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SR20DETカムテストby TOMEI POWERD

TOMEI POWERD(神奈川)

 

 

 

 

CB本気探検隊SR20DETカムテストbyTOMEIPOWERD   

 

今日は、非常にベーシックなテストを紹介したいと思う。

2017年現在、エンジンを自在にチューニングできるエンジンというのは、
数が限られている。というか、新しいエンジンをパワーアップしようとする
動きや、レスポンスを追求することが、非常に少なくなってしまっている。

この原因として考えられるのは、メーカーによるコンピュータ制御の
高度化、そしてユーザーからの要望がないということが大きい。
その昔、アクセルワイヤーが『フライバイワイヤー方式』となり、
リニアなアクセル操作ができなくなった頃から、メーカーさんは
様々な制御システムを採用し始め、第3者がおいそれと手を出しにくい
状況を築き上げてきた(?)。

ま、エンジンのポテンシャルも、それ以前のものよりも向上し、
ピーク時のパワー&トルクだけではなく、中間領域のそれが重視され、
それほど不満感を抱かせない仕様になってきたということも、大きい。

したがって、スポーツ走行指向のユーザーや、ドリフト、ドラッグ、
あるいは周回をしたいと思うユーザーの間では、いまだに古いエンジン
……という言い方は失礼かもしれないが、

SR20DETやRB26DETT、
あるいは、A型やL型、1JZ&2JZといった往年の
CARBOY世代のエンジンをベースにして
楽しんでいるひとが多いのが現状だ。

だけど、なのだ。チューニング系の雑誌が少なくなり、
数誌のみという状況のなかで、これらのエンジンの初歩的な
チューニング方法やテスト、解説といったものが取り上げられる機会も
なくなり、入門者や、基本的なことを知りたいと思っているひとには、
そのノウハウを学ぶ方法がないというのが現実となっている。

ここで紹介する記事は、1999年に掲載されたもので、いまから17年前。
もう、立派な『昔話』であることは間違いがない。

ただし、やっていることは、
いま、SR20DETの能力アップを考えている
ユーザーにとっては、役に立つのではないか?と思う。

当然のことながら、パーツの有無、価格の違い、新製品の登場等、
変わっていったことは、いっぱいある。

でも、エンジンというのは、ターボという補機類は、
セッティングという技術は、20年経とうが、30年過ぎようが、
人間がやっていること、そして、基本的なメカニズムも、
それほど変わりはないものだ。

ふと、そんなことを考えているときに、昔のCARBOYの記事を発見した。

 

「面白いな〜」
「ポン付けカムが登場した頃の話だったな」

そう思いながら、再読してみると、非常に興味深かった。
単純なカムのテスト記事ではなく、カム交換を前提として
開始されたテストが、ふとしたきっかけから、ノーマルカムの
バルタイ変更で、エンジンフィーリングが変わるという発見に
つながり、最終的には、カムを換えなくても、可変スプロケを
ひとつ入手すれば、エンジン変化を楽しむことができる……。

そんな、協力してくれたTOMEI POWERDさんにとって
驚愕の提案をする記事となったのが、以下の記事だった。

もちろん、スプロケットひとつを購入して、
自分でバルタイ変更をした結果、フィーリングの変化に
びっくりして、そして、ノーマルカムの限界というものを
知ったひとたちは、その後作用角の大きなポン付けカムの
購入にステップアップしていったことは言うまでもない。

まずは、自分の実感として、変化を知って、その次に、
どのようなパーツを使えば、その変化をもっと大きくすることが
できるのか? そうやって、少しずつエンジンやクルマを楽しんでいく。
そういう提案を、CARBOYとしてはしていきたいと思っていた。
いきなりフルチューンではなく、少しずつステップアップし、
楽しみながら、自分のクルマと付き合っていく。

そういう気分で、以下の記事を、あらためて見直していただければ、
そして、初めての方は、ゆっくりと読んでいただければ嬉しいです。

 

 

      

完全STREET対応最新CAMSHAFT活用作戦!! 
チューン&マシンSETTING作戦 

ノーマルタービンでカムを換えるとどうなるのか?
巷で噂のカム効果は、本当にあるのか??
疑問に思ってることを徹底的に検証しましょ

エンジンのパワーアップを図る場合の定番であるブーストアップ仕様
その次の段階は?と考えると、現在多いのがポン付けタービンキット
だけど、その前にカムシャフトを交換するという方法が有効なのだ
ホントかよ〜?と疑問視しているキミに、強烈なテストをぶつけよう!!
 

