Racer Brown氏は認定された機械工学士であり、かつてホットロッドマガジンのテクニカルエディターを務めていました。Racer Brownカムは、Mopar、Nissan Competition Departmentなどで標準部品番号として採用されています。
スタビー缶ビールでも片手にくつろぎながら、ダットサンやその他のエンジンのバルブトレインの動作に関する魅力的な世界を読み進めてください。数回読み返せば、カムシャフト、バルブトレインの幾何学、それらに影響を与える要素について、多くの友人や一部の自動車エンジニアよりも深く理解できるようになるでしょう。
Datsportは、カムシャフトとその動作について書かれた最高の記事として広く認識されているものを、複製する許可を得ることができたことを大変幸運に思っています。
この機会を与えてくださったRacer Brown Incorporatedに感謝いたします。この情報は著作権で保護されており、いかなる形式でも複製することはできませんのでご注意ください。この記事は1972年以来、オリジナルの形式で複製されていません。
この技術記事を複製する権利を危うくし、ダットサンLシリーズエンジンの性能に影響を与える最も重要な情報をダットサン愛好家から奪うことのないよう、著作権を尊重してください。
第1章
はじめに
Piston at top centre (TC) compression stroke, both valves closed.
Explosion BANG! Piston forced to bottom centre (BC) during power stroke by explosion in cylinder. Piston at BC of power stroke. Exhaust valve opens. Piston pushes exhaust gases from cylinder by moving toward TC.
Top centre exhaust stroke. Exhaust valve closes. Intake valve opens. Piston moves toward BC on induction stroke.
Bottom centre of induction stroke, intake valve closes. Piston moves toward TC on compression stroke, compressing combustion fuel, both valves closed. Cycle complete.
Ready for another explosion BANG! Sound dull? It is dull. The mechanical-textbook world must necessarily and primarily be concerned with theoretical aspects of mechanical problems and their solutions. Practical considerations are secondary to the teaching and learning of theories. In the "real" world, the situation is usually reversed. And so it is, and has been with the four-stroke cycle internal (infernal, if you prefer) combustion piston engine. Practical applications of concepts, ideas and modifications have had such incredibly mind-boggling results since the inception of this type of power plant that the original theoretical approach, as it is still taught and learned, is as antiquated as if it had been carved by hand on tablets of stone. This doesn't suggest that the basic premise, as taught and learned, is necessarily wrong. It does suggest that this premise has been oversimplified to unattainable extremes. Perhaps this isn't all bad for the novice, but for more advanced students of the four-stroke cycle engine, this most basic approach falls flat on its nose, simply because it is inadequate. And DULL. The latter factor alone has probably been the direct cause of more dropouts in this area of study than such unrealistic teaching methods could ever hope to gain.
While the study of the four-stroke cycle engine may not be the most stimulating pursuit in the world, it is anything but dull. Moreover, the practitioners of practicalities - the imaginative designers, innovators, inventors, doers - have almost completely rewritten the original theoretical premise so the original tablets of stone, carved by hand, may be safely consigned to the gravel pit.
爆発！
BANG! (爆発音)なんてことだ！しかし、約1680年に、最も初期の記録された試みの一つとして、クリスチャン・ホイヘンスという紳士が、火薬を燃料として機能するエンジンを作ろうとした時、爆発がありました。しかし、歴史はその後すぐにどうなったかを教えてくれません。おそらく、一発限りの実験で生存者がいなかったというケースでしょう。BANG!（事実！）
それでは、最も基本的な4ストロークサイクルエンジンの退屈な詳細を我慢して聞いてください。アセンブリはクランクケースまたはシリンダーブロックで構成され、その中にクランクシャフトが収まっています。シリンダーブロックは、ボア内で往復するピストンアセンブリを受け入れるようにボーリングされています。前面または後面から見ると、シリンダーボアの中心（通常はそうですが、常にではありません）はクランクシャフト軸と一致します。縦方向には、ボアの中心はクランクシャフト軸に垂直です。クランクケースには、クランクシャフトのメインベアリングジャーナルを支持するメインベアリングも含まれています。メインベアリングジャーナルの間には、クランクシャフト軸に平行で、ピストンストロークのちょうど半分だけオフセットされたクランクピンがクランクシャフトにあります。コンロッドの下部はコンロッドベアリングを含み、このロッドの端はクランクピンに固定されています。コンロッドの上部はピストンアセンブリにあるピストンピンに接続されており、ピストンピンもクランクシャフト軸に平行です。これらのコンポーネントは、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するために必要な機械的連動を表しています。
通常、シリンダーブロックから取り外し可能なシリンダーヘッドアセンブリは、クランクシャフトから離れたシリンダーボアの上部に配置されています。他の様々な鉄製品とともに、シリンダーヘッドアセンブリには吸気ポートと（通常）ポペットバルブ、排気ポートと（通常）ポペットバルブ、そしてスパークプラグまたは加圧された可燃性燃料を着火させるための他の手段を受け入れるための何らかの規定が含まれています。バルブとスパークプラグを囲むシリンダーヘッド内の空洞が燃焼室を形成しますが、これはピストンの上部、またはその両方の組み合わせで形成することもできます。
シリンダーに可燃性燃料を供給するサブシステム（吸気システム）、燃焼生成物をシリンダーから大気中に排出するサブシステム（最近では合法的に行うのは非常に困難ですが）（排気システム）、適切なタイミングで適切な間隔でバルブを開閉するサブシステム（バルブトレインシステム）、重要な領域に圧力をかけて潤滑油を供給するサブシステム（潤滑システム）、通常のエンジン運転によって発生する過剰な熱を除去し、熱を大気中に放出するサブシステム（冷却システム）、シリンダー内の可燃性燃料を着火させるためにスパークプラグに電力を供給するサブシステム（点火システム）があります。
これは基本的な塊であり、私たちが怠惰すぎて自分たちでやれないので、何か有用な仕事をしてもらいたいと期待するアセンブリです。もちろん、パワーステアリング、パワーブレーキ、エアコン、8トラックステレオなどのアクセサリーもありますが、私が話しているのは標準的なアイテム、つまり貧乏モデルについてです。
「可燃性燃料」が言及されましたが、それがなければエンジンは最初の動力行程を着火させることはできません。燃料が過酸化水素、ディーゼル油、酸素の混合物（アマチュア向けではない）、より一般的なアルコール類、ガソリン、古い靴下など、熱、圧縮、着火の下での挙動が均一で予測可能である限り、それは本当に問題ではありません。しかし、この文脈では、ごく普通のポンプ式ガソリンが指示された燃料です。吸気システムが空気と燃料の混合物を正しい割合でシリンダーに供給するという許容できる仕事をしていると仮定します。シリンダー内の燃料の燃焼を支持するためには、ごく普通の空気が必要です。空気中の酸素が必要な化合物だからです。
この用語が意味するように、4ストロークサイクルエンジンは、シリンダー内でピストンの4つの完全な行程でサイクルを完了します。ピストンの1つの行程は、ピストンがシリンダーボアの上部（上死点）からボアの下部（下死点）、または下死点から上死点への運動として定義されます。コンロッドによってピストンとクランクシャフトのクランクピンとの間に直接的な機械的連結があるため、ピストンの運動は、クランクシャフトの回転角度0度から720度までに関連付けることができ、実際に関連付けられています。そうです、720度です。719度でも721度でもなく、4ストロークサイクルピストンエンジンの1サイクルを完了するには、正確に720度のクランクシャフト回転が必要です。ピストンの4つの行程はすべて、各完全なサイクルでピストン位置が重複するため、混乱を最小限に抑えるように命名されています。順に、正しい行程のシーケンスは、動力（または膨張）：排気：吸気（または吸入）：圧縮です。サイクル完了、そして次のサイクルを形成するための次の4つの行程を開始する準備ができています。どこからでも開始できますが、正しい行程のシーケンスに従わなければなりません。例：吸気：圧縮：動力：排気。サイクル完了。圧縮行程を排気行程と入れ替えることはできませんし、吸気行程を動力行程と入れ替えることもできません。行程のシーケンスは固定されており、変更することはできません。
今、手彫りの石板に書かれた巻物のタブレットI（あの爆発 BANG! エピソード）は無視して、タブレットII、III、IVを見てみましょう。理論家たちは、動力行程の下死点で排気バルブが開き、排気行程の上死点で排気バルブが閉じると信じ込ませようとしています。そして、吸気バルブが開き、吸気行程の下死点で吸気バルブが閉じます。バルブはどのようにして開閉するのでしょうか？そして、なぜピストンのこれらの正確な移動点で開閉するのでしょうか？彼らは「バルブが開く」とか「バルブが閉じる」と言うときには曖昧ではありませんが、私たちはバルブが完全に開いているか完全に閉じているか、2つのバルブ位置の間に間隔がないこと、そしてバルブの動きが瞬間的であるとさらに仮定させられます。素晴らしい。バルブの動きが瞬間的なら、なぜピストンの動きも瞬間的ではないのでしょうか？まさか！
ここで、石板に手書きされた本来の仮説は完全に破綻します。理論家たちは、この一連の出来事における極めて重要で絶対不可欠な要素を見事に無視しました。それは時間です。そうです。T-I-M-Eです。この地球上、あるいは全宇宙において、瞬間的な作用、反作用、力、反作用、その他何であれ、一切存在しません。宇宙におけるあらゆる出来事、それがどんなに微小なものであろうと巨大なものであろうと、その性質が何であれ、共通の分母を一つ持っています。それはすべて時間を要するということです。光年かもしれないし、ミリ秒かもしれないが、時間は不可欠な要素です。あのBANG!という愚かな爆発でさえ時間を要します。もし機械的・物理的に瞬間的な出来事を起こすことが可能で、それが苦労して作ったエンジンに適用されたとしたら、私たちは瞬時に身をかがめることができる方が良いでしょう。なぜなら、私たちの努力の結果として得られるものは、騒々しく広範囲に飛び散る瞬間の破片だけになってしまうからです。ですから、時間は私たちのエンジンが正常に機能することを可能にする一方で、私たちの間違いを修正する機会も与えてくれます。
必要な時間的要因のため、バルブの動きは上死点と下死点のピストン位置と重なり、サイクルのある期間にはバルブの動き自体が重なります。サイクルでさえ互いに重なります。時には、単純化された、しかし奇妙なガラスプリズムのようなものを通して機能するエンジンを視覚化できればと願うことがあります。そうすれば、単なる言葉に頼るのではなく、すべてのエンジンイベントを直接、適切な視点で見ることができるでしょう。
動力行程
次に、4ストロークサイクルを1回完了するためのピストンの4つの行程におけるピストンの動きと相互に関連するバルブの動きを追ってみましょう。動力行程の正確な上死点から始め、両方のバルブは閉じています。空気と燃料の混合気の着火はそれより早い時点で行われているため、正確な上死点では、通常の燃焼プロセスとして、シリンダーと燃焼室内で沸騰し、燃え盛る激しい活動が繰り広げられています。
このプロセスにより、シリンダーの圧力と温度が非常に急速に、しかし比較的均一に上昇します。ただし、上死点では最大シリンダー圧力には達していません。もし達していたら、ピストン/コネクティングロッド/クランクシャフトのアセンブリは単純にクランクケースの底部から押し出されてしまうでしょう。現時点で燃焼室内で唯一可動する部品であるピストンは、燃焼室内の依然として膨張し加圧されているガスによって下死点に向かって押し込まれます。
上死点を過ぎて約15クランクシャフト度回転した時点で、シリンダー内の圧力は最大値に達します。これにより、ピストンからコンロッド、そしてクランクピンへと十分な機械的テコ作用が働き、クランクシャフトを回転させ、クランクシャフトで有用な仕事を生み出し、トルクや馬力として捕捉・測定できる回転運動が生成されます。
