20年前、BMWが機知と直列6気筒エンジンだけを使って、ポルシェのGTクラスの優位性を打ち砕く方法を編み出した、と言えばセクシーでクールだが、完全に事実ではないだろう。S54B32 エンジンは、大反対された 4.0L V8 エンジンの二番目の役割を果たしただけですが、それはまた別の話です。より真実な表現は、S54 が、金切り声を上げて自然吸気を行う BMW 直列 6 気筒 M50/S50 ファミリーのラインの終焉を告げたということでしょう。
それは、通常のホットロッディングの始まりからの設計の拡張でした。古いエンジンにボアとストロークを追加し、ダブル VANOS の形で新たに利用可能なテクノロジーを追加しました (BMW は、デュアル オーバーヘッド カムシャフトの両方で可変カム位相を表現しており、調整可能です)吸気中心線は 70 ～ 130°、排気中心線は 83 ～ 128°)。圧縮の小さなバンプ (11.5:1 へ)、個別のスロットル ボディ、フィンガー フォロワー ロッカー カム フォロワー、前述のダブル VANOS、内部掃気式 2 ステージ ウェットサンプ オイル パン、およびこの高機能 6 つの要素を追加します。シリンダーは 2001 年当時から現在に至るまで、非常に特別なものになりました。
リッターあたり 104 馬力の比出力と成層圏 8,000 rpm のレッドラインは、ミッドシップエンジンのイタリアの 2 人乗りや日本の 2 輪車以外には前例のないものでした。このエンジンの真の美しさは、この獣を分解すると明らかです。CNC プロファイルのインテーク ランナー、CNC フライス加工の燃焼室、大型合金バルブ、ブロンズ バルブ ガイド、およびきれいな密度の固体合金鋳造はすべて、生産ラインから出てきたものよりもレース エンジンになじむように見えます。
この機能リストは、ほとんどの伝統的な渓谷彫刻、究極のドライビングマシンの純粋主義者にとっては幻想のように見えます。幸いなことに、残りの私たちにとって、アフターマーケットはブーストを愛する人々のニーズを満たしています。ドリフター、ドラッグ レーサー、タイム アタック愛好家は、大きなシングル ターボ キットや遠心ブロワーの栄光に喜びを感じています。エンジン改造の真の美しさは、これらの高体積効率のミルが不自然な吸引と適切なサポート改造を受けたときに得られる報酬です。この作品は、究極のパワー狂のあなたを、ブースト時に大きなパワーを得るためにトップエンドを準備するプロセスをガイドします。
まず、中子鋳物を分解して検査します。ここでは、1 オンスの予防が 1 ポンドの治療に相当します。実現不可能な鋳造にこれほどの時間とお金をつぎ込むのは、大きな間違いでしょう。S54 は亀裂が発生しやすいという評判はありませんが、時間をかけてウォーター ジャケットの洗浄、目視検査、圧力テストを行うことは価値のある練習です。
知らないことはあなたとあなたの財布に損害を与える可能性があります。シリンダー ヘッドの鋳造品を十分にテストして、今後の高価で集中的な作業に適しているかどうかを確認することが非常に重要です。
コアが実行可能であると判断できたら、目標を評価します。このビルドには、BMW 純正ショート ブロックを利用した E36 シャーシのドリフト カーが含まれており、すべて遠心式 Rotrex スーパーチャージャーによって供給されます。吸気側に大きなバルブが使用されている場合、純正のショートブロックを使用すると、元のピストンが完全な VVT 動作に十分なリリーフが得られないため、小さな難問が生じます。
このビルドでは、OEM サイズ (35mm) 窒化ステンレス吸気バルブと 31.5mm (1mm オーバーサイズ) インコネル排気バルブを選択しました。どちらもシングルキーパーグルーブ変換の種類です。VAC モータースポーツが供給する大型のシュリック「強制誘導」カムシャフトと、スキッド レーサーで回転リミッターが作動する可能性があるため、適切なバルブ制御が必要です。Supertech Performance のデュアル ハイレート バルブスプリングの耐久性のあるセットと、それにマッチするフェザーウェイトのチタン リテーナーが使用されました。
S54 は、BMW 独自のロッカー シャフトに取り付けられたフィンガー フォロワー ロッカー アームを採用しています。これにより、バルブの開きが加速され、ロッカーレシオが増大しますが、一部の人によると、問題のある摩耗アイテムになる可能性があります。OEM ロッカーフォロワーに WPC 処理を使用することで成功を収めていますが、DLC コーティングを選択する場合もあります。