                                         ©八重洲出版 

CARBOY1999年11月に掲載されたものです。
※以下、当時のまま掲載させていただきますので※
※価格、仕様等は変更されている可能性が大です※


『カムを換えると、下のトルクは
なくなる代わりに、高回転が回る!』

そんなふうに信じ込んでいるひとは多いと思う。
だから、ターボチューンをする場合にも、
カム交換というのは、フルチューンで
思いっ切り高回転を狙う場合……
う〜ん、当たっている部分もあるんだけど、
根本的に間違ってるんですよ。

こういう思い込みを、今月はガッチリと
直してもらおうと、CBチューン探検隊は、
強烈なテストを行ないました。今回の目的は、
カム交換というのは、どういう効果を生むのか? 
そしてその効果を得るためには、どういうことが
必要なのかであります。

今回のテストは、S13搭載のSR20DET(完全ノーマル)に
S15用純正タービンをセットして、ノーマルカムと
東名パワード製の作用角256度のカムの比較をしてみた。

ただし、ただ両者の比較をするだけでは、
東名パワードさんの宣伝か?と、痛くもない腹を
探られると思われるので、カム交換の本質に迫るべく、
テスト&比較方法を考えてみた。

その結果、今回のテストでは、ノーマルコンピュータ状態と
チューニングコンピュータ装着状態の双方で、
カム交換をするとどうなるのか、そしてタイプの違う
カムの性格の違いはどうか? おまけに、ノーマルカムの
ままでバルブタイミングを変更したらどんな結果が出るのか?

ま、そういうふうに、盛りだくさんなテストでありますが、
ここで大きな結論を言っておきたいと思います。
つまり、カムを交換するということは、下のトルクを
細らせるわけではない!ということです。

どうしてだ? バルブの開くタイミングを変更して、
オーバーラップが大きくなるのに、どうして下のトルクが
痩せないのだ?と疑問に思っているキミ、キミです。

そいつはNAの常識なんです。ターボの場合は、ブースト圧を
上げることによって、混合気の充填効率を上げます。
それと同様に、作用角を大きく、そしてリフト量を稼ぐ
ということは、より大量の混合気を入れることができる
……そういうことなのですね。

たくさんの混合気を入れることができるということは、
爆発の力が大きくなるということ。つまり、ブーストアップを
するということと、大きな意味では同じなんですよ。

だから、乱暴な言い方をすれば、ノーマルカムのブースト
1kg/cm2と256度カムを入れたときのブースト1kg/cm2
というのは、入る空気の量が違うわけ……ということを
頭に置いて、テスト開始!!

 

 

冒頭で言ったように、ハイカムに交換するということは、
ブースト圧を上げるということと、おおまかには同じ効果を
得られるのだが、そいつを実証してみるために、テスト
ベンチに据えられたSR20DETのパワー&トルクテストを
してみよう。その結果は、前ページの比較表を参考に
してもらいたいのだが、まずは、ノーマルのコンピュータの
ままで、ノーマルカムと東名パワード製256度カムの比較を試みた。

ノーマルカムとノーマルコンピュータ(以下ECUと呼ぶ)の
組み合わせは、当然のことながら完全なるノーマル状態。
0.7kg/cm2のローブーストで計測するとパワーピークは
6250回転時の237馬力。

この状態から、1.0kg/cm2にブーストアップしてみると
……6500回転からノッキングが発生した。このときの
空燃比(以下A/F)は12・5以上。つまり、燃料が全く
足りていないわけだ。だから、SR20DETの場合は、
ブーストアップをしたときに、高回転域での燃料補正が
必要になってくるわけだ。

ノーマルカムでもそういう状態になるのだから、
256度の11リフトカムを入れたらどうなるか? 
容易に想像がつくだろう。前ページの図には、
ノーマルECUと256度カムの組み合わせのラインが
描かれていないが、それはそういう理由なのだ。
ピークパワーは6000回転で297馬力を発生するのだが、
これはそれ以上回せないため。

3000回転以上ではA/Fが12・5〜13・0となってしまい、
エンジンブローは時間の問題。東名パワードのスタッフも、
こういう状態でエンジンを回すガッツ(?)は
なかったわけだ。この結果よくわかるのは、
カム交換以前に、ノーマルのECU状態では、
1.0kg/cm2のブーストアップでもエンジンブローの
可能性大ということ。つまり、ブーストアップチューンを
したら、SR20DETの場合は、絶対にROM
チューンが必要ですぜ!ということ。