ピストンが動力行程の下死点に達する前に、排気バルブが開き始めます。この時点で、シリンダー内の膨張し、なおも燃焼中のガスの力のほとんど（すべてではない）は、ピストンによって捕捉され、クランクシャフトに伝達されています。ガスはまだ膨張していますが、シリンダー圧力は減少し、残っている圧力は全体のプロセスに対して比較的 insignificant です。下死点よりも前に排気バルブを開くことで、シリンダーの「ブローダウン」期間が確保され、この間に残りのシリンダー圧力のほとんどが、排気バルブを通過して排気ポートから排気システムへと逃げ出します。下死点よりも前に排気バルブを開くことで、ピストンが下死点に達したときにバルブがシートからかなり離れた状態になり、バルブはまだ全リフトではありませんが、排気行程中にピストンにかかる負の仕事やポンピングロスを一部削減します。
動力行程の下死点。ピストン行程1の終了。シリンダー「ブローダウン」期間の終了でもあります。正確な上死点から動力行程の正確な下死点までのピストン移動で、クランクシャフトは正確に半回転、つまり180度回転します。
排気行程
ピストン行程の次なる順序は排気行程です。しかし、シリンダーからの排気ガスの排出は、動力行程の下死点前の時点で排気バルブが開くことから始まっていました。これは、バルブの動きがピストンの位置と重なるサイクルの4つの期間の最初のものです。
ピストンが動力行程の下死点に達すると、方向を変え、排気行程が始まります。排気バルブはまだ開いており、ピストンは残りの排気ガスを排気バルブを越えてシリンダーから押し出し始めます。排気ガスによってピストンの上部に加えられる圧力は、負の仕事またはポンピングロスを表します。圧力が高いほどポンピングロスも高くなり、動力行程で得られる正の仕事の有効性が低下します。このことを念頭に置けば、残存するシリンダー圧力を減らし、それによって排気行程中のポンピングロスを減らすブローダウン期間の利点がすぐに理解できます。排気行程の上死点よりもかなり前の時点で、排気バルブは最大リフトに達し、閉じ始めます。
排気行程の上死点にピストンが近づくと、吸気バルブが開き始めます。これは、バルブの動きがピストンの位置と重なるサイクルの4つの期間のうちの2番目です。これはバルブオーバーラップ期間の開始も示しており、排気バルブ（まだ閉じている）と吸気バルブ（開き始めている）が同時に開いているピストン運動および/またはクランクシャフト回転のセグメントです。ピストンは上死点に達する前に減速するため、排気行程の最初の部分にあったのと同じ量の力は持っていません。その結果、排出される排気ガスも減速し、排気バルブが閉じる前にシリンダーからすべての排気ガスを除去することは事実上不可能になります。実際、排気ガスの一部は、排気バルブに向かう本来の経路からそらされ、吸気バルブと部分的に露出した吸気ポートに向かって進んでしまいます。ためらいや迷いはありません。これは、閉じている排気バルブの周りの圧力が、開いている吸気バルブの周りよりも一時的に高いため、単に発生します。怠惰な排気ガスは、前進するピストンの前に抵抗の少ない経路を逃げ道として取ります。この動作は、ピストンの移動量および/またはクランクシャフトの回転量がある程度、両方のバルブが同時に開いている限り避けられません。吸気ポート内の排気ガスは、すぐ近くの空気/燃料混合物に対する希釈剤を表します。そして、ある程度の速度とそれゆえ慣性を持つ排気ガスは、燃焼室と各バルブの周りの瞬間的な圧力条件がそうするのに好都合になるまで、都合よく方向転換して排気ポートに向かって行進することはできません。
排気行程の上死点で、ピストンは4つの順次行程のうち2番目を完了し、下死点から上死点までのピストン移動中に、クランクシャフトは2回目の半回転、つまりサイクル開始から合計360度回転しました。排気行程完了。サイクル半完了。上死点付近でのピストン運動は比較的遅いですが、吸気ポートと排気ポート、バルブ、そして燃焼室での活動の程度は、まさに高速で激しいものです。
吸気行程
ピストンが上死点に達し、方向を変えて下死点に向かって移動し始めると、吸気行程が始まります。しかし、その前に、吸気システムと吸気ポート内の空気/燃料混合気は、吸気バルブの周りに多かれ少なかれ「蓄積」されており、吸気バルブが十分開いて、その慣性の重さで空気/燃料混合気の一部が燃焼室に入るのを待っています。したがって、逃げる排気ガスの吸気ポートへの侵入は、前進する空気/燃料チャージによって減衰され、方向が逆転する前にあまり遠くへは到達しません。しかし、排気ガスは最初の空気/燃料チャージの一部を希釈します。
排気行程の上死点よりも前に吸気バルブを開くことで、上死点でのバルブがシートから十分に離れる状態になり、シリンダー内の圧力条件とガス流の方向が逆転するものの、「ブローダウン」期間と同様の方法でピストンにかかるポンピングロスが減少します。
バルブオーバーラップ時の吸気については、常に議論の的となっており、それには正当な理由があります。というのも、異なるタイプのエンジン間では常に状況が異なり、用途、エンジン回転数、負荷、その他多くの影響要因によって、最小限にも、または相当なものにもなり得るからです。これは排気ガスと空気・燃料混合気の「相互の吸気」という問題ではありません。むしろ、排気バルブが閉じる前に、どれだけの燃料が排気ポートから強制的に排出されるかという問題のように思われます。この現象が程度の差こそあれ全てのエンジンで発生していることは間違いありません。レーシングエンジンで大量の燃料が排気ポートから排出されるのは、ピストンによって覆われていない残りのシリンダー/燃焼室空間が強制的に「掃気」され、残留排気ガスの痕跡がすべて掃き清められたことを示しているように見えます。しかし、私はそうは思いません。証拠は、バルブオーバーラップ期間中の空気と燃料の分離、すなわち方向の分岐を示唆しています。より重い燃料分子はより直線的に移動する傾向があり、その直線が排気ポートに通じているか否かにかかわらず、非常に分子量が軽い空気分子は、直線経路から容易にそらされ、向きを変えられ、曲げられ、その他様々に変化させられます。オーバーラップ・ブリージングという用語は、おそらく言葉の選択として適切ではありません。なぜなら、これは吸気ポートから排気ポートへの一方向の経路を指しているからです。
もう一つの要因があります。高いシリンダー圧力、高いシリンダー温度、そして燃焼炎の強さにもかかわらず、シリンダー内の空気と燃料の粒子の一部は、動力行程中に燃焼を免れます。これらは、燃焼室内の比較的隔離された到達しにくいポケット、ピストンリングの最上部周辺、ピストンとシリンダーボアの間などに潜んでいます。これは、進行する火炎前線の乱流が、二つ以上の表面の近接によって減衰され冷却されるため、これらの粒子が着火できない点まで達するからです。排気ガスよりも重く、より不活性な状態にあるこれらの粒子は、燃焼室のパーティーから最も遅れて退場する客の一員であり、通常はピストンが排気行程の上死点を通過し、吸気行程の下死点に向かって移動を開始した後、シリンダー内の一般的な活動にさらされ、閉じる排気バルブを通り抜けて外に出る道を多かれ少なかれ自由に見つけられるようになります。それでも、これらの粒子の一部は排気バルブを通り抜けられません。
いずれにせよ、そしてどのような場合でも、バルブオーバーラップ期間が極端に活発な活動期間であるにもかかわらず、ピストンの動きは比較的遅いですが、一部の残留排気ガスと未燃の空気・燃料がシリンダー内に閉じ込められます。おそらく、これがこの期間中に何がどのように起こるかの一部を説明してくれるでしょう。
ピストンが排気行程のTCを通過し、吸気行程のBCに向かって移動する際、最初の重要な出来事は排気バルブの閉鎖です。これは、バルブの動きがピストンの位置と重なる4つの期間のうちの3番目です。その間、ピストンが下降するにつれて、吸気バルブは開き続け、BCのはるか手前のどこかの時点で最大リフトに達し、閉じ始めます。
吸気行程中のピストンの下降は、シリンダー内の圧力を周囲大気圧よりも低い点、すなわち負圧、部分真空、または差圧へと反転させます。シリンダー内の差圧の量は、ピストンがBCに向かって下降を開始する際に吸気バルブがどれだけ開いているかに多かれ少なかれ依存します。この時点でのバルブリフトが高いほど、差圧は小さくなり（周囲大気圧に近くなり）、その逆もまた然りです。差圧は再びピストンに作用するポンピング損失を表しますが、ある程度の差圧は必要です。さもなければ、空気と燃料の混合気は下降するピストンが残した空間を埋めるためにシリンダー内に移動する誘因がなくなってしまいます。好都合な条件の下では、空気と燃料の混合気は、ピストンが排気行程のTCに達する前に実際に燃焼室に入り始める可能性があります。
空気・燃料混合気の動きを駆動する力は、周囲の大気圧です。
圧縮行程
次にピストンは方向を変え、圧縮行程で再びTCに向かいます。その間、吸気バルブは閉じつつありますが、まだ完全に着座していません。BC前後でのピストンの動きは、サイクル中で最も「怠惰」であり、これはクランクシャフトがピストンがTCに向かって大きく移動する前にかなりの弧を描くことを意味します。空気・燃料混合気の慣性が上昇するピストンの影響を上回るため、混合気のシリンダー充填作用は継続します。少なくとも現時点では。
慣性とは何かご存知でしょう。ハンマーで親指を叩いたときに痛いのはこれです。軽いハンマーを使うか、低い速度で振るか、あるいはその両方を行えば、痛みはそれほど大きくなく、長くも続きません。ハンマーを速い速度で振るか、重いハンマーを使うか、あるいはその両方を行えば、痛みはより大きく、長く続きます。より科学的に、そしてこの文脈では、慣性とは、混合気の動きの変化に抵抗する空気・燃料混合気の特性です。あなたの親指はハンマーの動きに対する抵抗を表しています。同様に、空気・燃料混合気は、上昇するピストンが混合気を減速させ、停止させ、または逆転させるのに十分な抵抗となるまで、シリンダーを充填し続けます。
吸気バルブを閉じるタイミングは、空気・燃料混合気のシリンダーへの流入が停止する前であり、圧縮行程のTCよりかなり手前のどこかの時点です。吸気バルブの閉鎖は、サイクル中にバルブの動きがピストンの位置と重なる4番目で最後の期間を表します。この時点から、動力行程の後期に排気バルブが開くまで、両方のバルブは閉じたままです。
吸気バルブが閉じたときにシリンダー内にある空気・燃料混合気の体積は閉じ込められ、動力行程のエネルギー源となり、ピストンとクランクシャフトをその後の行程にわたって駆動し、利用可能な動力として測定されるだけの十分な残量があります。圧縮性ガスである空気・燃料混合気は、上昇するピストンによって圧縮され、圧縮の機能として、混合気も加熱され、これによりシリンダー圧力がさらに上昇します。この段階では、混合気はピストンの動きとその圧縮作用によって非常に撹拌された状態にあり、その間、空気粒子はさらに加熱され、ピストンが上死点に近づくにつれて徐々に減少する体積内で膨張しようとします。その一方で、燃料粒子は分離および気化の状態に強制され、同じ圧縮熱によって空気粒子とより密接に接触させられます。そして運動があります。いや、すごい運動です！ピストンが上死点に近づくにつれて、この激しく乱れた塊はまさに熟成され…
いや、私は爆発BANG！とは言いません。しかし、そろそろ火をつける時です。圧縮行程の上死点よりクランクシャフト角で任意に30度手前の地点で、数千ボルトの電圧（電気エネルギー）が中心スパークプラグ電極に供給され、スパークプラグの中心電極と接地電極の間で火花が飛びます。火花の強度と持続時間により、プラグ電極に最も近い空気・燃料混合気が着火し、燃焼室全体を包み込む連鎖反応が引き起こされます。ただし、炎の侵入に抵抗する、ごくわずかな孤立した到達しにくいポケットは例外です。火炎前線は着火点から離れてほぼ均一に拡大し、混合気の未燃部分は進行する火炎前線によってさらに高度な乱流と圧縮に強制され、これらすべてがシリンダー温度と圧力の比較的急激で均一な上昇を引き起こします。
これらすべてが、ピストンが圧縮行程のTCに達する時に進行します。ピストンは4行程サイクルの喜劇の最後の行程を完了しました。これに伴い、クランクシャフトはさらに1/2回転（180度）回転し、完全なサイクルでのクランクシャフトの総回転角は720度になります。どんな馬鹿でも、回転するものは何でもちょうど1回転で360度あることを知っていますから、4ストロークサイクルエンジンの1サイクルを形成する4つのピストン行程を完了するのに、クランクシャフトがちょうど2回転（720度）必要であることは、これで明らかになったはずです。圧縮行程完了。
サイクル完了。
しかし、本当にそうでしょうか？先に、サイクルは互いにオーバーラップすると述べたので、ただ立ち去ることはできません。それに、点火された激しい蒸気と動かないピストンで満たされたチャンバーほど激しい怒りはありません。上死点より任意に30度手前の点火時点から、TCの約15度後に最大シリンダー圧力が達成されるまで、クランクシャフトはサイクルの理論的終了後さらに約15度回転しています。しかし、これで1つのサイクルの終了段階が次のサイクルの開始段階であることがわかり、また、あるサイクルが別のサイクルとどのようにオーバーラップするかもわかります。
第2章
バルブタイミングの変更
もちろん、この簡略化されたバージョンよりもはるかに多くの要素があり、その一部は後で述べます。では、最初から始め、バルブの開閉点を変更することによって、エンジンの全体的な特性、個性、性能レベルが良くも悪くもどのように変化するかを見てみましょう。
排気バルブ開口
排気バルブが通常より早く開いた場合、つまりピストンの位置がBCから遠い場合、どうなるでしょうか？明らかに「ブローダウン」期間が延長されますが、これは常に高いエンジン回転数で動作するエンジンでは時に有益です。動力行程中にピストンに加えられる有効な仕事のほとんどは、ピストンがBCの約80〜90度手前に達するまでに使い果たされるため、非常に早い排気バルブ開口はエンジンから一部の動力を奪う可能性があります。これは低いエンジン回転数で最も顕著です。この慣行はまた、排気システムに追加の熱を放出するため、窒素酸化物排出の制御が非常に困難になります。早い排気バルブ開口点は通常、排気排出制御が問題とならない（まだ）レーシングエンジンにおいて、より長いバルブ開口期間（より長い作用角）と関連付けられます。適切な範囲内に保たれていれば、排気バルブ開口点は、排気バルブ閉口点や吸気バルブ開口点および閉口点よりも、一般的なエンジン性能への影響は少ないです。
動力行程のBCにピストンが近い時点での排気バルブの遅い開口は、ピストンに加えられるエネルギーをより多く捕捉することにより、低いエンジン回転数でのエンジン性能を助けます。もちろん、「ブローダウン」期間は短縮され、これは（常にではありませんが）エンジン回転数範囲の上限での最大出力低下を引き起こす可能性があります。他のバルブイベントと適切に組み合わせられた非常に遅い排気バルブ開口点は、シリンダー内の熱をより長く保持することで排気排出を助け、排気ガスが放出される前にシリンダー内で熱が放散する時間を長くします。特に、これにより窒素酸化物（NOx）排出量が削減されますが、一酸化炭素（CO）と未燃炭化水素（HC）も削減されます。適切に行われれば、これはエンジン回転数範囲全体ではないにしても、ほとんどの範囲でエンジン性能を向上させます。
吸気バルブ開口