部品を配置したら、機械工場で行う手順のリストに取り組むことができます。S54 のインテークランナーは完全に CNC プロファイル加工されていますが、シートプロファイルやポケットスロートの直径など、改善の余地がある小さな領域があります。排気ポートは高速の分割された D 字型ベンチュリで、自然に吸入された高 RPM の使用済みガスを掃気するためのものです。ここでは、ランナーを真っ直ぐにするなどのプロファイル作業に利点があります。バルブとガイドの通常の機械的インターフェースは、熱伝達、バルブのシール、および寿命のために依然として適用されます。S54s バルブ ガイドは、必要に応じて対処する必要があります。
ポートのプロファイリングとドレッシングの後、燃焼室の鋭い工具跡を単純に滑らかにすることに努めます。ビュレットを使用して体積の均一性も検証します。排気側のバルブサイズが大きくなるため、シートのプロファイリングには細心の注意を払う必要があります。バルブ シートは 2 つの統合された目的を果たします。1 つはバルブから熱をウォーター ジャケットに吸収すること、もう 1 つは貴重な圧縮された (多くの場合中間冷却された) 雰囲気を燃焼室に供給するためのポート移行部を提供することです。
シートのプロファイリングに続いてハンドラッピングを行うことで、シートとバルブのインターフェースが適切に嵌合するようにすることができます。バルブの作業が検査およびテストされると、次のステップはデッキフライス加工とフランジ検査で、ロータリー PCD が「6 と 9」にカールして超滑らかで平坦な仕上がりになります。部品洗浄機にかける前に、この時点で部品の最終検査が行われます。きれいで適切な部品を入手したら、バルブをベンチ調整します。当社はカムメーカーの仕様に従い、最終組み立てを最終検査で終了します。
単一のチップを切断する前に、すべての目的をレイアウトして測定する必要があります。吸気バルブサイズは35mm、排気バルブサイズは31.5mmです。私たちの吸気目標は、その 35mm の少なくとも 85%、つまりシートとポートの間のポケットのスロート直径を少なくとも 29.75mm にすることです。排気目標は、スロート径 31.5mm (または 28.35mm) の 90% に近い値です。
このアプリケーションでは排気ガスに注目が集まっていることに多くの人が気づいているかもしれません。これは体積効率に対する重要性を強調しましょう。ミュンヘンのエンジニアはほとんどの時間を吸気作業に費やしたことを覚えておいてください。シリンダーヘッドをセルディバルブシートマシンに取り付け、凸半径インサートを使用して大まかなスロート直径を見つけました。ランナーを移植する前に、この測定が必要です。これにより、ロータリースロートインサートによって残された機械加工マークや継ぎ目を手作業でブレンドすることもできます。
試行的なシートカットは喉のポケットのレイアウトに役立ちます。完璧なサイズのスロートについてはまだ議論の余地がありますが、その比率を改善することが全体の流れを改善するための重要な要素であることには議論の余地はありません。
次の段階では、レイアウト液や書き込みは必要ありません。吸気ポートは O リングの溝を使ってレイアウトされており、排気ポートは単に漫画のように大きく、スクライブしてポートに合わせるだけです。したがって、経験と慎重さが、堅実な金型研削盤を強化する 2 つのスキルです。
切りくずが最も多く発生する領域は、排気ポートの D 型の半月部分です。D シェイプを研磨し、まっすぐにし、誇張します。1,100 whp 未満のほとんどの用途では、ポート壁からの材料の除去は約 2 mm 以内で十分です。インテークの鋭いエッジとディバイダーは、シンプルな 80 グリットのカートリッジ ロールでスムージングとブルノーズを受け取ります。
プロファイリングが完了すると、排気ガスは 80 グリット、続いて 120 グリットを受けます。続いて軽いクロスバフをかけて、カーボンコントロールのためにテクスチャをダウンさせます。燃焼室は排気と同じ仕上げマッサージを受け、ハイスポットや工具のバリを取り除き、プレイグニッションやグロープラグを防ぎます。
排気ポートのチッピーから滑りやすい状態への進行。排気ポートは、ブーストが期待される S54 ヘッドで最も多くの材料除去と再形成作業が行われます。
バルブシートのプロファイリングは、多くの人が「闇の芸術」と考えるもう 1 つのプロセスです。それはまさに物理学と幾何学にほかなりません。S54 のコンパクトな 33cc 燃焼室は、オートバイで一般的に見られる 12mm のスパーク プラグを利用して、前述のバルブに適合します。