カム交換をした場合も、当然のことながらノーマル
ECUでは話にならない。ということで、第2段階の
テストは、ECUだけを交換してみるということ。

使用するカムは、純正240度と東名パワード製の
256度Aタイプ。そして、これに組み合わせるECUは
東名パワード製のシステム1。ポン付けカム&ブースト
アップに対応したシステムである。単体価格は6万5000円、
256度カム×2本とのセット価格なら9万8000円と、
非常に買いやすい価格設定になっている
(オベンチャラじゃないよ。カムが2本で
4万8000円というのも激安だし、セットなら
これに5万円足せばOKなのだ)。

ただし、ここで本気のCB読者なら「ちょっと待て、
CBはROMチューンは現車合わせが基本、吊るしの
ROMじゃ、本来の性能は出ないって言ってるじゃないか。
おかしいんじゃないの?」という声が出ると思う。
そうです。そのとおり。だが、今回吊るしのROMを
推奨しているのは「壊さないため!」ということと、
「ある程度のセッティングは吊るしでも出る!」と
いう2点を了承した上での話。

純正タービンとカム、そしてブースト1.0kg/cm2と
いう設定があって、それに応じたセッティングが
施されていれば、おおよそ大丈夫と踏んでいるからだ。
もちろん、細かい現車合わせをすれば、もっと
性能は出てくるはず……ということで結果を
見てみると……ジェンジェン違う。3000回転以上の
どの領域でも、トルク&パワーがうわまわっている!!

 

タイプの違うカムシャフトでは
トルク曲線はどう変わる??

■今回ノーマルのカムと比較するために用意して
もらったのは作用角が256度のタイプのカムだが、
東名パワードでは、ポン付けカムとして2タイプの
ものが発売されている。Aタイプ/Bタイプと区別
されているが、両者のカムのプロフィールや
リフト量は同一のもの。どこが違うか?というと、
カムをセットする際の『中心角の設定』が違うのだ。
これは言い換えればバルブタイミングの違い。
ポン付けのカムの場合、ノーマルのカムスプロケットを
使用することを前提に製作されている。

だから、この両者の違いは、ノックピンの位置が
違うというだけのこと。だから、Aタイプのカムを
買って、Bタイプにしたかったら、調整式の
スプロケットを購入すればOK。
今回は、その方式で、同じカムを使って、
中心角のみ変更することでテストを進行することにした。

その2タイプのカムの特性の違いを探ってみたのが、
右の図。トルク&パワー特性の双方共に、
Aタイプが高回転指向型、Bタイプが中速トルク
重視型であることを表わしている。図中での差は
僅かだと思えるのだが、テストベンチでこれほどの
差が出るということは、実際にアクセルを踏んだときの
フィーリングは大きく違うことになる。

キャプA 17*5
●車上での作業とは若干異なるが、カム交換の基本ラインは
同一なので、この作業を追ってみよう。まず、プラグを抜き
カムカバーを外す。実際には、ストラットバー等を外してから。
キャプB●これでヘッドカバーが取り外しできる状態となった。まわりに
あるボルト類を外していく。ま、これはだれでもできる作業。
こいつをサル作業と呼んでもいいが、ボルト落とすなよ。
キャプC●ヘッドカバーのボルトを全部外したら、ヘッドかバーを持ち
上げて外す。このとき、ゴムのパッキンがベロリンッと外れて
くるから、丁寧に外してやりたい。再使用するからね。
キャプD●で、カムが顔を出したら、最初の大事な作業だ。クランクの
27のナットを回して、1番シリンダーを圧縮上死点にセットして
おくのだ。友達に上から確認してもらったほうがいいだろう。
キャプE●上の状態はこうなる。よく見ると、カムとロッカーアームに
クリアランスができていて、カムシャフトの山が1気筒目は外側に
開いているはず。圧縮上死点というのはそういう状態なのだ。
キャプF●カムのセットボルトが緩んだら、フロントカバーの右側を外し、
その左下にあるチェーンテンショナーを外す。これも外すときは簡単。
ボルトを緩めればいい。入れるときはコツがある。
キャプG●ホルダーが外れたら、セットボルトを外して、カムとカムプーリー
を分離させる。両者は1本のピンで止まっているだけ。チェーンを
あまり動かさないように、ずらさないように気をつける。
キャプH●外したときと反対に、カムのノックピンをスプロケットの穴に
入れる。これでバルタイは変わりました。外すときと反対に、
IN4番、3番、EXは4番、2番から締め付けるといい。
キャプI●外していったのと反対に、ヘッドカバーボルト、前面のパイピング、
配線等をセットする。エンジンをかけて、正常にかかったらクラセンを
動かして、点火時期をチェックする。