次に吸気バルブの開口点です。ああ！高いバルブオーバーラップ期間のロマンス！早い吸気バルブ開口は、その半分を達成します。吸気バルブが早く開く（排気行程でピストンが通常よりもTCから遠い位置にある）と、エンジンは通常、低いエンジン回転数で即座に荒く、不安定な反応を示します。これは、混合気がシリンダーに入ろうとする際に、排気ガスが空気・燃料混合気に与える希釈効果が大きいためです。エンジン回転数が増加すると、混合気の速度と慣性が排気ガス希釈のほとんど（すべてではない）を克服し、高いエンジン回転数での出力向上に貢献します。非常に早い吸気バルブ開口点は、低回転域および中回転域での性能を低下させ、エンジン出力と応答性を最高のエンジン回転数範囲でのみ許容できるものにします。早い吸気開口点は、レーシングエンジンの用途では比較的長い吸気バルブ作用角と関連付けられます。吸気バルブの遅い開口（排気行程でピストンがTCに近い位置にある）は、アイドル時およびオフアイドル状態、そして低回転域および中回転域でのエンジン動作を滑らかにします。パワーブレーキシステムなどのバキュームブースター操作に必要なエンジンバキュームは、他の3つのバルブ開閉点が妥当な範囲内であれば、吸気バルブの遅い開口点で低下することはありません。エンジン回転数範囲の上限で多少の動力が失われるかもしれませんが、この代償を払ってでも、より優れた低回転域および中回転域性能、より優れたアイドルおよびオフアイドル特性、場合によってはスロットルを適切に扱えば燃費向上も得られる価値があるかもしれません。非常に遅い吸気バルブ開口点は、排気排出量の削減に有益であることが示されており、これは性能レベルの全体的な向上とともに達成できます。
排気バルブ閉口
排気バルブの閉鎖点は、長いバルブオーバーラップのロマンスのもう半分を構成します。排気バルブの遅い閉鎖（吸気行程でピストンがTCから遠い位置にある）は、低いエンジン回転数でのエンジンの動作不良に一役買います。これは、空気・燃料混合気が2つの経路にさらされるためです。1つは、シリンダーに入り、そこで閉じ込められ、有用な仕事を行うことができます。もう1つは、燃焼室に入るものの、そのまま排気管から出てしまい、通過中に排気バルブをわずかに冷却する以外は、未使用のまま排出されてしまうことです。高いバルブオーバーラップ期間は、レーシングエンジンが高い圧縮比と、比較的低いエンジン回転数で完全またはほぼ完全な点火進角を許容する理由の1つです。これらの条件下では、最大シリンダー圧力はかなり低いため、異常燃焼が発生する可能性はほとんどありません。エンジン回転数が上昇すると、排気ガスの流れの方向と慣性により、排気バルブの遅い閉鎖はより高い割合の排気ガスをシリンダーから排出することを可能にします。しかし、空気・燃料混合気の「ブリードオフ」は依然として発生し、これが最大出力を制限する可能性があります。遅い排気バルブの閉鎖それ自体、または早い吸気バルブ開口との組み合わせは、許容できる低回転域および中回転域の性能、ドライバビリティ、燃費などを損ないます。非常に遅い排気バルブの閉鎖は、他のすべての欠点と同様に、最大出力の損失に容易に寄与する可能性があります。早い排気バルブの閉鎖は、性能レベルの鈍さとは限りませんが、滑らかさと従順さをもたらします。これにより、低いエンジン回転数でのエンジンの動作がはるかに洗練され、上限の出力も助け、特に遅い吸気バルブ開口点と組み合わせた場合、全体的なエンジンの柔軟性に貢献します。非常に早い排気バルブの閉鎖は排気排出量を削減でき、再び、他のすべての要因が適切であれば、これはより高い性能レベルを伴う可能性があります。
吸気バルブ閉口
次に吸気バルブの閉鎖点です。アハ！これは成否を分けるポイントです。吸気バルブの閉鎖点は、他の3つのバルブ開閉点すべてを合わせたよりも、エンジンの運転特性に大きな影響を与える可能性があります。遅い吸気バルブの閉鎖（圧縮行程でピストンがBCから遠い位置にある）は、レーシングエンジン向けに最適化された場合、上昇するピストンによって引き起こされる逆ポンピング現象が閉鎖中のバルブを越えて混合気の一部を押し出す前に、より大量の空気・燃料混合気をシリンダー内に捕捉するのに有益です。非常に敏感なエンジンで吸気バルブの閉鎖点を最適化するのは、実に非常に神経を使う作業です。遅い吸気バルブの閉鎖点は、上記の理由から、常に高い平均エンジン回転数で許容され、必要とされます。しかし、低いエンジン回転数では、この慣行は目的に反します。なぜなら、逆ポンピング作用は、完全に阻止されないまでも、空気・燃料混合気の終わりの部分の方向と慣性によって、再び深刻なダメージを受けるからです。非常に遅い吸気バルブの閉鎖は、逆ポンピングの影響をより悪化させ、より広範なエンジン回転数範囲で悪影響を及ぼし、エンジンの反応を非常に鈍くさせ、最適なエンジン回転数に到達できない可能性すらあります。遅い吸気バルブの閉鎖は、通常、レーシングエンジンのより長い吸気バルブ作用角と関連します。信じてください、遅い吸気バルブの閉鎖は、排気排出量が増加する以外、排気排出量に対して何も良いことをしません。「ピーキー」なエンジン、つまり高回転域で、しかも比較的狭い回転域で最高の性能を発揮するエンジンの罠にはまらないようにしようとすると、ここでの微妙なバランスが重要になります。バイク乗りの少年たちはこれを「カムに乗る」と呼びます。しかし、吸気バルブの閉鎖点が遅すぎると、間違いなくそれに伴う満足のいく罵倒を見つけるでしょうし、そのぐちゃぐちゃなものを崖から突き落とす方が良い結果を得られるかもしれません。
早い吸気バルブの閉鎖は、エンジンに生命を吹き込み、ほぼあらゆる妥当な回転域で柔軟性、広範囲性、そして力強さを与えます。アイドル時、オフアイドル時、および部分スロットル定速走行条件で、想像以上に役立つ可能性があります。これは、顕著な逆ポンピング作用が発生せず、より大量の空気・燃料混合気がシリンダー内に閉じ込められ、低いエンジン回転数で作用するようになるためです。非常に早い吸気バルブの閉鎖は、排気排出量の削減、燃費の向上などに有益であり、通常、性能向上を伴います。
特定の用途におけるバルブタイミングの分野で、頭をもたげる恐ろしい言葉が一つあります。それは「妥協」です。それは、あなたが望むものと、あなたが手に入れられるもの、あるいは受け入れようとするものとの間の妥協です。何かをどこかで、別の何かを別のどこかでトレードオフするものです。もし方向性があるなら、それは間違いなく保守主義に向かっています。世界で最も悲しく、最もだらしないエンジンは「オーバーカム」されたものです。残念ながら、これは非常に陥りやすい罠であり、最善の助言は、そもそもそれを避けることです。
第3章
ピストンはどこにいて、何をしているのか？
バルブイベントと、上下死点でのピストンの位置の関係はかなり確立されているので、これら2つの位置の間にあるピストンを見て、何が起こっているのかをより明確に把握することにしよう。任意のエンジン回転速度において、クランクシャフト、したがってクランクピンの角回転速度は一定である。しかし、ピストンの動きは一定ではない。これは、クランクシャフトが一定の速度で回転し続けているにもかかわらず、各回転中にピストンが2回停止し、2回方向を変えるためである。一度はTC（上死点）で、もう一度はBC（下死点）で停止する。誤った思い込みでは、クランクシャフトがTCのちょうど90度前と90度後に回転する時点で、ピストンが全ストロークのちょうど半分を完了していると考えてしまうだろう。それはありえない。これは、ストローク長が無限に短く、コンロッドの中心間距離が無限に長い場合にのみ起こりうる。しかし、ここでは有限な数値を扱っているので、この考えは捨て去られる。ピストンは実際には、正確なTCからクランク角度がTCの90度後の位置までで、全ストロークの半分以上移動する。これが真実である（そしてそれは真実であり、それを証明する多くの複雑な方程式がある）。ピストンの速度は、クランク回転の最初の90度の方が、次の90度よりも速い。これは、ピストンが正確なTCから正確なBCまで、正確に180度のクランク回転でのみ移動できるためである。それ以上でもそれ以下でもない。このことから、ピストンの最大速度は、TCから90度のクランク回転より前のどこかの時点で達することがわかる。これは、クランクシャフト、クランクピン、およびピストンピンの軸が正確に90度の角度をなすときに起こる。これは、コンロッドの中心間距離と、クランクシャフト軸からのクランクピンの半径（全ピストンストロークの正確に半分）の関係を示している。方程式は次のとおりである。ロッド長をクランクピン半径で割った値は、ピストンの最大速度が到達する角度の正接に等しい。
議論されている2つの基本的なエンジン構成について、簡略化された図が示されている。分かりやすくするために、ピストンピンのオフセットは省略されている。ダットサンL-16/L-24バージョンでは、ピストンの最大速度はTCの74度31分後のクランク回転で発生する。TCからこの点に達するまで、ピストンは加速している。この点からBCに達するまで（クランクシャフト回転の105度29分を必要とする）、ピストンは減速している。これは、パワーと吸気のどちらのストロークでも同様である。BCから排気ストロークと圧縮ストロークの両方で、クランク回転の105度29分後にピストンの最大速度に達するまで、ピストンは再び加速している。最大ピストン速度の点から、ピストンがTCに達するまでクランクは74度31分回転し、この間ピストンは減速している。ダットサンL-18の対応するクランク角は、73度21分と106度39分である。両者の間には大きな違いはないが、後述するように、機能特性にかなりの違いをもたらすのに十分な差である。ピストンの加速/減速の交互ではあるが不均等な期間は、特定の用途における最適なバルブタイミングイベントに強力な影響を与える。
例1：排気損失を最小限に抑えるため、排気ストロークでピストンが最大加速に達するのとほぼ同時に排気バルブが全開になる。
例2：混合気の前縁がシリンダーに入ろうとするとき、深刻な空気/燃料混合気の希釈を防ぐため、吸気バルブは排気ストローク中にピストンが最大減速に達するあたりで開くべきである。
例3：ピストンによって発生する圧力逆転攪乱を最小限に抑えるため、圧縮ストロークでピストンが最大加速に達する前に吸気バルブは閉じるべきである。（エンジン内では超音速で十分な攪乱が起こっているので、もう一つは必要ない。しかし、それについては後述する。）
ここで重要なのは、排気ストロークと圧縮ストロークのBCからTCに移動する際に、ピストンが最大加速、最大加速率、最大速度、最大減速、最大減速率などに関して、全く同じ挙動を示すということである。ストロークだけが変更されている。したがって、ピストンの上昇ストローク中に発生する3つのバルブイベントは、最適な結果を得るために、ピストンの位置と挙動を考慮して、かなり慎重に調整する必要がある。重要度の順では、吸気バルブの開弁点が2番目、排気バルブの最大リフト点が3番目となる。これは、後者の方が本質的に自由度が高いためである。
ピストンの下降ストロークでは、パワーと吸気の両ストロークのTCからBCにかけて、ピストンは加速/速度/減速に関して再び全く同じ挙動を示すが、上昇ストロークとは「同じではない」（繰り返し強調する）。図を参照のこと。ピストンの2つの下降ストローク中にも3つのバルブイベントが発生する。
例4：排気バルブは、パワー・ストロークの大部分のエネルギーが有効な仕事に変換されたが、シリンダー圧がまだ大気圧よりもかなり高い状態にある、パワー・ストローク中のピストン減速期間中に開く。これにより、残りのシリンダー圧が排気バルブを通過して放出され、ピストンがBCに達したときには、残留シリンダー圧が大気圧をわずかに上回る程度になり、ピストンが排気ストロークを開始するときのポンピング損失が減少する。
例5：排気バルブは、吸気ストローク中のピストン加速期間中、ピストンが最大加速率に達する前に閉じる。これは、排気バルブを通過する過剰な空気/燃料混合気の流出を防ぐため、また、シリンダー内の圧力が圧力容器から真空容器へと変化するにつれて、排気ガスの後端がシリンダー内に逆流することによって空気/燃料混合気が希釈されるのを防ぐためである。
例6：吸気バルブは、ピストンの減速期間中、かつピストンが最大減速率に達する前に全開になる。したがって、吸気バルブはピストンよりやや「遅れ」て、シリンダーと大気の間にできるだけ長いクランク回転期間にわたって可能な限り大きな差圧を発生させ、流入する空気/燃料混合気に高い速度と慣性力を与える。これにより、ピストンが圧縮ストロークを開始した後も、その速度と慣性力をシリンダー充填の助けとして利用することができる。したがって、吸気バルブの最大リフト点は、排気バルブの最大リフト点よりもやや重要である。
ピストンの4ストローク内、またはクランクの2回転内で発生する6つのバルブイベント（どっちが先に発生しても…バカ！両方とも同時に発生する！）を、エンジンの動作への重要度と意義の順に並べると以下のようになる。
1. 吸気バルブ閉弁点（圧倒的に）;
2. 吸気バルブ開弁点（おそらく）;
3. 排気バルブ閉弁点（おそらく;特定の条件下では(2)と逆転する可能性あり）;
4. 排気バルブ開弁点;
5. 吸気バルブの最大リフト点;
6. 排気バルブの最大リフト点。
4サイクルエンジン内で作用する機械的、物理的、化学的な作用と反応、力と反力は、極めて複雑で密接に相互関連していることが知られ、認識されている。今日、数年前までは合理的な説明を拒んでいたエンジンの最も奥深い秘密の中から、知識と理解のきらめきが生まれているのが見られる。1862年の誕生から111年間、最初の機能的な4サイクルエンジンが登場した1878年（ちなみに異なる人々によって）から95年間、そして現在に至るまで、文字通り何十億ものこれらのエンジンが製造され、満足のいくように使用されてきたという事実に思いを馳せると、皮肉であり、おかしくさえある。しかし、そのより深い謎の一部は、決して満足のいくように解決されないかもしれない。
さあ、手足を汚して取り組んでみよう。あなたこそが、あの鋳鉄の塊の下に潜む一つや二つの秘密を見つけるかもしれないのだから。4サイクルエンジンは多くの側面を持つが、決して退屈ではない。断じてない！
第4章
SOHCの設計
ダットサンL-16、L-18、L-24のカムシャフトおよびバルブトレインシステムは、「ロッカーアーム付き現代型シングルオーバーヘッドカムシャフト」と説明できるが、いくつかのバリエーションがある。基本的なカムシャフトおよびバルブトレインのレイアウトは新しいものではない。メルセデス・ベンツ、ポルシェ911シリーズ、旧OSCA 750、様々なフェラーリ、マセラティ、BMW、ローバーなどの由緒あるメーカーで使用されてきた。
同じシーンに後から参入したメーカーには、小型のプジョー、一部のマツダおよびトヨタモデル、ダッジ・コルト、フォード・ピント2000、その他国内ではあまり知られていないものがある。
短命に終わったフォード427 SOHC V8や、1966年から1970年モデルイヤーまで製造されたポンティアックの直列6気筒など、国産エンジンもいくつか関与していた。ああ、ウィリスのエンジンもあったな！3つの既知の例外を除いて、これらのエンジンのすべては、通常、初期生産段階で同じ欠陥（または今も抱えている）に苦しんでいた。すべてがカムシャフトローブやロッカーアームのひどい摩耗を抱えていた（または抱えている）… 3つの例外は、フォードのSOHC V8と一部のフェラーリで、これらは通常のロッカーアームに機械加工された、または挿入されたRパッドではなく、カムローブに接触するローラーを使用していたためである。フェラーリはいくつかの理由でやや不安定だったが、フォードは実質的に破壊不能だった。ダットサンのL-24は3番目の例外であり…L-24がカムシャフトとロッカーアームの故障から完全に免れていたと示唆するものではない。しかし、このエンジンでは、この種の故障の発生率は大幅に減少している。
