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エアファンネルの整流効果 その1

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エンジンの出力を向上させるためには、いかにたくさんの空気を吸入させるかが最も重要なテーマになります。
ポート研磨から始まって、ビッグバルブやハイカムの採用など、いわゆるヘッドチューニングといわれる手法は、ほとんど全てがこれを目的とするものですね。
そして、この空気の入り口となるのがエアファンネルです。
多気筒レーシングエンジンの吸気管にずらりと並んで取り付けられたエアフィンネルは、一昔前のレーシングエンジンの象徴でもありました。
現代のエンジンにおいても、外からは見えないものの、エアクリーナーボックスやインダクションボックス内にはファンネルが仕込まれていますね。

これは、先端をラッパ状にして吸入する空気を整流することによってより多くの空気を吸入しようとするものですが、詳しい理論は流体力学の分野です。私もちょっと読みかじりましたが、非常に難解複雑なサイエンスの世界です。
先端をカールさせることによって、吸入空気の整流という意味では無限大の吸気管長を設定したのと同様の効果があります。
これはあくまでも整流という意味であって、慣性吸気効果に関連する吸気脈動同調のこととはちょっと意味が異なります。

難しい話はさておき、ここで重要なことは、
「流体は壁面を流れる性質がある」
ということですので、ファンネルの縁周辺に障害物があってはなりません。
障害物によって空気の流れが乱されて、吸入効率の著しい低下は避けられません。
一般的には、ファンネルの縁から20~30mmの範囲内には何もないことが望ましいとされているようですね。
とすれば、ファンネル先端のアール部分に直接装着するネットなどはナンセンスなものということになります。


CRキャブレターにもこのようなファンネルが装着されます。
ケーヒン純正のものですので、当然のように流体力学理論を踏まえた上で適切な角度やアールが設定されているはずです。




ところで、私はエンジンとキャブレターの保護のためにスポンジタイプのエアフィルターを使用しています。出来合いのものではラムエアー製が有名ですが、どうもサイズが小さくてファンネルの縁と干渉しているように感じていましたので、私は一回り大きなサイズで自作しています。この過程はこちらの記事にありますのでどうぞ参照してください。
http://blogs.yahoo.co.jp/mameshiba198/5319664.html
http://blogs.yahoo.co.jp/mameshiba198/5320136.html
http://blogs.yahoo.co.jp/mameshiba198/5582963.html


これでも十分な機能を得ることができているのですが、もう少し煮詰めた形で作り直しをしてみることにしました。
というのも、現在セッティング中の実験機CR33では暫定的に使い古しのラムエアーを使用しているのですが、ちょっと気になる現象があったのです。
これが原因なのかどうかは定かではないのですが、とにかく解明してみたいと思っています。

製作中です。





ところで、K&Nのようなキノコ型のフィルターを使用するという選択もありますね。
私も愛用していた時期がありましたが、フィルター効果としてはこちらの方が確実のようです。
しかし、パフォーマンスを追求するということであれば、やや大きな吸気抵抗が気になりますし、ファンネルによる整流効果を得ることもできないですね。
また、問題はもうひとつ・・・

まずはこれをご覧ください。
CRキャブレターのファンネルを外した状態です。



真ん中に装着されているのはメインエアジェットです。
両端の穴のうちのひとつはスローエアーの吸入口ですが、ここから吸い込んだエアーがエアースクリューで計量されてスロージェットで計量されたガソリンと混合されます。
この二つのエアー吸入口は、この状態ではメインベンチュリーと並んでいますが、ファンネルを装着することでメインベンチュリーとは分離されます。
この、エアー吸入口がメインベンチュリーと分離されるというのは、実は重要な意味を持っています。
このことは、CRだけでなく、FCRやTMRも同様の構造になっていることからも想像に難くないことです。

通常の認識では、SJやASなどで管理されているスロー系セッティングはせいぜい開度40%あたりまでが影響範囲であり、全開時付近への影響はないとされていますが、開度が大きくなったからといってスロー系から混合気が供給されなくなるわけではありません。
スロー系からは常に混合気が供給されています。全開時もです。それどころか、エンジン回転の上昇とともに高まる吸入負圧によって、スロー系から供給される混合気も増加します。ただ、その増加がメイン系の増加と比較して絶対量として少ないので、開度が大きくなった際の影響度合いが少なくなっているというだけのことです。

ここで問題は、メインベンチュリーとスローエアー吸入口が同一場所に開口していると、開度が大きくなるに従って流量や流速が急激に大きくなるメインベンチュリーに周囲の空気を独占されてしまい、スローエアー吸入口からの吸入量が減少してしまうということです。
つまり、開度にかかわらず常に供給されているスロー系の混合気が、開度が大きくなるに従って濃くなるという現象が起こるのです。
並んでいるメインエアー吸入口でも同様の現象が起こりますので、ここでもメイン系の混合気が濃くなる傾向が出るということにもなります。

K&Nなどのフィルターを装着すると、メインベンチュリーとこれらのエアー吸入口が同一場所に開口することになりますので、上記の現象を避けることはできないということになります。
これを見越したセッティングをすればいいということでもありますが、それをするためにはこういった現象が起きるということを知っておかなくてはなりませんね。


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