＊お願い 明日はツーリングのため更新できませんが、明後日は帰りの時間によっては出来るかもしれません。でも人気blogランキングへクリックお願いします。
＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾＾
ゴク初期の星型エンジンが冷却に困ってエンジンそのものを回転させたという、いまでは信じられない暦史的事実があります。黎明期の兵器としての航空機は第１次大戦までは、そのものが回転する”ロータリーエンジン”が大活躍したのですが、パワーアップするにつれマッスグ飛ばないモノは次第に廃れ、今では当たり前のフィン形状が考えだされるまで先人の苦労が偲ばれます。
空冷シリンダーの断面を図にしたものですが、冷却が行われている状況の温度分布はコンナ感じだと思います。
4サイクルエンジンでは燃焼室に近い上部の温度が高く、2サイクルエンジンではポートのある関係でもっと複雑だと思います。
熱の移動は電気や水の流れにも似ていて、高いところから低いところに移動します。
燃焼室で発生した熱はフィンを介して大気中に放散されますが、熱の移動量は電気や水と同じく”通路”の断面積に比例して大きくなります。
つまり、⇔で示すフィンの根元の断面積ですね。ここでフィン付きシリンダーの製造方法の制約が役に立ちます。
現代のほとんどのフィン付きシリンダーは鋳造やダイキャストで製造されるので、型抜きの都合上の形状が制約になります。
”ロータリーエンジン”の時代の技術では薄く長いフィンを鋳造できなかったので、削り込みでフィンを作ったりフィン形状のものを埋め込んでいたようです。
１世紀も経つと？
ゼネラルモータース（ＧＭ）の危機が伝えられていますが、チャールズ・ケタリングの失敗と当時の首脳の覇権争いにより、１世紀近く昔の２０世紀初頭にも危機がありました。
チャールズ・ケタリングは、点火方式とセルフスターターの発明により功績も大きく、ハイオクガソリンの発明にも関与しています。
ケタリングの失敗は安価な自動車用空冷エンジンの設計で、打ち抜き銅板をシリンダーの外側に接合しようとしたことによります。前述のように、フィン付きシリンダーの製造方法は鋳造では不可能であったため、当時としては銅板フィンは最善の方法と思えたのでしょう。
コストダウンのための銅板フィンですから、当然銅板は平板であったと考えられるので、図のような形状と思われます。
１世紀も経つとワタシにもケタリングの失敗が解明できます。つまりフィンの根元の断面積が足りなかったのですね。内アールのない形状では”熱の通路”が小さすぎて、如何に熱伝導の良い銅でも、フィンの面積が充分であろうとも、熱の移動量が少なすぎたのでしょう。
熱境界層？
ケタリングの失敗の後にミシガン大学で解析された結果は、（シュラウドの設計が悪く？）冷却風のまわりが悪く冷えなかったとの事ですが、前述の断面積の件はあくまでも現物は見てないワタシの想像！です。
冷却での課題は熱境界層です。
熱境界層の説明によく例えられるのは熱い風呂ですね。熱い風呂に入ってもジキに余り熱く感じなくなってしまいます。単に慣れたのではないと言えるのは、かき混ぜて境界層を除くと又熱く感じる事です。
温度差のある（ココではフィンと大気）の境には双方の平均化された温度の層が形成されてしまい、ここでの目的である冷却の大きな阻害になってしまいます。
つまり、冷却風を当てる事は境界層を有効に取り除くということです。
写真は”パンヘッド”のシリンダーヘッドですが、矢印は冷却フィン？です。
タブン潤滑したオイルによる冷却効果を狙ったのでしょうけれど、効果の程は？
スズキの油冷エンジンで苦労したのは、やはり熱境界層だったようで、解決した方法はオイルジェットで境界層を取り除くことでした。
で、結論は・・・。
ハワイ在住のＨＩＤＥさんのご質問は「ガラスビースで仕上げたエンジンをペイントしたら冷却性能はどうなるだろう」という事でした。
ＨＩＤＥさんのエンジンは空冷２サイクルエンジンですから、条件はハーレーのと随分異なります。
自然空冷のアルミシリンダーは熱的に不安定で、スロットル開度と大気温度に大きく左右されますね。
つまり最悪の条件を想定してみると、登り坂を大きなスロットル開度の（大きな負荷で熱量が大きい）状況から、峠を越えて下り坂でスピードが乗ってスロットルを閉じた状態が続くと、（大気温度が低ければ）シリンダーは冷えてすぐに収縮を始めます。
スロットルは閉じられているので燃焼室に供給される混合気の量は少ないですから、ピストンは断熱の状態に近く、ピストンクリアランスは設定値より小さくなります。よって・・・・・・。
２サイクルエンジンはヤマハＲＺ以来、水冷が主流になりました。そのメリットは数知れませんが、一つには上記のような状況もクリアする可能性が高くなったこともあります。
フィンの形状や断面積を長々と説明した訳は、冷却性能はフィン面積の大きさだけではないので、フィンをペイントしたからといって、それだけで冷却性能が変化するとは限らないという事です。
勿論、確かなことは実験してみないと分かりません！
もしかしたら、フィンの表面にある程度の断熱処理をすることにより、シリンダーの熱的安定度を増す事も可能かもしれません。
予想通り、ピストン流の解析結果はヤクザなものになりましたけれど、ご容赦ください。ＨＩＤＥさん実験してみて（笑）。
フィン断面形状の重要性も理解できました。←ほんまか？
私たちのシリンダーでは、スペースの問題からも、シリンダー全周でフィンの長さが違っています。巷でよく、真中が焼けるなどと言われますが、実際には左右の外側に問題が発生することが多いです。外側はフフィンの長さが長いのですが、このことが逆に均等な熱放出を妨げているのかもしれません。
ガンコート塗装は温度を測りながら、実験をやってみます。そして、フィンを切ってのテストも考えてます。
お褒めにあずかり恐縮です。
業界のモラルは・・・・、元々ないものは上がり様がない気がします。
と言うくらい"ある意味”酷い状況も感じます。
ＨＩＤＥさん、
どうもです。こうして見ると空冷も単純じゃないですね。
CPU用のヒートシンクでスカイブフィンというのがあり、鋳物でフィンを形成した物よりも性能が高いそうです。
さらにCPUの真ん中の円柱を残して、円柱から放射状に上からみて渦巻き状に削ったものがあります。パソコンより高価なワークステーションで使われています。
スカイブではありませんが、もっとも冷却性能が高い物は、無数の角柱や円柱を千鳥足状に配置したものです。
剣山の山を太くしたようなものです。
CPUの中心だけ太い柱が１つあり、周りを小さな柱が囲ってます。