基本的に、カムローブとロッカーアームの激しい摩耗の問題は、2つの重要かつ相互に関連する要因に起因する。(1)カムローブとロッカーアームの2つの摺動面間の誤った冶金学、または(2)カムローブとロッカーアームの接触面間の不適切な潤滑、そして(3)最初の2つの組み合わせである。ダットサンも、生産中止されたU-20 4気筒2リットルカムマーと初期のL-16で同じ問題を抱えてきた。このタイプや他のタイプのカムシャフト・バルブトレインレイアウトを悪く言ったり、過度に批判したりするつもりはない。固有の問題が存在する場合、その原因を究明し、願わくばそのような困難をどのように治療できるか、あるいは少なくとも回避できるかを示すべきだと私は信じている。したがって、オーバーヘッドカムシャフトシステムそれ自体が、たとえ当初どれほど魅力的に見えても、すべてのバルブトレイン問題を解決するとは限らない。
ダットサンSOHCバルブトレインの設計
では、現在のダットサンシングルオーバーヘッドカムシャフトタイプについて具体的に説明しよう。
駆動
L-16/18/24のオーバーヘッドカムシャフトは、長いシングルステージダブルローラーチェーンとスプロケット駆動アセンブリによってクランクシャフトの前面から直接駆動され、中間スプロケットはない。「緩み側」のチェーン（エンジンを前から見て左側）には自動チェーンテンショナーがあり、クランクシャフトスプロケットのすぐ上にある。エンジン油圧と圧縮スプリングが組み合わさってピストンに必要な荷重をかけ、そのピストンの端にある湾曲した「シュー」がチェーンに直接接触する。シューのすぐ上からカムシャフトスプロケットのすぐ下まで伸びる湾曲したガイドが、チェーンの跳ね上がりと振動を制御する。「張り側」のチェーン（エンジンを前から見て右側）でも、同様の直線ガイドが同じ役割を果たす。これら2つのガイドとシューは、チェーンに接触する部分に耐摩耗性プラスチックが貼られている。クランクシャフトスプロケットの20枚の歯とカムシャフトスプロケットの40枚の歯が、クランクとカムに必要な2対1の減速比を与える。このタイプのカム駆動システムでは、クランクとカムは同じ方向に回転する。前から見ると時計回りである。
カムスプロケットは16mmのボルトでカムシャフト先端に固定されており、このボルトは別体のスチール製燃料ポンプ偏心カムも所定の位置に保持している。カム先端に圧入された6mmのダウエルピンはカムシャフトの中心からオフセットされている。このピンはカムシャフトスプロケットの3つの穴のいずれかに合致する。このピンはスプロケットをカムに対して位置決めし、3つの穴と3つのタイミングマークによってバルブタイミングを調整できる。これは後で説明する。カムスラストプレートは前方カムタワーの前面にボルトで固定されている。カムシャフトの前後の動きは、このプレートの厚さとカムシャフトスプロケットの背面にあるカウンターボアの深さによって制御される。スラストプレートは、カムシャフトの軸方向の動きを最小限に抑えるために、3つの異なる厚さで利用できる。
カムタワー
カムシャフトは、アルミ合金製シリンダーヘッドのアルミ合金製カムタワーに支持されている。L-16/L-18では4つ、L-24では5つである。個別のカムシャフトベアリングというものはなく、カムシャフトジャーナルはカムタワーのボアに直接接触して回転する。
カムタワーはシリンダーヘッドにボルトで固定され、大径のホロウドエルで位置決めされ、工場での組み立て後にアライメントボーリングされる。カムタワーをシリンダーヘッドから取り外すことは「絶対にしてはならない」。なぜなら、一度取り外してしまうと、正確なカムベアリングボアのアライメントを元に戻すことはほぼ不可能だからである。
カム
カムシャフトは一体鋳造の鉄製で、カムローブとジャーナル面は誘導焼入れされている。ここに特別な冶金は存在しない。分析によると、材料は普通のねずみ鋳鉄に非常に近いものである。しかし、鋳造技術は優れており、鋳物は均一な密度を示し、全体的に非常に良好である。カムローブは、相手側のロッカーアームパッドとの擦れを最小限に抑えるため、非金属のリン酸塩化合物でコーティングされている。リン酸塩コーティング材料はアルミ製のタワーベアリングとは全く相性が悪いため、カムシャフトジャーナルは清潔で明るいままにされている。
ロッカーアーム
ロッカーアームピボットはスチール製ブッシングにねじ込まれ、ブッシングのトップに当たるロックナットで固定されている。ピボットのトップには球面セグメントがあり、その幾何学的中心がロッカーピボット点を形成する。球面セグメントのすぐ下には、ロッカーピボットと一体になった六角断面があり、オープンエンドレンチを使ってブッシング内のピボットを上下させ、バルブクリアランスを調整することができる。ロッカーピボットロックナットは、ロッカーピボットの六角断面の下に収まり、ねじ込み式ブッシングのトップに固定される。
ロッカーアームはロッカーアームピボットと間接的にバルブステム先端を結ぶ鋼鉄製の鍛造品である。ここでは、油圧式、機械式、またはローラー式のカムシャフトの使用について疑問や疑念はなく、すべては機械式で、カムローブとロッカーアームパッドの間には明確で予め定められた量のタペットクリアランスまたはクリアランスがある。ロッカーアームの下面に機械加工された半球状のソケットは、ロッカーピボットの球面セグメントに対応している。各ロッカーアームはピボットにかぶせられ、それによってピボットによって位置決めされ、ピボットの幾何学的中心を中心に揺動する。ロッカーアーム先端は通常バルブステム先端に接触するが、この場合はそうではなく、ロッカーの下面にあり、ロッカーアーム先端パッドに単一平面の半径が機械加工されている。ロッカーソケットの上面に開けられたオイル穴は、ソケットとピボットのスプラッシュ潤滑を可能にし、ロッカーアームソケットがピボットに対して移動する直線距離が小さいため、これは十分である。
ロッカーアームの上面、ピボットソケットとロッカーアーム先端の間には、バルブステム先端半径と同じ平面、すなわちカムシャフトと同軸上に、単一平面の半径を持つパッドがある。このパッドはカムローブに接触する。この点に関して、初期型と後期型のロッカーアームにはいくつかの議論があるが、私には議論する正当な理由が全く見当たらない。初期のロッカーアームは一体構造であり、カムローブと接触するロッカーパッドはわずかに大きな半径を持っており、このパッドにわずかに平坦な弧を与えていた。一部の主張では、これらのロッカーアームは改造されたLシリーズエンジンで使用すべきであり、より大きなパッド半径がわずかに高い有効ロッカーアーム比と、わずかに高いバルブ速度とバルブリフトをもたらすとしている。
それは、その通りである。しかし、これらの提唱者が認識していない、あるいは理解していないのは、比較的低合金の鉄製カムローブに接触する鍛造鋼製ロッカーパッドが、一般的に使用される材料としては冶金学的に最悪の組み合わせの一つであるということだ。これは、非常に軽いバルブスプリングの負荷や、方向と配置の不足を単純な量で補う潤滑下でも同様である。材料を単純に逆にしたとしても、多少は改善されるだろうが、完全な解決策にはならないだろう。ダットサンは、その故障から、この一般的なタイプのカムシャフト/バルブトレーンレイアウトのほぼすべての以前の設計者が学んだのと同じ教訓を学んだ。つまり、カムローブとロッカーアームの摺動パッドの接触面には、冶金学的に適合する材料が必要なのである。従来のプッシュロッドエンジンでは、カムローブにはわずかなテーパーがあり、リフターボアの中心からオフセットされ、リフター面はわずかに凸状になっている。これらすべてが組み合わさって、カムの動きに応じてリフターがボア内で上昇下降する際に回転するように強制する。この作用により、リフター面とカムローブの両方に非常に滑らかで均一な接触パターンが生成される。この時代においては、まず冶金学的適合性があれば、これは完全に予測可能である。
ダットサンおよび類似のオーバーヘッドカムシャフトレイアウトでは、カムローブもロッカーアームの摺動パッドも、このように互いに保護されていないため、それぞれの表面の材料は、互いにうまく機能するだけでなく、たとえ両者間の負荷が高すぎて界面の油膜を押し出したり蒸発させたりするとしても、擦れや摩耗に強いものでなければならない。この問題は、ポンティアックOHC-6の生産を最終的に終了させる上で非常に効果的であった。
いずれにせよ、後期のL-16エンジンとすべてのL-18およびL-24エンジンには、2ピースのロッカーアームが装備されている。2番目のピースは挿入物で、所定の位置に炉中ろう付けされ、この挿入物がカムローブに接触する。2ピースのロッカーアームが導入されたとき、挿入物の単一平面半径がわずかに小さくなり、有効ロッカーアーム比とバルブ速度がわずかに低下した。これにより、カムローブとロッカーパッドの接触面での動的応力が低下した。
分析によると、現在のロッカーアームインサートパッドの材料は、アメリカの同等品ではチルド鋳鉄にほぼ相当する。現在の種類のロッカーアームパッドの半径は50mm（約2.00インチ）である。
燃焼室/バルブのレイアウト
L-16/L-18の燃焼室構成は、多かれ少なかれ「従来の」ウェッジ型です。L-24の燃焼室は「開放型」ウェッジ型に似ています。すべてのエンジンでバルブはインラインにあり、シリンダーボアの中心から比較的わずかな角度である12度傾いています。バルブステムは前方から見ると右に傾いています。すべての吸気ポートと排気ポートは同じ右側にあります。反対側では、アルミニウム製のヘッド鋳造物に、六角ヘッドのスチール製ブッシングを受け入れるための穴が開けられ、ねじが切られています。このブッシングは内側と外側にねじが切られています。六角部分の上には、ブッシングに「バタフライ」型スプリングクリップを受け入れるための溝が切られています。これらのブッシングは各バルブに1つずつあり、ヘッド鋳造物にしっかりとねじ込まれています。
バルブガイドインサートは、ミーハナイトと同様の高密度鋳鉄合金製です。これらはヘッドを加熱し、ガイドを凍結させた状態でヘッドに圧入されています。公称ガイドボア径は8mmで、公称バルブステム径は5/16インチに近く、これは時折便利な点であり、後で説明します。バルブステムは耐摩耗性のために硬質クロムメッキされています。
すべての吸気バルブにはアルミニウム青銅製バルブシートインサートが使用されています。排気シートは鋳鉄合金製インサートです。バルブシートインサートはガイドと同じ方法でシリンダーヘッドに取り付けられます。
第5章
バルブスプリング
後期L型エンジンにはすべて、フラットダンパーコイルなしのインナースプリングとアウタースプリングがあります。バルブ開閉時のスプリング荷重は、エンジンの種類とバルブリフトによって異なります。
スプリングリテーナー＆ラッシュパッド
バルブスプリングリテーナーは、インナースプリングとアウタースプリング用の別々のフランジを備えた、据え込み加工されたスチールプレス品です。下部近くのテーパー穴には、シングルグルーブの割り型バルブロックが収まり、バルブステムのシングルグルーブと結合して、通常の方式でバルブをリテーナーに固定します。特に注目すべき点はありません。スプリングリテーナーの上部は、バルブラッシュパッドまたはロッカーアームガイドと様々に呼ばれる部品を受け入れるために座ぐり加工されています。どちらにしても、両方の機能を果たします。このパッドは円筒形で、片側の中央にスロットが加工されています。これにより、バルブステムの先端から上方に伸び、スプリングリテーナーの上部よりも高い位置に2つの耳（スロットの両側に1つずつ）が残ります。パッドはリテーナーの座ぐり部にスリップフィットし、パッドの平らな底面がバルブステムの先端に接触します。これにより、ロッカーがピボットに単に位置決めされます。さらに、ロッカーアーム先端からバルブステム先端に伝達される横方向の推力の一部は、リテーナー内のラッシュパッドのスリップフィットによって除去され吸収され、バルブガイドボアとバルブステムの摩耗が低減されます。
すべてのダットサン・カマーエンジンでは、バルブラッシュはカムローブのヒールの中心とロッカーアームパッドの間で測定されます。したがって、ロッカーアーム先端とラッシュパッド間のバルブラッシュ量は、ロッカーアーム比の関数となります。
ロッカーアームにまたがるコイルを持ち、ロッカーのピボットソケットの後ろの小さな溝にはまる「マウス・トラップ」スプリングは、前述のロッカーピボットブッシングのバタフライクリップに引っかかる自由端を持っています。このスプリングはロッカーアームに比較的軽い荷重をかけ、ロッカーアームパッドをカムローブに（おそらく）常に接触させて、ロッカーアームの正しいアライメントをさらに確保します。
ダットサンの設計は、より一般的なシングルオーバーヘッドカムレイアウトよりも部品点数がいくつか多いですが、どんな機構においても部品点数が効率や非効率を意味するわけではありません。ここで重要なのは機能主義です。この点で、ダットサンの設計は独創的で巧妙です。そして、機能しています！
潤滑
加圧された潤滑油は、各カムタワーにあるオイル穴を通ってカムシャフトベアリングに供給され、このオイル穴はシリンダーヘッドのオイル穴と合致し、さらにシリンダーヘッドのメインオイルギャラリーと交差しています。L-16/L-18エンジンでは、カムシャフト自体が2つの追加のオイルギャラリーを形成しています。これらは、カムシャフトの全長半分よりも短い距離で、両端から軸方向に中央に穴が開けられており、中央近くに2つのギャラリーを隔てる壁があります。2番目と3番目のカムシャフトベアリングジャーナルには、各溝にオイル入口穴が設けられ、カム内の2つのオイルギャラリーそれぞれにオイルが流入するように溝が切られて穴が開けられています。各ローブには、カムローブとロッカーパッドの界面を潤滑するために、加圧されたオイルを放出する穴が開けられています。1番シリンダー排気、2番吸気、3番吸気、4番排気のカムローブには、ローブヒールの中央にオイル穴が開けられています。排気2番と3番のオイル穴はローブ開口側の側面（opening flanks）にあります。なぜか説明できない（そして説明されていない）理由で、吸気1番と4番のオイル穴はローブ閉口側の側面（closing flanks）に位置しており、これは全く筋が通りません。歴史的に、そして予想されるように、1番と4番の吸気ローブは、対応するロッカーパッドとともに、完全にノーマルで乱暴な使い方をされていないエンジンでも、最も頻繁に損傷または劣化する部分です。これらの2つの誤ったオイル穴が見落としであるとは考えにくいです。しかし、これにより4つ目のインデックスステーションと、工場でカムローブオイル穴を開けるための関連工具および機械が不要になります。いずれにしても、2つの修正方法のいずれかでこれを正すことができます。加圧されたオイルは、カムシャフトの後端の圧入プラグと前端のカムスプロケット固定ボルトによってカムシャフト内に封じ込められています。L-24カムベアリングはL-16/L-18エンジンと同様に潤滑されますが、カムローブとロッカーパッドの界面は異なった、より満足のいく方法で潤滑されます。外部のスチール製チューブオイルギャラリーは、ロッカーの1番、3番、5番カムタワーにボルトで固定されます。ピボット側。このギャラリーへのオイルは、3番カムタワーの穴から加圧されて供給されます。短い横方向のパイプが、各カムローブとロッカーパッドの界面に直接オイル流を向けます。
