継続して使用することが出来ました。
ただ、搭載角度を変えたエンジン・ZX10R流用の湾曲スイングアームなど、レイアウトの上であまりマッチしていないのが、不満の残るところでした。とは言えこの車体にマッチするマフラーなど存在するはずも無く、あとはオリジナルでのワンオフ製作しか考えらませんでした。
4気筒フルエキゾーストマフラーとなると、シングルエンジンに比べて、より正確なパイプ長・湾曲角度の設定・製作が必要なことと、集合部の製作も必要となり技術的に難易度が上がります。更に性能的に良いものが出来るのか?、かなり難しいことなので、なかなかお勧め出来ずにいました。
チタン材の加工や溶接の経験と、エキゾースト系の製作手法を、ある程度会得出来たと思いお勧めしたところ、納得していただいてご依頼をいただくことになりました。
製作にあたり基本となる集合方法は、「4-2-1」集合システムとしました。かねてより(排気デバイスやサブチャンバー・ジョイントパイプなどを用いない場合においては)、このシステムが最も優れていると考えていました。特定の回転域のトルク谷が出にくく、全域で排気効率の良いエキゾーストシステムが狙えると思います。
特にこの度の「Z1-R」はノーマル5速ミッションのままなので、どうしても立ち上がり加速でトルクの出にくい回転になってしまうことが多くなっていました。※回りの良いエンジンを狙って排気量を1015cc(Z系としては小さ目)としたのも、中回転域のトルク不足の一因です。今回のマフラー製作では、性能面の目標は中回転域のトルクUPを狙いたいと思います。。※高回転域の最高出力だけなら「4-1」(ナイトロレーシング製もこれです)の方が、優れている集合方法だと考えられます。
製作に取り掛かったのは、エキゾースト(EX)パイプのエンジン取付部寄りの第1湾曲部(画像①)からです。4本のEXパイプが2段に集合する1stセクションまでを画像にしました。まだ製作途中ですので、次回、実際の製作工程の説明を加えて紹介したいと思います。
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防風シュラウド(SR)
2022-02-28
一般的な空冷エンジン(ウェットサンプ潤滑方式)では難しい、油温のオーバークール対策ですが、SRは「ドライサンプ」というエンジンオイルを別体タンクに溜めている方式なので、少しは出来ることを考えてみました。
手始めに、保温効果を狙ってオイルタンク部分(フレームのメインパイプ)に断熱材を張ってみましたが、あまり油温を上げる効果は無かったので、次の策として、アンダーフレームの前に設置する防風目的のシュラウドを作ってみました。
ヘッドパイプから下方に伸びて二股に分かれるまでの一本パイプの部分は、オイルタンクとエンジンを繋ぐオイル通路(オイルタンクの一部)となっています。エンジンの前方に位置して、走行風の最も当たりやすい所(冷却には有効的)です。そこで、この部分の前に走行風が当たらないように遮蔽板を設置してみることにしました。
平板状の遮蔽板では空気抵抗になりそうなので、「く」の字状のシュラウドと呼べるものにしました。取付けには、下方は純正のアンダーガード取付ステーにアルミ製ベースプレートを設置して、このベースプレートに連結するようにしました。上方は、横置き式ステアリングダンパー取付用ボスをフレームに溶接していましたので、これを活用しました。
単体での振動対策(ラバーマウントなどの)が困難そうだったので、シュラウド本体は5mm厚としてかなり頑丈なものとしています。また、ぴったりとフレームパイプを覆う大きさにして、エンジン本体への走行風の影響が出ないようにしました。場合(シリンダー温度)によってはシリンダー・シリンダーヘッドへの走行風を遮るシュラウドを追加出来るように、ネジ穴(片側3ヶ所)を設けておきました。※「く」の字の角度はその延長線上がシリンダーフィンに干渉しないように設定しました。
エンジン下部にはジョイントホース(エンジンとフレーム内オイル通路を繋ぐ)が有りますので、ここをカバーするプレート(材質はチタンと凝ってみました)も製作しました。このプレートはラバーマウントとしています。
この冬はたいへん雪が多く、雪が融けて消えることが稀にしかなく、試運転すらなかなか出来ずにいます。春先(または初冬)のまだ肌寒い時期に効果を出したいと考えていますので、頃合いを見てテストはしておきたいと思います。
※追記(2022.5/9)
長らく試運転を出来ずにいましたが、ようやく5月に入った初日に今シーズン初乗りが出来ました。4月にはすでに夏日を記録するくらい暖かくなってしまい、防風シュラウドのテストにならないかと心配していましたが、当日は曇りで気温16°とテストとしては良い?条件になりました。※走行中(10km程度走行時)に霧雨が降り出して、さらに良いテスト(楽しくはありませんが)になりました。
温度経過は、シリンダー温度=61°・油温=27°まで暖気運転して出発。日差しが無いせいで、シリンダー温度もなかなか上昇しない状況でしたが、油温は走行速度に関わりなく着実に上がるようになり、10km走行で60°を超えていました。霧雨の降り出した10km以降は、シリンダー温度は走行風の影響で上下しつつ60°台後半から70°台前半を行き来した状態となりましたが、油温はその後も少しづつ上昇して、約20km走行した時には、64°まで上がっていました。※エンジン回転数は高くても4000rpmまで
12月の試運転の時より少しは気温が高いとは言え、防風シュラウドの「効果」はあったようで、確実に油温が上がりやすくなったようです。冬期間をはじめ寒い時期には効果を発揮してくれそうです。 今後は、暖かくなるでしょうから、どのくらいの気温まで使えるのか?特に高回転を使って走る際の経過を観ることにします。
ただ一つ想定外なのは、「シリンダー温度」が上がりにくくなったことです。12月でも走り始めて2~3kmもすれば70°を超えていたのが、なかなか上がらなくなると共に、走行スピード(風)による影響の上下動が大きくなったように見受けられました。もしかしたら、このシュラウドの「整流効果」でシリンダーフィンへの風通しが良くなり「冷却効果」が出ているのかもしれません。
もしそうであれば、シリンダーの「冷却効果」と油温の「防風保温効果」のバランスで、どんな結果が現れるのか?注目して観察したいと思います。
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