 

キャプ1
●東名パワード内に設置されたエンジンのテストベンチは、
1000馬力対応のもの。スタッフが付きっきりでテストを
するのだが、ヘッドフォンをしているのは、ノッキング検知のためだ。
キャプ2
●任意の回転数毎に、出力や空燃比、排気温度等が測定
できる。上の写真では、7000回転時のデータを取ろうと
しているもの。ノッキングに注意しながら、それぞれの数値をメモする。
キャプ3
●吸気温度は、ベンチテスト時の重要な要素。これが大きく
違っていると、テスト結果が変わってくる。だから、ベンチ
室内の温度を通常走行時の気温と似た状態にしておく必要がある。
48-49
キャプ1
●東名パワード製のSR20DET用のハイリフトカムシャフト。
今回使用したのは作用角が256度で、リフト量が11のもの。
中心角の設定が2種類あり、Aタイプ/Bタイプとなる。
キャプ2
●SR20DETノーマルカムは、作用角が240度で可変バルタイが
1050〜5700回転時に作動している。ちなみに、SR20DE用
(NA)は作用角が248度とターボより大きく設定されている。
キャプ3
●素材加工のカムなので、カムのプロフィールが根本から違う。
カムシャフトの山は、太っているほど作用角が大きく、ベース円と
高い部分の差がカムリフトとなる。右(写真下では上側)がノーマル。
キャプ4
●よく見てもらうとわかると思うのだが、ブロックのところに
指向性の強いマイクが設置されている。このマイクからノッキング
音を検知するのだ。ターボの場合はわかりやすいという。
キャプ5
●排気管部分に空燃比センサーがセットされている。常にどういう
状態で燃料が入っているかをチェックするためだ。コンピュータ
セッティングでは、この数値がひとつの目安になる。
キャプ6
●ノッキング音に細心の注意を払いながら、エンジン回転数を上げ、
その時々の数値をチェックする。今回は500回転刻みでテストを
依頼したが、6000回転以上は250回転毎にしてもらった。
キャプ7
●全くノーマル状態のコンピュータと、カム特性に合わせてセット
された東名パワード製のECUを取り替えながらテストした。
今回使用したのはシステム1で、価格は6万5000円。
キャプ8
●カムシャフトをノーマルと、東名パワード製の256度のものに
換えて、再度同じテストをする。車上での作業よりも作業製が
いいので、テストはすいすいと進む。A/Bは中心角をずらす。

 

 


ノーマルカムと東名パワード製256度Aタイプカムの
性能比較は、予想以上の差が確認できた。パワー差
ではノーマル/256度が286/298馬力の12馬力、
トルクは36・3/37・0kgm(5000回転時)の0.7kgm差だった。

パワー差は当然としても、トルク差、そしてトルク曲線が、
Aタイプカムの方が終始うわまわっているというのは
最初に言った「カムを入れると下のトルクがなくなる
というのは間違い!」ということをバッチリと
証明してくれている。ま、2000回転ではどうか、
1500回転では?となると、話は違ってくるのだが
……そこまで下のトルクが必要か?という問題になるだろう。

そして、同じ256度のカムを入れたときでも、
バルタイの違い(AとBは中心角で5度違う)で、
ピークパワーが299/297馬力で2馬力差(Aタイプの勝ち)、
トルクが36・9/37・5kgmの0.6kgm差(Bタイプの勝ち)と
いうふうに、バルタイ変更することで、エンジンの特性が
変化することがわかった。

つまりバルタイを進めた仕様のAタイプは高回転重視型、
反対のBタイプは中低速トルク重視型ということになるわけだ。
この2タイプのカムの差はバルタイのみ。
つまり、片側を購入した後、調整式のスライドプーリーを
購入すれば、Aタイプ↓Bタイプ、あるいはB↓Aと
いうふうに、特性を変更することが可能だ。

ンッ?? ちょっと待った。ということは、ですよ。
ということは、こいつはなにも東名パワード製の
カムに限った話ではなく、他社製のカムに関しても言える話ですよね。

んでもって、ハイカムだけの特性じゃなくて、
ノーマルカムだって、バルタイを変更してやれば
……とCBカム交換探検隊は、東名パワードさんに、
予定外の注文を出した。