このシステムは見事に機能します。実際、多くの改造されたL-16/L-18エンジンでも同様に成功しています。4気筒エンジンでこれが正しく行われた場合、カムローブのオイル穴からの界面潤滑はもはや不要です。中空カムシャフトへのオイル供給源は塞ぐべきです。なぜなら、それらは比較的大きく不要なオイル漏れを引き起こし、メインベアリングとコネクティングロッドベアリングからオイルを奪うからです。
2番と3番カムシャフトジャーナルの溝にあるオイル入口穴は、小さなソケットヘッド止めねじ用の穴を開け、タップ加工して塞ぐ必要があります。約3/8インチの深さまで底付きタップを使用して、止めねじがオイル穴にしっかりと底付きするようにします。止めねじの頭部は、ベアリングジャーナル面からはみ出してはなりません。止めねじを固定するためにロックタイトを使用します。また、カムシャフトの前面のボルトと後面のプラグを取り外して、すべての切りくずを洗い流せるようにします。そうしないと、切りくずは必然的にカムローブのオイル穴にたどり着き、カムローブとロッカーパッドの間に挟まれて壊滅的な結果を引き起こします。完了後、後部のカムシャフトプラグ（取り外すためにドリルで穴を開けたもの）を交換する必要はありません。
SCCAの登場。この威厳ある団体は、時折、奇妙で誤解を招くような規則や規制を打ち出すことがあります。そしてそれは控えめに言ってもです。1973年の規則によると、SCCAはL-24型外部オイルギャラリーがL-16/L-18エンジンでは合法ではないと決定しました。しかし、名もなきある賢い若者が、彼の改造L-24ボルトオン外部オイルギャラリーに銅製の「冷却フィン」をはんだ付けすることで、このとんでもない規則を回避しました。SCCAは、どの車両にもオイルクーラーの数や位置について区別を設けていないため、カムローブ/ロッカーパッド界面潤滑システムは魔法のように「オイルクーラー」となり、SCCAによって完全に合法かつ許容されることになりました。
ストックのL-16/L-18カムローブオイル供給システムを維持したい場合、吸気ローブ1と4にそれぞれ追加のオイル穴を開けるのは簡単なことです。今回は新しいオイル穴をカムローブの開口側の側面（opening flanks）に配置します。カムローブはそれほど硬くないので、超硬ドリルは必要ありません。良質で鋭利なハイス鋼ツイストドリルで十分です。No.47ドリル（直径0.078インチ）または2mmドリルを使用してください。繰り返しになりますが、再組み立ての前に両方のカムシャフトギャラリーを徹底的に清掃してください。今回は、リアカムシャフトプラグの交換が不可欠です。
どちらのオイル供給システムでも、カムシャフトカバーの下で大量のオイルが飛び散っている状況は容易に想像できます。まるで再びシグナルヒルを見ているようです。この状態では、シリンダーヘッドからクランクケースへの効果的なオイル排出システムが必要です。前方では、大きな穴がタイミングチェーンカバーを通ってクランクケースに排出されます。後方では、直径9/16インチの穴がブロックを通る対応する穴に排出されます。これは小さいように見えますが、ヘッドの上部は巧妙に溝が切られており、排出されるオイルをいずれかの方向に誘導し、ヘッド内のオイルレベルの増加を効果的に防ぎます。これは何の価値もない場所です。
バルブステムシール
すべてのL-16/18/24エンジンにはバルブステムオイルシールが備わっており、これらはオイルが飛び散る状況で必要であり、どのストックまたは改造エンジンでも保持されるべきです。
第6章
バルブリフト曲線、タイミング
バルブステム先端とロッカーアームピボット点の間にカムシャフトローブがあるダットサンデザインの場合、最大バルブリフト点の両側でほぼ対称なバルブリフト曲線を得るには、非対称なカムローブプロファイルを使用する必要があることがわかります。L-16/18/24エンジンも同様です。これらのエンジンのストックカムシャフトローブをさっと見ると、ローブの開口側の側面（opening flank）がほとんど直線であることがわかります。実際にはそうではなく、わずかに凸型です。閉口側の側面（closing flank）は、より大きく凸状に膨らんでいます。これは、開口側の側面がロッカーパッドに最初に接触する点が、バルブステム先端に最も近く、ロッカーピボットから最も遠いため、この時点での有効ロッカーアーム比が最も低いためです。カムシャフトが回転し続けると、カムローブとロッカーパッドの接触点は、バルブステム先端からますます離れ、ロッカーピボットに近づき、最大バルブリフトに達するまで有効ロッカーアーム比が増加します。カムローブとロッカーパッドの接触点は、最大バルブリフトでバルブステム先端から最も遠くなります。したがって、有効ロッカーアーム比は最高になります。カムローブの閉口側の最大バルブリフトを超えると、接触点がバルブステム先端に徐々に近づくため、状態が逆転します。これにより、徐々に減少する有効ロッカーアーム比に対応するために、やや「太い」閉口側の側面が必要になります。したがって、非対称なカムローブプロファイルは、最大バルブリフト点の両側で本質的に同じバルブリフト曲線を生成します。4ストロークサイクルエンジンの最も暗く初期の日々から今日まで、そしておそらく明日も、対称なバルブリフト曲線は望ましいものとされてきました。では、カムローブが基本的に対称である場合、バルブリフト曲線はどうなるのでしょうか？そう、バルブリフト曲線は非対称になります。ダットサンカマーエンジンで対称なカムローブプロファイルを使用すると、システムの物理的レイアウトにより、バルブは閉じるよりもゆっくり開きます。では、バルブリフト曲線は対称でなければならないと誰が言っているのでしょうか？私は言いません！実際、これに反するいくつかの有効な点があります。第一に、エンジンは低回転でより良いトルクを生成し、これは第二の、より広いエンジン作動速度範囲に貢献します。これは、トルク曲線とパワー曲線の両方がより平坦であるため、エンジンがそれほど「ピーキー」ではないことを意味します。これはほぼすべてのアプリケーションで有益です。なぜなら、ダットサンは、他の比較的小排気量エンジンと同様に、特に低回転で可能な限りのトルクを必要とするからです。ここで議論されているダットサンエンジンは、排気ガス排出が要因となるような、ばかばかしいほど（おそらく欺瞞的に）穏やかなものから、純粋なレースエンジンにおける真の巨人まで、バルブタイミングの変更に非常に好意的に反応します。正気の人間であれば、シリンダーあたり398.75立方センチメートル（24.32立方インチ）から500立方センチメートル（30.5立方インチ）のエンジン（ボアアップ・ストロークアップされたL-18が代表）が、有効持続時間300度をはるかに超え、バルブリフト0.600〜0.640インチのカムシャフトを使用できるとは、最初から思わないでしょう。適切に改造されたダットサンカマーエンジンはそれが可能であり、実際にそうしていますし、それが大好きです。実際、いわゆるFIAシリンダーヘッド（米国に輸入された車両には搭載されていない）の吸気ポートは、バルブリフトが0.750インチ近くまで増加しても、空気流量は増加し続けます。しかし、そのような珍しい話はこれくらいにしておきましょう。
ロッカーアームのジオメトリー
ダットサン・カマーエンジンにおけるカムシャフト交換の最大の問題は、ロッカーアームのジオメトリーをできるだけ純正状態に近づけることです。これらのエンジン用の特殊な半完成品カムシャフトブランクを入手することはほとんど不可能なため、純正カムシャフトを再研磨して加工する必要があります。カムローブのベースサークル半径（ベースサークル直径の半分）から除去された材料は、ロッカーアーム比に応じてバルブステムで補う必要があります。純正カムのベースサークル直径は1.300インチ、ベースサークル半径は0.650インチです。ここで、新しいカムのベースサークル直径が1.200インチ（ベースサークル半径0.600インチ）で、純正よりも半径で0.050インチ小さいと仮定します。マニュアルでは純正ロッカーアーム比を1.5対1としていますが、議論の余地はあるものの、私は1.48対1の方が信頼できる数値であると認識しています。ベースサークル半径の差0.050インチにロッカーアーム比（例えば1.5対1）を乗じると、0.075インチという数値になります。これは、他の変更がないと仮定した場合、ロッカーアームのジオメトリーを純正に近い状態にするために、バルブラッシュパッドの厚さを純正ラッシュパッドの厚さよりもこの量だけ増やす必要があるということです。ダットサン・カマーのロッカージオメトリーを正しくすることはそれほど難しくありませんが、時間とロッカージオメトリーの理論と実践に関する基本的な知識、そして関連部品の非常に綿密な観察が必要です。
理論的には、ロッカーアーム先端のRは、バルブラッシュパッド面上で純粋な転がり運動を提供し、滑り運動はゼロであるべきです。この転がり運動は、ロッカーアーム先端とバルブラッシュパッド間の摩擦損失を最小限に抑えるため、また、ロッカーアーム先端からラッシュパッド、スプリングリテーナー、そして最終的にバルブステムに伝達され得る横方向のスラストを最小限に抑えるために望ましいものです。これにより、バルブステムとバルブガイドボア間の摩擦損失がすべて最小限に抑えられ、バルブガイドボアの急速な摩耗に容易に寄与する可能性があります。
実際には、ある程度の滑り運動は避けられないものの、その影響はゲームのルールに従うことで最小限に抑えることができます。ダットサン・カマーエンジンでは、シリンダーヘッドのバルブシート、バルブフェース、バルブステムの長さ、カムシャフトに関連するすべての接触が、ロッカージオメトリーに良くも悪くも影響を与えます！
ロッカーアーム先端半径の中心が、総バルブリフトのちょうど半分でバルブステム中心軸上のバルブラッシュパッドに接触するとき、ロッカーアームジオメトリーは正しいと見なされます。ロッカーアーム先端半径の中心とバルブステムの中心線との一致は、バルブリフトのより高い、またはより低いパーセンテージで発生すべきであると言う人もいます。私たちは、バルブリフトの半分という数値が、バルブトレイン全体にとって作業を容易にすることを発見しました。
ここで、非常に重要な点が利益相反をもたらす可能性があります。それは、カムローブが接触するロッカーアームパッドの実際の面積とその位置であり、以下「ロッカーパッド接触パッチ」と呼びます。一部のカムローブプロファイルでは、この点に関してほとんど柔軟性がありません。これらのエンジンでは、カムローブがロッカーパッドのどちらかの端を越えてはならないことが絶対に不可欠です。ほとんどの場合、これは厳密なレースエンジンで発生しますが、カムローブプロファイルが十分に望ましい場合は、ロッカーアームの位置をピボット側で調整して、カムローブがロッカーパッドのどちらかの端を乗り越えないようにする必要があります。もし、不運にも、計算ミス、または単に間違ったカムローブプロファイルによって、ロッカーパッドのどちらかの端または両端でオーバーライド状態が発生した場合、それはカムローブとロッカーパッドの即死を意味します。
カムローブがロッカーパッドにきつすぎる場合、まず最初に、ロッカーパッド接触パッチが可能な限り正確であることを確認し、ロッカーアームジオメトリーは二義的な位置に強制されなければなりません。
理想的には、ロッカーパッドの接触パッチはロッカーパッドの中央に配置されるべきです。カムローブの開口側の側面（opening flank）がパッドの一方の端から1/32インチ以内、閉口側の側面（closing flank）がパッドのもう一方の端から3/32インチ以内にあると仮定します。これは誤りです。ロッカーアームは、ロッカーのピボット側で持ち上げられ、接触パッチがロッカーパッドの両端から1/16インチで等しくなるようにする必要があります。ロッカーアームの接触パッチをチェックおよび測定する良い視覚的な方法があり、また、場合によってはより高い有効ロッカーアーム比を得るために少し「ごまかす」方法もありますが、それは後で説明します。
測定：開閉点とリフト
しかし、より基本的なことについて。バルブの開閉点とバルブリフトはどのように測定されるのでしょうか？ここには多くの混乱があり、ダットサンのサービスマニュアルもあまり役立ちません。彼らはバルブの開閉点が測定されていることを示していますが、そのデータをバルブリフト曲線を作成するために使用される数値のグラフと関連付けることで、彼らはバルブの開閉点を、バルブクリアランスがゼロでロッカーパッドの接触パッチが中央にある状態で、0.5mm（実用上0.020インチ）のバルブリフトで測定していると結論付けました。他の測定方法は、意味がないだけでなく、ダットサンのデータと相関させることもできません。したがって、私たちはダットサンの測定方法をそのまま採用しましたが、1つ例外があります。私たちは、よりアメリカ化された0.025インチのリフト値でバルブの開閉点を測定します。確かに、それは恣意的ですが（ほとんどすべての方法がそうです）、吸気バルブの開閉点と排気バルブの開閉点の4つの独立した明確な参照点を提供します。
では、なぜ動作中のバルブクリアランスでこれらの点を測定しないのでしょうか？それは簡単です。クランクシャフトが大きく回転してもバルブリフト量がごくわずかであるため、誤差の余地が大きすぎ、カムローブのこれらの特定の点での誤差の可能性が高すぎるからです。そこで、バルブの動きが速く、再現性を持ってはるかに正確に測定できるだけでなく、機能するエンジンにとってのはるかに重要な意味を持つ点を選びました。つまり、実質的なバルブの開閉点です。これは、バルブがシートから十分に離れているため、シリンダーへのガスの流入と流出がエンジンの作動特性に影響を与え、重要な効果をもたらすことを意味します。
今、その声がはっきりと聞こえてきます。「スプリットオーバーラップや、いわゆるセンターライン方式のカムシャフト取り付けについてはどうなのですか？」それらはどちらも無用であり、葬り去られるべきですが、理由と説明なしに非難することはできません。どちらの方法も、あなたが探しているもの、または聞きたいことを教えてくれるかもしれませんが、エンジンが適切に機能するために知るべきことを教えてくれません。これらについては、「定義」というサイドバーで説明しています。
重要な質問
地元のダットサン高性能パーツ販売店に急いで行く前に、以下の質問についてじっくり考えてみてください。
1. 今のダットサンにないもので、何を求めますか？
2. 燃費を犠牲にしてでも性能向上を追求する余裕はありますか？
3. アイドル時や低速時の特性は洗練されている必要がありますか、それとも問題ありませんか？
4. 排気ガスは問題になる可能性はありますか？
5. エンジン低中速域での粘り強さを求めますか、それともRPMレンジを上げたときのより良いパワーが必要ですか？
6. 自分で正確にインストールする意欲と能力はありますか、それともそのようなインストールを頼める信頼できる地元の業者がありますか？
7. 必要であれば、ピストンに切り込みを入れて、自分の用途に合ったピストンとバルブのクリアランスを確保する覚悟はありますか？
8. すべての適切な部品を最初から1つの供給元から入手できますか？
第7章
定義