コンパクトでありながら高エアフローというテーマを貫くために、Goodson Machine から入手可能な 5 角カッターとアールシート カッターの両方を選択しました。どちらのカッターも、パフォーマンスに優れた 1 mm、45 度のシートを提供し、ボウルの内外での適切な移行カットに適合しました。
チタンバルブを使用している場合、または非常に高い馬力レベルを実行している場合は、Moldstar90 などの銅合金シートを検討する必要があります (発がん性のあるベリリウム合金に注意してください)。干渉リングをチェックするために昔ながらの上質なクローバーコンパウンドを使用し、手作業で QC を完了します。また、バルブラッシュの大きな慣らし変化を避けるために、適切に慣らしを行ったバルブフェイスも提供します。
これらの手順は、円形で適切な隙間のあるバルブ ガイドでのみ優れています。これは、通常、走行距離が非常に多く、メンテナンスが不十分なコアから、必要に応じて対処されます。適切な交換ガイドは、Supertech Performance から入手可能な銅マンガンユニットです。この状況では、同心性が最も重要であることを忘れないでください。
マニホールド フランジの留め具が邪魔にならないため、吸気マニホールド フランジと排気マニホールド フランジを手動でストレートエッジで基板の輪郭を描くことができます。シリンダーヘッドとマニホールド間の新しいガスケットに滑らかで平らな合わせ面を提供します。次に、シリンダー ヘッドをジギングして精度を整えた後、PCD インサートを使用してロットラー ミルで 1 パスあたり 0.002 ～ 0.003 インチを除去します。これにより、滑らかな、MLS または銅ヘッド ガスケットに優しい、30 秒 (Ra) 半ばの仕上げが残ります。チャンバー、ポートエッジ、外側デッキエッジは、チップを吹き飛ばす前に太いフルート回転ヤスリでバリ取りされます。
多結晶ダイヤモンド工具を備えた Rottler 表面仕上げ機は、シリンダー ヘッド表面に鏡面虹色の仕上げを施します。
この時点で、チップの製造は完了し、作業と切り粉を洗い流します。ブレーキクリーナーまたは溶剤（ストローで供給）と圧縮空気を使用すると、狭い場所から厄介な破片を取り除くことができます。狭い場所でも大丈夫だと感じたら、光沢のあるアルミニウム部品を部品洗浄機に通します。
最も効果的な洗浄を行うには、熱水高圧スプレー キャビネットまたは超音波浸漬の 2 種類の機械を使用します。私たちの場合は前者で、その動作はステロイドを使用した巨大な食器洗い機の動作に似ています。高圧、高温、わずかに苛性の洗剤でこすった後、鋳造部品は工業用ホースとノズルから石鹸の残留物がなくなるまで水で洗い流されます。これらの手順の後に圧縮空気を送り、残留水分を乾燥させます。
モックアップの前にしっかりと洗浄した後、徹底した目視検査を行うことは、見落とすべき重要なステップです。
次に、S54 ヘッドは、細かいフライス加工を傷から保護するために柔らかいゴム製のテーブル表面を備えたクリーンな組み立てベンチに運ばれます。ここで、マニュアルと経験の両方が、私たちを現場の正確さの真っ直ぐで狭い道に導きます。バルブ、バルブスプリングシート、スプリング、リテーナー、一条溝変換ロックなどを戦場の隊列のようにベンチ上に並べて配置することを好みます。すべてが所定の位置にあれば、何が欠けているのかが簡単にわかります。
ここでは、窒化物コーティングが施された OEM サイズの吸気バルブと、1mm の特大インコネル排気バルブをご覧いただけます。この特定の用途で大きな利益を得る鍵は、使用済みガスを可能な限り迅速かつ効率的に排出することです。
次のステップは、バルブクリアランスを設定するためのシリンダーヘッドのモックアップです。必要に応じて、エンジンのバルブを調整することもできます。クランプされたヘッドガスケットを取り付ける前にラッシュをダイヤルインする方が、それほど神経をすり減らす必要がありません。この一連の手順では、モックアップを容易にするために、高レートのデュアル スプリングの代わりに軽量のチェック スプリングを使用します。適切な調整ガイドラインに従わないと、バルブの焼損、出力低下、バルブトレインの騒音、またはその他の恥ずかしい結果が生じる可能性があることに注意してください。
