完璧なタイミング: タイミング コンポーネントの微妙な違い

自動車技術者として働いている場合、通常の日常業務で高性能が話題になることはほとんどありません。 自分の車を持ち込む自動車愛好家の大多数は、エンジンの微妙な違いなどまったく気にしていないか、知りません。 彼らは自分の車が警告灯や異音なしで始動し、作動することだけを望んでいます。エアコンは冷たく、ラジオは良好です。 これらすべてをうまく機能させることができれば、ほとんどの顧客を満足させることができるでしょう。

現代の車両テクノロジーの興味深い点は、そのパフォーマンスに関連するテクノロジーの多くがレースから学んだ教訓の結果であるということです。 エンジンの性能に関しても同様であり、ほとんどの車両所有者は気にしていませんが、技術者である私たちは、日常のドライバーとそのエンジンに関連する高性能特性とを簡単に比較できます。

主な要因の 1 つはエンジンのタイミングです。 エンジン製造者ならご存知のとおり、高性能の製造にはカムの角度調整が重要です。 このステップを省略すると、エンジン損傷の可能性は別として、動力損失が発生する可能性が非常に高くなります。また、比較的軽微ではあるものの、許容できるものではありません。 技術者として、これは標準的な修理の一環として行うものではありません。繰り返しになりますが、お客様は気にしないからです。 摩耗したタイミング チェーンやカムシャフトを交換している場合、顧客はエンジンが再び正常に動作することに興奮するでしょう。タイミングを計るにはマークを合わせて先に進むだけです。

何年も前、ストックエンジンについてはとにかくそれほど正確なものはありませんでした。 しかし、それは当時のことでした。 今日の世界は異なります。 完璧なタイミング以外のものはパフォーマンスの世界では決して受け入れられませんでしたが、現在では自動車メーカーも受け入れられません。 彼らはバルブ タイミングの重要性を忘れていません。可変バルブ タイミングとコンピューター制御技術の組み合わせにより、今日のエンジンは、性能世界のランクに関係なく、ドライバビリティ、パフォーマンス、経済性の完璧なタイミングに依存しています。

エンジンのタイミングは全体的なパフォーマンスにとって非常に重要になっており、プログラムされたパラメーターからのわずかな逸脱でもコンピューターがトラブル コードを保存するだけでなく、タイミングの問題の特定が最近の診断トピックの 1 つになっており、シリンダーの使用が重要になっています。オシロスコープと組み合わせた圧力トランスデューサを使用すると、シリンダ圧力を解釈でき、学習した知識と比較することで、タイミング関連の問題があるかどうかを分解することなく判断できます。

エンジンの修理に関しては、自動車技術者として、何を使用するか、どのように取り付けるかを決定する必要がないため、多くの点で簡単です。 私たちは正しい交換部品を使用し、指示に従います。 もちろん、まだマークを並べているだけです。 それが正しければ、残りはコンピューターがやってくれます。 しかし、エンジンの構築となると話は別であり、タイミング コンポーネントも他のコンポーネントと同様に考慮する必要があります。 パフォーマンス エンジンのビルダーは選択を行い、それを正しく設定する必要があります。 彼らの評判はかかっており、選択はチェーン、ギア、ベルトになりますが、それぞれに明確な違いと長所と短所があります。

タイミングチェーン

サイレント チェーン、単列および複列ローラー チェーンなど、さまざまなスタイルのタイミング チェーンが長年にわたって使用されてきました。 サイレント チェーンは、ギアの歯と噛み合うような輪郭をもつ一連のリンクであり、リンク ベルトまたは非ローラー チェーンとしても知られています。 これは、高性能使用を目的としていない量産エンジンには効果的なチェーンでしたが、熱が発生して抵抗が発生します。 時間が経つにつれて、摩耗すると歯が飛び出すという評判が広まりました。これは、一部のメーカーが数ペニーの節約のためにナイロン製の歯を備えたアルミニウム製ギアを使用していたことも一因でした。

1960 年代に開発されたローラー チェーンは、タイミング ギアの歯に接触するバレルがリンク ピンの周りを回転する別個のコンポーネントであり、最終的に摩擦が軽減され、熱と抗力が減少するため、そのように名付けられました。 ローラー チェーンの 2 列バージョンは、パフォーマンス エンジンのバルブトレイン制御を改善するために開発され、当時のパフォーマンス エンジンやトラック エンジンでよく使用され、パフォーマンスの変更として人気を博しましたが、多くの場合、その必要はありませんでした。

「最新のエンジンのほとんどは 2 列チェーンを必要としません」とメリング社の Cale Risinger 氏は言います。 「エンジンに非常に重いバルブスプリング圧力がかかる場合を除き、複列セットは必要ありません。基本的に、カムを回転しにくくするような重いスプリング圧力などをエンジン内で行う場合は、複列セットが必要です」が推奨されますが、すべてのビルドの 99% では 1 行で十分です。」

ダブルローラー チェーンは、必要でない場合でも依然として一般的な改造です。これはおそらく、工場出荷時のパフォーマンス エンジンでの使用と、時間の経過とともに強化されるアップグレードが必要であるという古くからの認識によるものと思われます。 ただし、単列チェーンが元々利用されていた理由の 1 つは、エンジン ブロックの前面にあまりスペースをとらなかったことです。そのため、ダブル ローラーの幅は 2 倍であることを常に念頭に置くことが重要です。タイミングカバーやエンジンブロックとの干渉の問題が発生する可能性があります。