カムシャフト取り付けのスプリットオーバーラップ方式とは、吸気バルブと排気バルブが両方とも、ピストンが排気行程の正確な上死点にあるときに、それぞれのシートからまったく同じ量だけ離れていることと定義されます。つまり、吸気バルブが開いて排気バルブが閉じているバルブオーバーラップ期間中に起こります。この方法は、以下の条件が満たされている場合にのみ有効です。(1) バルブリフト曲線が吸気バルブと排気バルブの両方で完全に左右対称でまったく同じであること。(2) エンジンが静的に決定されたスプリットオーバーラップ位置で特定のカムローブプロファイルを好む場合。以前述べたように、基本的に左右対称のカムローブプロファイルを使用して、バルブを閉じるよりも開くのを遅くすると、ダットサンカマーにいくつかの良いことが起こります。このような場合にスプリットオーバーラップ方式が使用されると、ピストン位置に対するカムシャフト位置は遅角されます。これは、ほとんどの小型エンジン、そして一部の大型エンジンも非常に嫌う位置です。では、ひどいシリンダーヘッド作業や、ひどい排気システムなど、あるいはその両方のような状況で、排気バルブの持続時間が吸気バルブの持続時間よりも長くなることが要求される場合はどうなるでしょうか？同じことです。カムシャフトは遅角されます。上記の2つの条件が満たされない限り、これは非常に可能性が低いですが、カムシャフト取り付けのスプリットオーバーラップ方式は、誤った表示と、それゆえに誤った結論につながるだけです。
いわゆるセンターライン方式は、その固有の愚かさを最悪の言葉選びで反映しています。何のセンターラインなのでしょうか？この用語は実際には、TCに対する最大バルブリフト点、つまりピストン位置を指します。排気バルブの最大バルブリフトは上死点より前のどこかの点で発生し、吸気バルブの最大バルブリフトは上死点より後のどこかの点で発生します。カムシャフト取り付け方法としては、カムシャフトやその特性について何も教えてくれないため、多くの点で改善の余地があります。しかし、1つのシリンダーの両方のバルブの開閉点と組み合わせて使用すると、参照点が4つではなく6つになります。吸気バルブの開弁点、最大リフト点、吸気バルブの閉弁点。そして、排気バルブについても同じです。しかし、いわゆるセンターライン方式のカムシャフト取り付けが単独で使用される場合は、忘れてください。有効なバルブの開閉点は成り行き任せになり、これはエンジンの性能にとって全く最善ではありません。さらに、自分自身に何かを証明するために、私は意図的に最大バルブリフト点を5クランク度まで、有効なバルブの開閉点を変えずに両方向に動かしました。結果：エンジンは最大バルブリフトがどこで発生するかを、少なくともプラスマイナス5クランク度の範囲内では全く気にしませんでした。しかし、カムシャフトが同じ量だけ進角または遅角されると、作動特性に即座に非常に測定可能な変化が生じます。したがって、エンジンは有効なバルブの開閉点を認識しますが、最大バルブリフト点は比較的無意味です。カムシャフトの交換には多少の労力が伴うため、正しく一度だけ行い、当て推量は素人に任せるべきです。正しく行うには追加の時間がかかりますが、これは十分に費やされた時間と見なされるべきです。
必要な工具
カムシャフトの取り付けに必要な工具は、通常の工具やバルブトレインのハードウェアを除けば、完全に目盛りが振られたクランクシャフトダンパー、またはクランクシャフトの先端にボルトで固定する目盛り付きホイール（直径が大きいほど良い）、またはアクセスしやすく目盛り付きで視認性の良いフライホイール、度数ホイール、ダンパー、フライホイールを読みやすくするために固定されたポインター、目盛りが1000分の1インチで刻まれた大型ダイヤルを備えた良質な1インチストロークのダイヤルインジケーター、ダイヤルインジケーターを保持するための頑丈な磁気ベースと頑丈なアタッチメント（フレキシブルな「スネーク」タイプのアタッチメントは再現性がないため信頼できません）、磁気ベースを受け入れるのに十分な大きさの平らな鋼板で、片端に1つまたは2つの穴があり、シリンダーヘッドの固定ボルトでプレートをシリンダーヘッドに固定できるもの、磁気ベースのための安定した平らな表面を提供するために片面を研磨したプレートです。1つのシリンダーのバルブスプリングを交換するために2つの機械式燃料ポンプスプリングと、さまざまな厚さのバルブラッシュパッドが必要です。時間、忍耐、良い気質、そして元気も、すべてが終わる前には非常に重要になるでしょう。
カムシャフトの選択
さて、カムシャフトの選択です。ロマンス、たわごと、神話、昔話、月の満ち欠けなど、すべての考えを捨ててください。持続時間やオーバーラップの度数、バルブリフトなどに関係なく、あなたの用途に合ったカムシャフトを求めています。以前にも述べましたが、排気量の小さいエンジンは、特に低速域で可能な限りのトルクを必要とします。これが要因となる場合、長時間作用で非常に高リフトのカムシャフトは対象外です。これらは厳密にレース用エンジンには最適です。しかし、一般道を走行する車両の場合、木から落ちるには地図が必要でしょう…そしておそらく始動するためには後押しが必要でしょう。
ストリート
基本的なノーマルエンジンで、アイドリング特性、スロットルレスポンス、一般的な運転性、排気ガスレベルがすべて考慮される街乗りアプリケーションから始めましょう。ゼロラッシュで0.025インチのバルブリフトで有効バルブ開弁期間を測定した結果に基づくと、持続時間は240度台前半から中盤で、オーバーラップは25度以下であるべきです。ダットサンカマーエンジンはバルブリフトによく反応します。実際、最大パワーだけでなく、低・中速トルクも向上します。しかし、このアプリケーションでは、リフトは0.430〜0.450インチの範囲であるべきです。数年前に2つの点を証明しました。
(1) 性能レベルを向上させることができ、（2）マイルドなカムシャフトだけで排出ガスレベルを低減できること。
2,800〜6,500RPMの平均的な路上性能レベルは7%以上向上し、高速域では最大10%以上向上しました。未燃焼炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物の平均排気ガスはほぼ同様の割合で減少しました。車両は、走行距離約25,000マイルのそれ以外は完全なノーマル状態の1971年式Zカーでした。排気ガス低減をさらに助けるためにいくつかのキャブレターの改造が示唆されましたが、主な目的はカムシャフトのみの変更で何が達成されるかを学ぶことでした。偶然の利点は、燃費が約4%向上したことであり、これはすべて熱効率がノーマルよりも優れていることを示していました。カムシャフトは有効持続時間250度、リフト量0.440インチでした。後のダットサンエンジンの圧縮比が低いことを考えると、純粋なストリートアプリケーション用のカムシャフトは非常にマイルドでなければなりません。圧縮比の低下はシリンダー圧力の損失を意味し、これは性能向上とは矛盾します。ここでのゲームプランは、できるだけ多くのシリンダー圧力を捕捉しつつ、微量の四エチル鉛、または全く含まれていないポンプ式燃料で正常な燃焼を維持することです。これは、14〜18度のオーバーラップを持つ230度台半ばの非常に短い持続時間のカムシャフトを示唆しています。1972年以降のエンジンでは、このようなカムシャフト単独で、通常、エンジンを覚醒させ、圧縮比が高い初期のノーマルエンジンと同等の性能レベルにすることができます。ほとんどの場合、このようなカムシャフトは、バルブラッシュパッドを除けば、最大エンジン回転数を6,000〜6,400RPMの範囲内に保つ限り、すべてのノーマルダットサン部品を使用できます。
4気筒エンジンにおける次のステップは、追加のノーマル2バレルプログレッシブ日立キャブレターを優れたアフターマーケットのインテークマニホールドに取り付け、それでも該当する年式の車両の既存の排気ガス規制値を満たそうとする人向けです。残念ながら、本書が印刷される時点では、そのようなマニホールドは存在しませんでした。この場合、より高い性能レベルと、より高い平均エンジン回転数が期待できます。このようなアプリケーション用のカムシャフトは、有効持続時間が240度台後半から250度台前半で、オーバーラップが34度から38度の範囲であるべきです。大幅に向上した性能と相まって、より高い出力という特権のために、そしてこの人は機会があればキャブレターにもっと深く足を踏み入れるだろうという認識から、より高い代償を支払う必要がありますが、必ずしもドルや円で支払う必要はありません。荒く、おそらくより速いアイドリングと、約2,800〜3,000RPM以下でのあまりないパワーが予想されます。荒いアイドリングは、アイドリング時および低速でのマニホールド負圧の低下を伴い、これはパワーブレーキシステムに悪影響を与える可能性があります。したがって、スロットルを強く踏み込めば、ブレーキペダルも強く踏み込むことになります。このタイプのカムシャフトアセンブリには通常、特別なバルブスプリング、スプリングリテーナー、およびラッシュパッドが含まれており、7,000RPM以上の最大安全エンジン回転数を可能にします。
標準的なダットサン製4速ギアボックスは、理想的な（それが何であれ）中間ギア比を備えていないことに留意すべきです。1速から2速の広がりは良好で、3速から4速も同様です。しかし、2速から3速の大きなギャップは、カムシャフトの選択に影響を与える要因です。なぜなら、2速から3速へのシフトの後、エンジンは2速から3速へのギア比の広がりに起因する穴から自力で抜け出すのに十分なトルクを持っていなければならないからです。
これは5つの簡単な言葉に言い換えられます。「エンジンをオーバーカムするな！」2つ以上のカムシャフトプロファイルの適合性について疑問が生じた場合は、あなたの特定の用途に関連する最良の回答を提供できる資格のある人にこれらの質問をしてください。まだ迷いがある場合は、より穏やかなカムシャフトを選び、その制限を受け入れ、正しい選択をしたことを喜んでください。
第8章
その他のエンジン改造
これまでのところ、他のエンジン改造については言及していませんが、それには理由があります。車両人口の多い地域の高速道路や一般道、また田舎の地域で、基本的な移動手段として機能する車両にとって、効率的で快適な車両運転は「運転性」という言葉を中心に展開します。ダットサンは、比較的安価で基本的な移動手段を提供するだけでなく、「楽しい」車です。マイルドなカムシャフトと、おそらくより効率的な吸気システムは、実際に運転性を向上させます。大型バルブ、大型吸排気ポート、巧妙な競技用排気ヘッダーシステムなどの改造は、すべて共通点が1つあります。単独で、または組み合わせて、最も頻繁に使用されるエンジン回転数範囲からトルクを奪いすぎることによって、運転性を著しく阻害し、信号待ちや渋滞、短距離走行のエンジンには全く合いません。繰り返しますが、単独で、または組み合わせて、これらの改造は劣悪なアイドリング、劣悪なスロットルレスポンス、劣悪なパーシャルスロットル操作を引き起こします。街乗り車両で誰がそれらを必要としますか？あなたの車両がこのカテゴリに該当するなら、必要ありません。もう1つ例外があります。圧縮比です。高い圧縮比は、より高い熱効率、より高いトルクと出力を意味します。しかし、利用可能なポンプガソリンの品質が着実に低下しているため、圧縮比を上げることは疑わしいです。ただし、おそらく高地や、まだまともな燃料が入手できる場所は除きます。高い比率は確かに役立ちますが、最適な有効圧縮比とバルブタイミング、平均的な燃料品質とのバランスをとるには非常に微妙な線引きがあります。これは、適切な機能を発揮するために組み合わせる必要がある、一見取るに足らない詳細については何も述べていません。たとえば、合理的に一定（かつ正確な）空気/燃料混合比（全負荷時に希薄な場所がないこと）、正確で一貫した総点火進角、適切なスパークプラグの熱価、十分な燃料供給システム、適切な点火進角曲線、許容できるエンジンオイルと冷却水温度、そして完全にゼロのデトネーションおよび/または「ディーゼリング」（スイッチを切った後もエンジンが停止しない場合にクラブで叩いて停止させる必要がある場合）などです。これらは、比較的高い圧縮比のエンジンが期待どおりに機能するようにするか、あるいは純粋な街乗りエンジンにとっては数えきれないほど小さな破片に分解する可能性のある些細なことですが、許容できる小さな圧縮比の増加はおそらく努力する価値はありません。
週末の戦士
「週末の戦士」の登場です。彼は一台の車を持ち、モータースポーツイベントでの競争に強い意欲を持っています。これらはスラローム、ジムカーナ、ラリー、ロードレース、ドラッグレース、ヒルクライムなどです。彼は、改造が許可されているオフロードイベントでは、ノーマルエンジンでは競争力がないことを知っています。また、オフロードイベントで合理的に競争力を持つためには、街中での運転性と運用経済性をある程度犠牲にしなければならないことも知っています。そして、彼はこれらの犠牲をある程度まで受け入れる覚悟があります。しかし、その「ある程度」とはどこまでなのでしょうか？これは良い質問であり、難しい質問であり、ますます厳しくなる排気ガス規制によってさらに複雑になっています。彼は、州または市の当局による路上での排気ガス検査をいつでも求められる可能性があり、これは完全に合法であるだけでなく、全米で頻度が増加している慣行です。もし彼のエンジンが辛うじて街乗り可能なレベルまで改造されている場合、どんな排気ガス測定器でも排気ガスレベルに不合格の判定を下す可能性が非常に高いです。その場合、彼はエンジンをノーマル状態に戻し、再検査のために車両を提出する準備をするか、法律の罰則に直面する覚悟をしておくべきです。
すべての排出ガス制御装置を接続し、車両が公道で走行しているときは作動させておくのが最善のアドバイスです。これらの装置は排気ガスを削減するのに役立ち、排気ガスレベルが許容できない場合でも、車両検査官に、そのドライバーの意図が法律遵守であったことを示す具体的な証拠を提供します。ドライバー：「最近かなり無理をさせているんだ。シャープな調整が必要だと思う。」検査官：「そうですね。ここに違反切符に署名してください。そして、もちろん義務的な30日以内に、当社のささやかな検査ステーションに再度お越しください。そして、排気ガスレベルが適切になるようにしてください。」ばかげているように聞こえますか？おそらく。しかし、これは毎日起こっていることです！