「すんませんが、ノーマルカムでバルタイを前後に
振ったらどうなるか、ちょいとベンチでテスト
してくれません?」である。

ハハッ、ちょいと、であります。チョチョイのチョイと
バルタイ変更して、ピッポッパッとテスト……
できるわけね〜じゃありませんか。
でも、こいつはどうしても知りたい。ということで、
異例のノーマルカムのバルタイ変更テストを決行することとなった。

その結果は……右の図を見てくださいな。

お見事!であります。ノーマルの240度カムでも、
バルブタイミングを変更することで、高回転重視、
中低回転トルク重視と、ハッキリとその性格が
変わってくるじゃありませんか。

ブースト1.0kg/cm2状態で計測して、中心角が
114/120(純正値)/126度と変更して計測してみると、
パワーはそれぞれ282・4/286・6/270・4馬力。
トルクは36・5/36・3/35・6となった。

数値的には、僅かの差ではあるが、確実に
バルタイ変更による差が出ていることが証明された。

この差が実車フィーリングではどうか?ということを、
近いうちに確かめてみたいと思うが、これだけ全域に
わたって変化しているということは、けっこう実感
できるんじゃないか?と推測される。

ということは、ですよ。なにもカムを買わなくたって、
調整式のスライドスプロケットを1個(変更するのは
IN側のみ。EX側はそれほど差がないのだ)購入すれば、
自分のSR20DETで、そのフィーリングを変更できるということになる。

うん、うん。カムってこういうふうに面白いものなんだ。
そっか、ノーマルカムでも、あるいはNAのSR20DE用
(作用角が248度とターボ用より8度大きい)を
入れても楽しめるわけだ。

タービン交換を考える前に、カム交換、あるいは
カム調整といった作業をすることで、ブーストアップと
いう仕様はもうひとつ面白くなる。ノーマルカムの変更
だけで満足できなければ、256度、そして260度……と、
東名パワードさんでもカムシャフトの用意があるし、
他メーカーからもいろんなタイプのカムが発売されている。

カムってのは、NAのとき同様に、チューンに
貢献してくれるパーツなのだ。タービン交換に進む前に、
カム交換も検討してみたい。プライベーターが楽しむ方法は、
まだまだいっぱいあるな〜!!(藤本愼一)

 

 

 

S13用SR20DETノーマルタービンじゃなくて
S15用純正タービンを使った理由

■今回テストベースとして使ったのは、S13用の
SR20DETエンジン。これにS13用純正タービンを
セットして、ノーマルコンピュータを使用して、
ブーストを上げ、ノーマルカムと東名パワード製
256度カムの性能比較を試みたのが左の図だ。
だが、図を見てもらえばわかるように、ピークが
5500回転で、それ以上の回転域では燃料が
足りなくなるのと同時に、タービン容量も絶対的に
足りないので、高回転域での正確な比較ができない
という結果が出た。つまり、S13用純正タービンでは、
カム単体を変更した状態での比較が難しいのだ。
ということから、テストの基準をS15用純正
タービンに置くことにしたわけだ。
S15用純正タービンは、S13用、そしてS14用の
純正タービンよりも風量が多く、ブーストアップした
状態でも、そこそこの能力を持っている。
つまり、S13に乗っているひとは、純正タービンでは
ブーストアップの可能性は狭いということ。
S15用にするか、ポン付けタービンがオススメ。

 


 
51
キャプ1 14*6
●これがノーマル状態でのバルブタイミングをセットしたもの。
純正と同じということだ。これを基準ラインとして、ノーマル
カムのバルブタイミングを変更したものをテストする。
キャプ2 14*6
●バルブタイミングを3目盛変更したもの。この目盛は、1目盛が
1度となっている。だが、これはカム側の1度なので、クランク角度
で言えば倍になる。中心角が6度ずれることになる。
キャプ3 17*5
●調整式のカムスプロケットは、カムのノックピンをセットする
部分と、チェーンをかける部分がスライドするようになっていて、
その機能を使ってバルブタイミングを変更する。
キャプ4
●カムシャフトの回転は、クランクシャフトの半分。つまり、
カムシャフト側で1度ずらせば、クランクシャフトは2度ずれる。
今回は純正の6度前と6度後でベンチテストをした。

TOMEI POWERD
〒194-0004 東京都町田市鶴間1737-3
Tel 042-795-8411


http://www.tomei-p.co.jp


 



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