一部のローラー チェーンでは、ピンとバレルは実際には回転したり回転したりしませんが、丸いため、スプロケットの歯に接触するとスプロケットの歯の上で「転がり」ます。 「真のローラー」チェーンへの言及は、この 2 つを区別し、「模倣者」を排除するために生まれました。

ほとんどのタイミング チェーン ギア セットは鋳鉄で作られていますが、耐久性を高めるためにビレット ギアが最も一般的なアップグレードです。 一部のカム ギアは、後部にトリントン ベアリングを受け入れるように機械加工されており、スラスト ベアリングとして機能して摩擦を軽減し、摩耗を防ぎます。

多くのチェーンは伸びていると非難されていますが、実際にはリンクピンとギアの歯に摩耗が発生し、チェーンが長くなったように見えます。 オイル交換は、この発生を遅らせることができる最も重要なことの 1 つです。 しかし、時間の経過とともに、それはどのチェーンでも起こるでしょう。

どのように積み重ねても、依然としてチェーンが街路の構築を支配しています。 価格も手頃で、仕事もきちんとこなしてくれます。 ダブルローラーは多くの用途で必要以上に必要になるかもしれませんが、それを丈夫にすることに何か問題があるのでしょうか?

ギアドライブ

ギアドライブの利点は、チェーンに関連したたわみや「伸び」の特性を排除することで、より高いタイミング精度を実現できることですが、チェーンよりも高価であり、騒音が発生する可能性もあります。 ただし、このノイズはスーパーチャージャーのような音を発するため、一部のホットロッダーには好まれる場合があります。

理論的には、ギアドライブはチェーンよりも強力で長持ちします。つまり、ギアドライブに加えられるすべてのバルブスプリング圧力に耐えることができます。 潜在的な欠点には、取り付け時の隙間が含まれます。 多くの場合、エンジン ブロックの変更が必要になり、一部のギア ドライブには特別なカバーが必要となり、エンジンに取り付けられたアクセサリと干渉する可能性があります。

問題が発生する可能性があるもう 1 つの問題は、歯が適切に噛み合うために正しくなければならないギア間のクリアランスです。 アライメントボーリングによりクランクとカムシャフト間の距離が変化する可能性があるため、アイドラギアの調整が必要になる場合があります。

また、ギアドライブシステムが高調波をバルブトレインに伝達し、カムシャフトやバルブトレインの故障につながる可能性があるという懸念もエンジンビルダーの間でよく知られており、一部のギアドライブメーカーはこの理由から高回転エンジンには推奨していません。 これに関しては多くの検証が行われてきましたが、陪審はまだこの議論について結論を出していないようです。

ベルトドライブシステム

ベルトドライブ システムは、私たちがオーバーヘッド カム エンジンで見慣れているものと同様の、伝統的な歯付きタイミング ベルトのセットアップにすぎません。 これらは純正カムドライブからの最も根本的な逸脱であるため最も高価ですが、従来のオーバーヘッドバルブ V8 に適合させると多くの利点が得られます。

ほとんどの従来のタイミングベルトと同様に、タイミングベルトは空になります。 キットの一部として付属するカムシールとクランクシールは、エンジン内のオイルをベルトから守ります。 ベルトは伸びず、静かで、チェーンやギアドライブに比べて摩擦が最小限に抑えられます。

高調波がバルブトレインに伝達されるのを防ぎ、高回転用途に最適です。 ベルト ドライブ システムは、その利点により Pro Stock、NASCAR、その他多くの形式のレースで選択されています。

ドライで動作するということは、ベルトがエンジンの前部で開いているため、カムのタイミング調整が簡単であることを意味します。また、フロントマウントディストリビューターは一般的に入手可能なオプションであり、サービスと設計の両方の観点からレーサーにとって有益です。 。

ベルトインオイルシステム

標準的な量産エンジンでは、タイミング ベルトはパフォーマンスと同じ利点をもたらします。 軽量で静かで、チェーンと比べて摩擦が最小限に抑えられます。 エンジンオイルがタイミングベルトに付着すると、問題が発生することは従来から知られていました。 フロントエンジンシャフトシールの交換は、タイミングベルトサービスの通常の部分です。

近年、ベルトインオイルタイミングドライブの使用が増加しています。 私は見慣れたものだったため、最初は非常に奇妙だと思いましたが、これらの新しいシステムは、必要なエンジン オイルに非常に特化しています。 ベルトの材質が優れているだけでなく、オイルにはゴムを保護し、ベルトの劣化を防ぐ特別な添加剤が含まれています。 予想のとおり、オイル交換間隔はこれまで以上に重要になり、無視するとトラブルが発生する可能性があります。

これらのシステムの利点は、少なくともメーカーが主張しているように、標準ベルトと比較して摩擦が最大 30% 低減されることです。 すべては燃費の向上と排出ガスの削減につながります。 パフォーマンスを追加できますか? まあ、摩擦の減少は摩擦の減少です。 小さなブロックのシボレーにシステムが利用可能であると聞いたことがありますが、それに関する情報はまだ見つかりません。 高性能エンジン製造の世界ではこの革新が見られるのでしょうか、それとも幻の形ですでに世に出ているのでしょうか? 将来、これらのシステムが開発されるとしても、私は驚かないでしょう。すべては完璧なタイミングを求めてのことです。EB