さらに問題となるのは、ジョン・モートンやボブ・シャープのようなレーサー志望者に、週6日は通勤用としてダットサンを使い、7日目にはオフロードイベントで競い合わなければならないと説明することである。これは、あらゆる内部/外部エンジン改造に対する保守主義を強く示唆している。このような用途のカムシャフトの領域では、有効デュレーションは260度台前半から中盤、バルブオーバーラップは44度から48度の範囲であるべきである。カムシャフトアセンブリには、特殊なバルブスプリング、スプリングリテーナー、および適切な厚さのラッシュパッドが含まれている必要がある。通常、このタイプの速度は約7,500 RPMであるが、必要なピストンとバルブのクリアランスを確保するためにピストンをノッチ加工する必要があるかもしれない。よりエキゾチックな世界に踏み込む前に、排気ガスについていくつか述べておこう。比較的穏やかなカムシャフトがダットサンエンジンで2つのことを行えることが決定的に証明されている。それは、走行性能を向上させると同時に排気ガスを削減することである。同様に、優れたアフターマーケットのインテークマニホールドは、シリンダー間の空燃比混合気分配を大幅に改善し、吸気システム全体で比較的高速な混合気速度を維持することで、両方の領域で良い結果をもたらすことができる。穏やかだが巧みに改造されたシリンダーヘッドは両方の領域で有益であることが証明されているが、排気ガスよりも性能に大きな影響を与える。エアポンプ噴射ノズルを備えた優れたストリートタイプのスチールチューブエキゾーストヘッダーも役立つが、エンジンの騒音レベルは純正エキゾーストマニホールドよりも増加する。これらの改造により、圧縮比をわずかに増加させることが可能になる。やりすぎないこと。良質で正直な、実際に測定された9対1から9.5対1で十分と考えるべきである。なぜなら、より高い圧縮比によって発生する余分な熱は窒素酸化物（NOx）排出量を増加させるからである。次に、適切なキャブレターの校正、正確で安定した点火進角曲線、おそらくブレーカーレス磁気インパルス点火システム、優れたワイヤータイプの無線シールド二次スパークプラグおよびコイルケーブルなど、重要な細部が挙げられる。各項目は個別に性能を向上させ、そのほとんどが排気ガスレベルを削減する。残りの数少ない項目は少なくとも排気ガスに悪影響を与えることはないだろう。では、何が得られるのか？以上のすべてを精度と節度をもって行った結果、非常に優れたレベルの性能を発揮できる組み合わせ、つまりエンジンアセンブリが得られる。これもまた、最も頻繁に使用されるエンジン回転数範囲において、あらゆる方向への極端な偏りなしにである。また、少なくとも排気ガスを大幅に削減する可能性を秘めた、より効率的なエンジンアセンブリも得られる。それが実現するかどうかは、慎重に適用された適度な改造よりも、個人の努力にかかっている。
レーシングエンジン
それでは、完全改造されたダットサンのカム式レーシングエンジンについて見ていきましょう。一般的に、これらのエンジンは非常に敏感で、最も満足のいく反応を示します。これは、「最大」や「最多」が常に単一の部品や組み合わせにおいて最善であるという意味ではありません。繰り返しますが、特定の用途で最も成功する厳密な競技用エンジンは、必然的に1つまたは複数の領域で妥協する必要があります。4速ギアボックスで立ち往生していると仮定しましょう。これは、究極の、最後の、最大努力のエンジンが場違いになることを意味します。なぜなら、ギアボックスのギア比がエンジンが最も快適で最高の仕事ができる回転数で動作させないからです。妥協点：ギアボックスのギア比によるペナルティを克服するために、低回転域でより良いトルクが必要です。これは通常、最大出力のいくらかの犠牲を伴います。解決策：わずかに有効デュレーションの短いカムシャフトを使用し、可能な限りバルブリフト量を維持し、おそらくカムシャフトをクランクシャフト3〜4度進角させます。ただし、ピストンと吸気バルブの干渉がないことを前提とします。さらに、わずかに小径の排気ヘッダープライマリーパイプを4〜6インチ長くすることも、長いキャブレターエアホーンと同様にこの状態を改善するのに役立ちます。二次的な解決策：もし帳簿と規則書に重大な異論がないのであれば、必要なドライブシャフト、適切なリングアンドピニオン比、適切な直径のタイヤを備えたオプションのダットサン中間比5速ギアボックスを購入して、レースに出場しましょう。
中回転域と高回転域の出力が主要な要素である場合、有効デュレーションは280度台後半から290度台半ばの範囲に保ち、オーバーラップは70度から75度の範囲にするべきである。バルブリフト量は0.580～0.610インチの範囲であるべきである。もしその他の装備が適切であれば、そのようなエンジンは約4,800 RPMから約8,000 RPMまで強力になるだろう。
最大出力を目指すエンジンが適切な計画であり、車両が適切にギアリングされており、最低エンジン回転数が約6,000 RPMを下回らない場合、可能性は（ほぼ）無限大である。この場合、有効デュレーションは310度から320度以上の範囲で、バルブリフトは0.620から0.650インチの範囲であるべきである。このようなカムシャフトでは、最適な有効エンジン回転数範囲は通常、約5,800から6,000 RPMから少なくとも8,800 RPMまでとなる。ただし、ここで注意が必要である。L-16/L-18 4気筒エンジンは、L-24 6気筒エンジンよりも極端なエンジン回転数に対応できる。L-24の弱点は50%長いクランクシャフトであり、そのためクランクシャフトのねじり振動がより深刻である。結果として、L-24エンジンでの持続的な最大エンジン回転数は8,000から8,200 RPMに制限すべきであり、その場合でもクランクシャフトダンパー、クランクシャフトダンパーボルト、フライホイール、クラッチプレッシャープレートボルト、カムシャフト固定ボルトはトルクを常にチェックし、できれば破損する前に交換する必要がある。4気筒エンジンはこの点ではそれほど悪くはないが、一部の不均衡な二次力が作用するため、同様の問題から完全に免れるわけではない。
排気角
ここで、もう一つの定義、排気角について触れる。排気角とは、同じシリンダーの排気ロブの開口および閉口側面の特定点から、吸気ロブの開口および閉口側面の同じ特定点までの角度関係と定義される。
変位角はカムシャフトの角度（クランクシャフトの角度のちょうど半分）で表されます。以前に示したカムシャフトの例では、平均して約108度の変位角を持っています。より長く、より背の高い競技用カムシャフトでは、ダットサンカムエンジンは変位角を約102度から105度に絞ることを好みます。例：変位角が108度の280度の有効デュレーションを仮定します。クランクシャフトの角度での公称バルブタイミングイベントは、次のようになります：吸気はBTC 32度で開き、ABC 68度で閉じます。排気はBBC 68度で開き、ATC 32度で閉じます。32度と68度を足して180度を加えると、吸気と排気の両方で有効デュレーションは280度になります。次に、吸気開口点（32）と排気閉口点（これも32）を足すと64度になります。次に、有効デュレーション（280）からオーバーラップの角度（64）を引くと、クランクシャフトの角度で216度の変位角が得られます。最後に、216度を2で割ると、カムシャフトの角度で108度の変位角が得られます。
次に、カムシャフトをカムシャフトの1度（クランクシャフトの2度）進角させます。バルブタイミングは、吸気はBTC 34度で開き、ABC 66度で閉じます。排気はBBC 70度で開き、ATC 30度で閉じます。3つのことが全く同じままです。吸気バルブデュレーション、排気バルブデュレーション、およびオーバーラップです。私たちがしたのは、バルブの開閉点を変更しただけです。もしカムシャフトが元の数値から同じ量だけ遅角された場合、バルブタイミングは、吸気はBTC 30度で開き、ABC 70度で閉じます。排気はBBC 66度で開き、ATC 34度で閉じます。吸気バルブおよび排気バルブデュレーション、およびバルブオーバーラップ期間は依然として全く同じままです。私たちがしたのは、バルブの開閉点を反対方向に移動しただけです。次に、310度の有効デュレーションと105度の変位角を持つカムシャフトを仮定します。公称バルブタイミングは、吸気はBTC 50度で開き、ABC 80度で閉じます。排気はBBC 80度で開き、ATC 50度で閉じます。これらの数値もクランクシャフトの角度で表されます。前述のように、50度と80度を足して180度を加えると、吸気と排気の両方で有効デュレーションは310度になります。再び、オーバーラップ期間の100度を得るために、50度の吸気バルブ開口点と50度の排気閉口点を足します。変位角の210クランクシャフト度を得るために、有効デュレーションから100度のオーバーラップ期間を引きます。次に、変位角の105カムシャフト度を得るために2で割ります。進角・遅角の調整もここで行うことができ、ここでもバルブの開閉点のみが変更される項目であり、多くの場合、これで十分です。
基本的な考え方として、変位角は固定値である。一度カムシャフトが製造されてしまうと、カムシャフトを再研磨しない限り変位角を変更することはできず、その場合でもかなり近い範囲内に限られる。
それでは、同じ310度有効デュレーションのカムシャフトで、変位角を105度から102度まで絞ってみましょう。クランクシャフト度での公称バルブタイミングイベントは、吸気はBTC 53度で開き、ABC 77度で閉じます。排気はBBC 77度で開き、ATC 53度で閉じます。吸排気バルブデュレーションは310度で同じままです。しかし、バルブの開閉点は変更され、バルブオーバーラップ期間は100度から106度まで増加しました。上記の式（デュレーション-オーバーラップを2で割る）を適用すると、変位角はカムシャフト度で102度になります。ここにはいくつか、または3つのメッセージがあります。最初のメッセージはかなり明白に思えます。有効デュレーションが増加すると、もちろん合理的な範囲内で変位角を減少させるべきです。なぜか？主に、有効吸気バルブ閉鎖点を適切な数値に保つことができ、これにより中回転域のトルクが完全に落ち込むのを防ぐことができるからです。第二に、エンジンがオーバーラップ期間中に十分に吸気できると仮定すると、増加したオーバーラップによってそれが可能になります。有効デュレーションが増加するにつれて、または変位角が減少するにつれて、あるいはその両方が組み合わさるにつれて現れる3番目の要素は、作動サイクルを通して適切なピストンとバルブのクリアランスを維持することです。
第9章
ピストンは呼吸などに影響を与える。
運と多くの祈り、そしておそらくこのような部品の製造に携わる企業へのいくつかの賢明な書簡があれば、いつの日かダットサンカム用のアフターマーケットピストンが手に入るかもしれません。Venoliaは現在鍛造タイプを、InterpartはTRWピストン鍛造品を利用しています。どちらも非常に高いドームを持っています。いずれにせよ、良好な剛性対質量比、スカートの崩壊を防ぐ適切なスカート設計、良好なピストンリング配置、ピストン内のピンボス間の最小限のピストンピン露出などを除けば、許容可能なピストンの設計基準は次のとおりです。
（1）特に改造されたL-16およびL-18、および「オープン」タイプのL-24燃焼室キャビティの場合に、許容可能な圧縮比であること。ただし、場違いなアルプス山脈のような高いピストンクラウンではないこと。
（2）燃焼伝播のための良好で強力な点を与えるために、スパークプラグの周りに十分なスペースがあること。
（3）バルブ逃がしの領域で十分すぎるほどのクラウン厚さがあること。これにより、バルブ逃がしを深くするだけでなく、バルブよりもわずかに大きなRを付けることができ、ピストン構造の高温強度を弱めることなく行うことができる。
（4）空燃比混合気および/または排気ガスが鋭いエッジや角の周りを単に適切に流れないという事実の重要性を認識する十分な知性を持つピストン設計者であること。おそらく非常に少数派の1人として、私は、オリジナルのシボレー302 Z-28ピストンと同様に、吸排気バルブ逃がしが一体となって単一の「トラフ」タイプのバルブ逃がしを形成するピストンを見たいと思っている。
項目2、3、4は、特にバルブオーバーラップ期間中、そして特に8,500 RPM以上の超高エンジン回転数において、適切なシリンダーの呼吸にとって不可欠である。しかし、これらの項目は、項目1の許容可能な圧縮比とは相反する。これらのエンジンに関して、誰もが信じられないほど高い圧縮比の数字が飛び交っているのを聞いたことがあるだろうが、バルブ、スパークプラグ、またはその両方を覆い隠すことなく、そして約8,500 RPM以上でパワー曲線が比較的フラットを維持したまま、12対1を超える正直で真の測定圧縮比を得ることは、実際には非常に困難であることを保証できる。繰り返すが、これは「オープン」L-24タイプの燃焼室にバルブのシュラウド加工を施したものを指しているが、同様に改造されたオプションのL-16/L-18大型バルブヘッドにも当てはまる。エンジンが8,500 RPM以上の範囲で良好に作動し、非常に優れた出力を発生させるためには、圧縮比の犠牲を伴っても、そうするための十分な吸気スペースが必要である。
ピストンとバルブのクリアランス
ピストンとバルブのクリアランスを十分に確保することは、エンジンが極端なエンジン回転数で十分に呼吸できるだけでなく、シフトミスやドライブライン部品の破損によりエンジン回転数が完全に制御不能になるような事態が発生した場合に、エンジンの「クッション」となる空間を提供し、エンジンの過回転による損傷を最小限に抑えます。また、状況に応じてカムシャフトを進角または遅角させることも可能です。
優れた動的安定性のあるカムローブプロファイルを持つダットサンカムエンジンは、いかなる損傷もなく10,000 RPMをはるかに超えて回転することが知られていますが、正気な人間なら意図的にそのようなことをする者はいません。適切に改造された最大限の努力を払ったダットサンカムエンジンのピークパワーは通常7,600～8,000 RPMの範囲に収まるため、8,800または9,000 RPMまでの過回転は許容範囲内です。これは、バルブトレインがエンジンの速度制限要因ではない珍しいケースです。幸いなことに、これはカムシャフトがシリンダーヘッドにしっかりと支持されており、それ自体が剛性が高く、ロッカーアームも剛性が高く、ロッカー、バルブ、バルブスプリング、スプリングリテーナー、ラッシュパッドなどの往復質量が非常に低いことによります。
我々は通常、ピストンと吸気バルブの最も近い点で少なくとも0.090インチ、そしてピストンと排気バルブの間では少なくとも0.100インチ、できればそれ以上の最小ピストン-バルブクリアランスを推奨している。これはエンジンを手で回して測定した場合である。全開運転中のエンジンでは、これらの数値は通常約半分に減少する。なぜならクランクシャフトはたわみ、コンロッドは伸び、ピストンピンはたわみ、ピストンは伸びるからである。そして、これらはすべてピストンが方向転換する上死点の前後に起こり、ピストン-バルブクリアランスを維持するのに最も不適切な期間である。この状態は、スロットルを閉じた状態でのシフトダウンや、シリンダー（圧力容器）がスロットル閉鎖により真空容器に変化する同様の状況で悪化する。このとき、シリンダー内の高い真空が、エンジンに負荷がかかっているときよりもピストンとバルブをより接近させる傾向がある。
排気バルブとピストンの追加クリアランスが要求される理由は、いかなるカムシャフト駆動装置もカムシャフトをクランクシャフトに対して遅角させる傾向があり、これにより排気バルブがピストンに近づくためである。これは、チェーン駆動のカムシャフトで特に顕著である。エンジン回転数が上昇すると、チェーンにかかる遠心力がチェーンをスプロケットから押し出し、チェーンローラーがスプロケット歯の外縁にますます接近して接触する。その間ずっと、カムシャフトは摩擦、バルブスプリングの負荷などにより回転に抵抗している。チェーンの伸びが問題をさらに悪化させる。これはチェーンにかかる負荷と、もちろんチェーンのリンク数によって決まる。ダットサンのチェーンはかなり長く、約42インチの円周を持ち、110リンクである。これは、バルブタイミングを常に正確に保つことがほぼ不可能であることを意味する。したがって、わずかに進角したカムシャフト（例えばクランクシャフトで3〜4度）から始める方が良い。なぜなら、特に高エンジン回転数でエンジンが回転しているときに、それが遅角するのを防ぐ方法はないからである。これが、ダットサンカムシャフトスプロケットに3つの異なるタイミングマークと3つの異なるダウエルピン穴がある理由でもある。これらはカムシャフトを4クランクシャフト度刻みで進角させるための規定を設けているが、カムシャフトを遅角させるための規定は設けていない。それは外部の助けを必要とせずに、それ自体でそうなるのだ！
