ラジエーターを大きくするか、ピストンリングを薄くするか? 内燃機関の摩擦

内燃エンジンが燃焼の副産物として熱を発生することは誰もが認識しています。 空冷エンジンと水冷エンジンはどちらも、その熱を放散する戦略を採用しています。 これはすべて、エンジンが過度に熱くならないようにするために行われます。

しかし、それがピストンリングと何の関係があるのでしょうか？ その話に入る前に、エンジンのもう 1 つの熱源である摩擦について説明する必要があります。

熱は摩擦の副産物です。 寒い日に手をこすり合わせて温めることを考えてみましょう。 手をこすり合わせる速度が速ければ速いほど、手は熱くなります。 ここで、エンジン内のピストンが 1 秒あたり 200 サイクルよりも速く動くことを考えてみましょう。

エンジン温度に関してピストンリングが重要なのはそのためです。

エンジンにおける最大の摩擦源は、シリンダー壁と摩擦するピストン リングによって発生します。 複数の調査研究は、ピストン リングとシリンダー壁がエンジンのすべての摩擦の 40% もの原因を占めていると結論付けています。 今日の OEM エンジンが以前のエンジンよりも薄いピストン リングを備えているのも不思議ではありません。

Shaver Specialty Racing Engines での最近のテストでは、リングのサイズと張力がエンジンの動作温度に及ぼす影響が測定されました。

このテストのベースラインは、トータル シール ダイヤモンド仕上げ 0.7mm、0.7mm、2.0mm リングのセットでした。 エンジンは、75 フィート ポンドの固定負荷設定で 2,800 RPM で運転されました。 固定の冷却剤流量設定。 30 分間の終わりに、3 回連続のダイノスイープテスト (3,000 RPM ～ 6,000 RPM) を実行しました。 これら 3 つのテストの終了時に、水温と油温の両方が記録されました。

次に、エンジンには、1/16 インチ、1/16 インチ、3/16 インチのリングの標準セットが取り付けられました。 ここでも、エンジンは 75 フィート ポンドの固定負荷設定で 2,800 RPM で運転されました。 固定の冷却剤流量設定。 30 分間の終わりに、3 回連続のダイノスイープテスト (3,000 RPM ～ 6,000 RPM) を実行しました。 これら 3 つのテストの終了時に、水温と油温の両方が記録されました。

1/16、1/16、3/16 リングを使用した 2 つの異なるテストでは、0.7mm、0.7mm、2mm リング セットと比較して、水温が約 15 度高く、油温が約 20 度高くなりました。

その結果、ピストン リングとシリンダー壁の摩擦がエンジン動作温度に大きく寄与することが確認され、摩擦が熱源であることを特定するのは非常に簡単でした。 標準の 1/16、1/16、3/16 リングでは、エンジン出力が 20 ポンド近く減少しました。 ガスポートの 0.7mm、0.7mm、2mm リングセットと比較して、最大トルクと 15 馬力以上。 実際、1/16、1/16、3/16 リング セットではオイル温度が非常に高くなり、オイル フィルターのラベルが熱で「縮み」始めました。

「現実世界」の比較として、ジョー ギブス レーシング エンジンは、トータル シール ダイヤモンド仕上げの 0.7mm、0.7mm、2.0mm リングを使用して、新しい JD-1 デザート オフロード レーシング エンジンを構築しました。 他の多くのオフロード レーシング エンジンは伝統的な 1/16、1/16、3/16 リングを使用しており、エンジンの過熱を防ぐのに苦労していますが、JD-1 エンジンは驚くほど低温で動作します。 実際、BAJA 1000の開催中は夜間の気温が華氏40度近くまで下がり、ほとんど涼しくなりすぎた。

これらのダイナモとレースの結果はすべて同じことを示しています。ピストンリングがシリンダー壁に擦れると摩擦が発生し、その摩擦が熱を発生させてパワーを奪います。 ピストン リングを薄くすることで摩擦を大幅に低減でき、馬力の向上と動作温度の低下という 2 つのメリットが得られます。

したがって、高温走行エンジン用に大きなラジエーターを購入する前に、まず薄いピストン リングのセットを試してみることを検討するとよいでしょう。

この記事は Total Seal Piston Rings の提供により提供されました。 詳細については、当社の Web サイト (www.totalseal.com) をご覧ください。