MXA TECH SPEC: クールにすることで、ホットにすることができます

Aug 20, 2023

モトクロス エンジンは、他の内燃エンジンと同様に熱を発生します。 熱は馬力の副産物以上のものです。 それが商品です！ 熱が発生すればするほど、より多くの電力が生成されますが、同じ熱が作動部品に悪影響を及ぼします。 負荷が大きい場合、冷却システムは蓄積される熱を吸収する必要があります。 部品が過熱したままにしておくと、エンジンの速度が低下したり、完全に停止したりする可能性があります。

冷却システムは、液体、ウォーターポンプ、ラジエーター、ホース、クランプで構成されます (ケース、シリンダー、ヘッド全体に水路があることは言うまでもありません)。 明らかに、ラジエーター、流体容量、ポンプ容量、ホースを過剰に構築すれば、エンジンを氷の塊のように冷たく保つことができますが、重量という点で大きな代償が伴います。 そのため、モトクロスバイクの設計者は、各パーツを必要以上に大きくしたり、必要以上に小さくしたりしないように努めます。

エンジン冷却のパズルの最も重要な部分は、流体の流量です。 エンジンチューナーは何年もの間、冷却液が対流冷却によって熱が放散されるのに十分な時間ラジエーター内に液体を保持しながら、シリンダーとヘッドから熱を奪うのに十分な遅い速度で冷却剤を流​​さなければならないと信じていました。 論理的に聞こえるかもしれませんが、遅すぎるということがあります。 また、流体の流れを遅くするという考えは広く受け入れられていますが、それは間違いです。 実際、流量が速いほど、冷却システムの効率が高くなります。 どうして？ 液体と金属の間の温度差が大きければ大きいほど、熱伝達率も大きくなります。 それについて考えてみませんか？ シリンダーが熱く、水が冷たい場合、冷却システムはより効率的に熱を受け取り、エンジンから（ラジエーターへ）より速く熱を運びます。 したがって、流体速度が高くなるほど、より多くの BTU の熱が金属表面から除去されます。

流体速度が速くなるということは、ラジエーター内で温水が冷却される時間が短くなるのではないかと疑問に思うかもしれません。 はい、水がラジエーター内で過ごす時間は短くなりますが、熱さは持続しません。 流体の速度が高くなると、ラジエーター内の圧力が高くなり、流体がさらに高速でラジエーター チューブ内に押し出されます。 速度が高くなると、より多くの流体の乱流が発生します。 高圧、高速、高乱流の組み合わせにより、より多くの加熱された分子がラジエーターの熱交換面にさらされます。 つまり、流体速度が速くなると、ラジエーター内で優れた熱伝達が生成されます。

冷却システムの作動部品の設計は、冷却能力に影響します。 モトクロス ウォーター ポンプは、蒸気船の外輪とよく似た、羽根車を備えた遠心設計を採用しています。 インペラが回転すると、エンジン内に水を押し出します。 回転インペラは、流体をポンプから排出するようにしっかりとフィットするノーチラス型のプレナムに収容されています。 遠心ウォーターポンプはかなりの量の流体を移動させることができますが、高流量を生成する能力は非常に限られています。

最も一般的に使用される液体である水は、熱の伝導性に優れています。 ただし、水には重大な欠点が 1 つあります。 その沸点はわずか華氏212度です。 これは、高性能レースエンジンの動作温度よりも低いです。 では、なぜ沸騰しないのでしょうか？ 水はラジエターキャップで加圧されているので沸騰しません。 15ポンドの圧力で水を加圧するラジエーターキャップは、水が250度に達するまで沸騰を防ぎます。 水と不凍液を50/50で混ぜたものを15ポンドまで加圧すると、280度に達するまで沸騰しません。 ラジエターキャップによって冷却液に圧力が 1 ポンドかかるごとに、静沸点が 3 度上昇します。 最近のバイクの多くには 1.1 kg/mm2 のラジエーター キャップが付属しています。 カワサキは 1.6 キャップを使用し、KTM には 1.8 kg/mm2 キャップが付属します。 1.1 kg/cm2 のキャップは、冷却剤がバルブを押し開いて蒸気がオーバーフローから出るまで、14.22 psi に耐えることができます。 ラジエターキャップを 1.8 に増やすと、ラジエーターは 25.6 psi に耐えることができますが、2.0 キャップでは 28.45 ポンドまで増加します。 圧力が高いほど、ラジエーター内の水が沸騰に耐える時間が長くなります。

AMA サーキットの現在のトレンドは、ウォーター ポンプとインペラを取り外し、バイクの電気システムに接続されたインライン電動ウォーター ポンプに置き換えることです。 電動ウォーターポンプの大きな利点は、エンジンに抵抗を引き起こすシャフト、シール、インペラがないことです。 力を生み出すには力が必要です。 高速道路を時速 110 マイルで運転しているときに、ピックアップのエアコンがオンになり、速度がわずかに低下したことはありませんか? 確かにそうです。 なぜなのかご存知ですか？ エアコンのコンプレッサーは電源を入れるたびに約3馬力を消費します。 モトクロスバイクのインペラ駆動ウォーターポンプにも同じことが当てはまります。 さらに、速度を下げると、インペラの回転も遅くなります。 最新のウォーターポンプは馬力を低下させ、一貫して高い流体速度を維持できません。 電動ウォーターポンプはエンジンの動力を奪うことなく、エンジンの回転数に関わらず常に高い流量を維持します。 電動ウォーターポンプはモトクロス冷却システムの未来です。