Schrick Camshafts では、グラインドで使用するために、吸気および排気のバルブ クリアランスが 0.25 mm (0.010 インチ) であることを要求しています。BMW では、吸気側と排気側にそれぞれ 0.18 ～ 0.23mm (0.007 ～ 0.009 インチ) および 0.28 ～ 0.33mm (0.011 ～ 0.013 インチ) のクリアランスを要求しています。オートバイのテーマに合わせて、Wiseco は、S54: P/N: VSK4 にも適合する、Husqvarna、KTM、Husaberg 用の 8.9mm OD シムキットを製造しています。純粋主義者の皆さんには、BMW P/N: 11340031525 の方が適しているかもしれません。もしあなた (またはあなたの機械工) がシートカット中に真剣に取り組んでいたのであれば、シムの厚さを中間の範囲から始めるとうまくいくでしょう。
バルブラッシュを正確に設定するには、カムキャップに適切なトルクを与えることが重要です。これをエンジンから外して行うと、物理的に作業が楽になります。また、問題が発生した場合でも、シリンダー ヘッドをブロックから取り外す必要がありません。
バルブステムのステムには Torco アセンブリ潤滑剤が塗布されており、バルブガイドに滑り込ませる際に適合性が一貫しているかどうかが再度チェックされます。バルブスプリングシートはスプリングの前に上面に荷重がかかり、空圧コンプレッサーがチタン製リテーナーに寄りかかります。すべてのバルブ、スプリング、リテーナ、ロックが取り付けられるまで、これがさらに 23 回繰り返されます。
次にロッカーシャフトの取り付けですが、S54ではエキゾーストロッカーシャフトにヘッドのメインオイルギャラリーからオイルを供給するための給油穴が付いていることに注意してください。この穴の位置が適切に調整されていないと、カムシャフトとフォロアが平坦になってしまいます。インターネットを頻繁に利用する人たちにとって、指のフォロワーは論争の種となっています。より大きなカムシャフトと高 RPM 動作で使用するフィンガー フォロアには 3 つのスタイルが認められているということだけを指摘することで、論争を避けます。 Schrick Performance DLC フォロワ (P/N: SCH-CF-S54-DLC)、DLC コーティングされた OEM BMW フォロワー (P/N: 11337833259、Calico Coatings にお問い合わせください)、または WPC 処理された OEM BMW フォロワー (P/N: 11337833259、WPCtreatment にお問い合わせください)。
これらの WPC 処理されたフィンガーフォロワーは、油保持のためにマイクロテクスチャー加工が施されており、WPC 独自の表面処理金属ブレンドが含浸されています。
Driven Lubricants は、優れた粘着性のカムシャフトおよびリフター グリースを作成します。これを葉と指のフォロワーの面にたっぷりと適用してください。キャップとナットを取り付ける前に、カムシャフトの座面とジャーナルに軽量のアセンブリ潤滑剤を塗布してください。トルクの仕様と順序はあなた次第です。これを行う場合は、その情報が記載されたマニュアルが必要です。
計算によると、シリンダー ヘッドの呼吸調整により 2 ～ 2.5 psi が戻ることがわかりました。体積効率の向上に備えて、スチールから切り出した大きな 6 リブのメイン プーリーを使用し、耐酸化性を高めるために亜鉛コーティングを施しました。
最終的に、MAP センサーは 3 psi の確実な増加を示し、Rotrex ブロワーのピーク値は 14.5 ～ 17 psi (毎日の雰囲気に応じて) に達しました。Rotrex インペラ速度計算ツールにアクセスすると、C38-92 インペラがわずかにオーバードライブしている可能性があることがわかりました。呼吸の改善とメインプーリーの組み合わせにより、156whp と 119 lb-ft のトルクが向上しました。
複雑すぎる、または高価すぎると思われるエンジンであっても、ほとんどの量産エンジンで実現できる馬力の向上は数多くあります。真の技術は、投資した時間と資金をかけてその壁にぶつかる前に、各システムの収益逓減の閾値を見つけることにあります。近い将来、現代の直列6気筒エンジンとの関連で、空気の流れと強制導入というこの話題に戻りたいと思っています。その時が来たら、さらに多くのデータを共有することになります。
より良い呼吸はより大きな馬をもたらします。これは、ブーストを少し高め、シリンダーヘッドの効率を大幅に高めるための根本的に改善されたパワーカーブです。
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投稿時間: 2020 年 6 月 12 日