バルブと火炎伝播を覆い隠す高いドーム、高圧縮比ピストンは、すべてが悪いわけではない。それは低・中回転域のトルクを本当に活性化させるが、9,000 RPMでエンジンが良好な吸気制御をすることを期待してはならない。それは無理である！
当然のことながら、シリンダーボア径および/またはクランクシャフトストロークの増加は、特定の燃焼室容積において圧縮比を上昇させる。実際、2台の2.5 TransAm Datsunは、L-18エンジンをボアアップおよびストロークアップして2,000cc弱にしたものであった。
明らかに、圧縮比を上げるためにシリンダーヘッドを研磨することはできますが、ダットサンエンジンでは、いくつかあまり明白でない要因が関係しています。0.060～0.070インチの研磨は「安全な最小限」と考えられていますが、それでもヘッドガスケットの密閉問題が発生する可能性があります。密閉問題がある場合は、シリンダーヘッドに0.030～0.040インチ径の軟銅アーマチュア線または軟質ステンレス鋼線でOリングを取り付ける必要があります。その際、シリンダーヘッド表面から約0.010～0.012インチの線が露出するようにして、シリンダーボア周りに必要な密閉を確保します。
シリンダーブロックのOリング加工は、最終的なシリンダーボアホーニング作業がホーニングプレート、シリンダーヘッドガスケット、Oリングを装着してトルクダウンした状態で行われない限り推奨されません。Oリングをブロック内に装着した状態でこの作業を行わないと、Oリングがシリンダーボアの上部をボア径で約0.002～0.003インチ収縮させ、シリンダーヘッドがブロックにボルトで固定されたときにブロック面から約1インチ下までのシリンダーボア径に影響を与えます。ピストンが固着するようなことは避けたいものです。ダットサンのシリンダーヘッドが加工される場合、1つ、場合によっては2つの他の項目も修正する必要があります。シリンダーヘッドにカムシャフトが組み込まれ、ヘッドが加工されると、クランクシャフトとカムシャフトの間の中心間距離が短縮され、カムシャフトドライブチェーンに余分な「遊び」が生じます。この状態を修正するには、左チェーンガイドの下端（エンジンを前から見て）を右に移動させる必要があります。チェーンガイドのボルト穴はこの目的のために長穴加工されていますが、追加の遊びを吸収するために下穴をさらに長穴加工する必要があるかもしれません。これにより、チェーンテンショナーピストンもチェーンテンショナーハウジングからさらに伸びます。ピストンがハウジングから約½インチ以上伸びると、ボア内で固着し、どちらの方向にも動かせなくなる可能性があり、さらに悪いことに、チェーンのたるみを吸収できなくなり、チェーンがどちらかのスプロケットで1歯以上飛んでしまい、その時点でエンジン全体が深刻な問題に陥る可能性があります。これを確実に解決するには、既存のピストンに押し込むための長さ1-1/4～1-3/8インチの薄肉鋼スリーブを作成し、テンショナーハウジングをスリーブが滑り込めるようにボーリング加工することです。スリーブの肉厚は1/16インチを超えないようにしてください。多くの手間がかかるように聞こえますが、シリンダーブロック面が最小のデッキクリアランスになるように機械加工され、シリンダーヘッドが最大量加工される場合には不可欠となる場合があります。もう一点：シリンダーブロックとシリンダーヘッドが加工される場合、シリンダーヘッドボルトがシリンダーブロックのねじ穴で「底付き」せず、シリンダーヘッドを確実に締め付けていることを確認するために、すべてのシリンダーヘッドボルトをそれぞれのねじ穴でチェックすることが必須です。
ラチェット式チェーンテンショナーを備えた68-69年式4気筒エンジンをお持ちの場合は、それらを捨ててください。後期のタイプ、または競技部品リストにあるFIAタイプに交換してください。L-24テンショナーをL-16/L-18用と交換したり、その逆を行ったりしないでください。
スプレースプレーバーの詳細
L-24スプレーバーをL-16.18に装着する際には、中央で切断し、短縮して銀ロウ付けスリーブで再結合します。2つの中央カムタワーは、取り付けるための平らな面を確保するために、片側をフライス盤で削り落とす必要があります。カムタワーには10-32ヘリコイルが挿入され、スプレーバーを取り付け、フラットヘッドの取り付けネジは、カムジャーナルからスプレーバーにオイルが流れるように穴が開けられています。BREのレイ・グルスは、各取り付けボスに単一穴開けネジ方式を使用しています。ドルフ・ヴァン・ケステレンは、タワーをフライス加工し、2つの穴を開けて、240Zに使用されているものと非常によく似た取り付けを行います。彼は、スプレーバーが疲労破壊を起こしやすいという厄介な癖があることを指摘しています。レースごとにクラックが発生していないか確認する必要があります。クラックが見つかった場合は、そのアセンブリをゴミ箱に入れ、新しいものを取り付けてください。故障し始めたものを修理しようとしても無駄です。240Zのスプレーバーアセンブリは13100-E3003で、お近くの販売店の部品帳では「アセンブリ、オイルチューブカム」として記載されます。ちなみに、チューブの穴は適切に配置されているため、新しい穴を開け直す必要はありません。
第十章
カムシャフトの取り付け
ダットサンのカム式エンジンにカムシャフトを取り付ける最善の方法は、シリンダーヘッドをベンチに載せておくことです。これにより、バルブシートとバルブフェースを研磨できるだけでなく、取り付けに必要なその他の機械加工も可能になります。したがって、関連するエンジンのダットサン整備マニュアルを手元に用意しておくのが最善です。エンジンの残りの部分がバラバラになっている場合は話は別ですが、エンジンがシャーシに搭載されたままであれば、別の問題になります。後者の場合、まずカムシャフトスプロケット固定ボルトを緩めます。このボルトは（通常は）非常に固く締まっているので、ほんの少し緩めるだけで済みます。取り外さないでください。次に、カムシャフトドライブチェーンの一番下の明るい（またはマークされた）リンクがクランクシャフトスプロケットのタイミングマークのある歯（見えませんが）に噛み合い、二番目の（上の）明るい（またはマークされた）リンクがカムシャフトスプロケットのタイミングマークのある歯に噛み合うまでエンジンを回転させます。エンジンが分解されていない場合、カムスプロケットのタイミングマークに噛み合った二番目の明るいリンクから、スプロケットのタイミングマークに一番目の明るいリンクが噛み合うまで41リンク（リンクプレートではなく）を数え、その後逆の手順で明るいリンクをクランクに戻すことができます。そうすれば、チェーンがクランクスプロケットの正しい歯に最初から正しく噛み合っていると仮定して、カムタイミングが正しいことを確認できます。この時点で、両方のスプロケットのタイミングマークは、エンジンを前から見たときにエンジンの右側でほぼ水平になり、カムシャフトスプロケットマークは水平より上、クランクシャフトスプロケットマークは水平より下になり、クランクシャフトキーとカムシャフトダウエルピンはほぼ垂直に上を向いています。これは、1番シリンダーの圧縮上死点（両方のバルブが閉じている）であるはずで、クランクシャフトダンパーのTCマークはポイントと一直線になるはずです。参照マークに食い違いがある場合は、1番シリンダーのスパークプラグ穴に長いドライバーを差し込み、ドライバーの先端がピストンの上部に接触するようにします。ドライバーの先端を指で軽く押し上げながら、ピストンが上死点にあると感じられる程度にエンジンを両方向に回転させます。ドライバーが長いほど、インジケーターは感度が高くなり、今のところはこれで十分です。カムシャフトスプロケットを取り外す前に、ダットサンツール番号ST-17420000、硬材製ウェッジを使用します。タイミングチェーンのリンクの間にそっとしかししっかりと差し込み、タイミングチェーンがタイミングマークと正しく連動するように保ち、さらに良いことに、チェーンテンショナーピストンがチェーンテンショナーハウジングからオイルパンに落ちないようにします。もしこれが起こると、ピストンを取り出すためにオイルパンを取り外す必要があり、クランクシャフトダンパー、ウォーターポンプ、オイルポンプ、イグニッションなどを含むフロントカバーアセンブリ全体を取り外さずにハウジングにピストンを交換できるのは、純粋な運の巡り合わせでしかありません。ウェッジがしっかりと固定されていれば、カムシャフトスプロケットを安全に取り外し、シリンダーヘッドアセンブリの取り外しに進むことができます。
ピストン
純粋にレースエンジンとして使用されるエンジンは、明らかに完全に分解され、レース用途を念頭に置いて再構築されるべきです。同様に、走行距離の多いストリートエンジンやデュアルパーパスエンジンも完全に再構築されるべきです。後者の場合、提案があります。ダットサンの純正ピストンは、ピストンスカートの膨張を制御するための鋼製ストラットが一体化された永久鋳型アルミニウム鋳造品で、最大0.060インチ（1-1/2 mm）のオーバーサイズが利用可能です。これらは、より厳しいピストンスカートとシリンダーボアのクリアランスを使用できるため、アフターマーケットの鍛造ピストンよりもはるかに優れたオイル制御を提供します。ただし、バルブ逃がし加工のないフラットトップ構成でのみ利用可能です。エンジンがよりストリート走行寄りに妥協されるのであれば、これらを使用してください。価格も手頃で、フルフローティングピストンピンの戦いに悩まされることもありません。これは、その価値以上に手間がかかる場合があります。
シリンダーヘッド
新品・中古を問わず、シリンダーヘッドはバルブシートとバルブフェースを研磨・擦り合わせ、バルブステムとバルブガイドボアのクリアランスを確認・修正する必要があります。ポート加工や燃焼室加工を行うのであれば、今がその時です。シリンダーヘッドを完全に分解する前に、すべてのバルブについて、バルブが閉じた状態でバルブステムの先端からヘッド内のバルブスプリングポケットまでの寸法を測定し記録することをお勧めします。これはかなり重要な寸法なので、「ものさし」での測定では不十分です。デプスゲージマイクロメータで測定する必要があります。これを行う最善の方法は、カムシャフト、ロッカーアーム、バルブスプリング、ラッシュパッド、リテーナーなどがシリンダーヘッドアセンブリから取り外された後です。次に、すべてのバルブを閉じた状態に保ち、ヘッド内のバルブの列に沿って定規を置いて、ヘッドの一端から他端までのバルブステムの長さに大きな不一致がないか確認します。理想的には、定規はシリンダーヘッドガスケット面と平行で、すべてのバルブステム先端に接触しているはずです。ヘッド内のバルブスプリングポケットの深さには通常違いがあるため、バルブステム先端からバルブスプリングポケットまでの寸法は1つのバルブにのみ適用されます。バルブは、同じガイドボアに再取り付けできるように、適切な順序で番号付けする必要があります。
最近では、ほぼすべてのシリンダーヘッド専門家が独自の「トリック」方法でバルブ作業を行っており、その中には問題ないものもありますが、エンジンが意図する目的を考慮する必要があります。バルブヘッドを薄くしたり、完全にR加工されたバルブシートなどの異質なものは、耐久性が重要な要素であるストリートエンジンやデュアルパーパスエンジンには向きません。バルブポケット内のマルチアングルカットは、バルブシートの下で行うもので、カットが一貫していて控えめであり、「トッピング」カットが15度以下で、よりフラットな角度の方が良い場合もあります。吸気バルブシートの幅は0.070～0.075インチ、排気バルブシートの幅は0.085～0.090インチであるべきです。バルブシートとバルブフェースの角度は45度であるべきです。より浅いシート角度はレース専用エンジンでは問題ないかもしれませんが、45度のシートほど密閉性が良くなく、長持ちしません。いずれにしても、バルブシートをシリンダーヘッド面にできるだけ近づけることが重要です。言い換えれば、バルブシートをヘッドに「沈めない」でください。この方法は一般的に吸気バルブやポートの空気の流れの特性を台無しにします。シリンダーヘッドガスケット面から吸気バルブシートまでの深さは、可能な限りすべて同じである必要があります。排気シートについても同様ですが、バルブサイズの差により吸気シートと同じである必要はありません。バルブシートとバルブフェースが研磨され、できれば擦り合わせられ、新しいバルブ、新しいバルブガイド、新しいバルブシートなどの新しい部品が取り付けられ、関連するすべての作業が完了したら、すべてのバルブについて、バルブが着座した状態でバルブステム先端からバルブスプリングポケットまでの寸法を再度測定し、ヘッド内のバルブの列に沿って定規で再度チェックします。バルブステムの先端は最初よりも確実に伸びています。次に、シリンダーヘッドの上側から最も突き出しの少ないバルブステムを見つける必要があります。これは、定規がシリンダーヘッドガスケット面と完全に平行に保持されていると仮定すると、定規チェックで確認できます。次に、残りのすべてのバルブステムを最も短いものに合わせて短縮します。これは、バルブステム先端を研磨するための治具を備えたバルブ再研磨機で行う必要があります。研磨ホイールは清潔で、鋭く、ドレッシングされている必要があり、仕上げられたバルブステムの先端はバルブステム軸に対して直角で平坦で滑らかな表面仕上げである必要があります。
この作業の目的は、すべてのバルブステムチップの長さを均一にすることですが、それに加えて、すべてのバルブで同じ厚さのバルブラッシュパッドを使用できるようにすることです。この手順に従わないと、各バルブで異なる厚さのバルブラッシュパッドが必要になる可能性が高く、これは非常に面倒です。バルブステムチップの長さのばらつきは、ロッカーアーム比の関数としてバルブラッシュパッドの厚さ要件に反映されるため、これは細心の注意を要する作業です。例えば、1つのバルブステムチップが隣接するバルブよりも0.010インチ長く突き出している場合、ロッカー比が1.5対1であると仮定すると、バルブラッシュパッドの厚さ要件は0.015インチ変化します。したがって、公差ゼロの条件に近づければ近づくほど良いのです。
ポーティング
シリンダーヘッドの改造から離れる前に、いくつかの追加事項を述べておく必要があります。用途によっては、吸気ポートとポケット、排気ポートとポケット、バルブ、燃焼室などの改造が必要となる場合があります。穏やかなチューニングのエンジンでも通常はそうですが、シリンダーヘッドとバルブを、エアフローベンチとそれを正しく使用する知性を備えたシリンダーヘッド専門家に送ることを強くお勧めします。ポート、バルブ、燃焼室の設計は、吸気および排気システムについては言うまでもなく、近年非常に洗練されており、世界最高の意図を持っているにもかかわらず、ノウハウ、経験、エアフロー測定装置を欠いている誰かが間違った場所を削り取ると、これほど早くシリンダーヘッドを完全に壊すものはありません。これらすべてが、今日の作業を正しく行うために必要です。ですから、最初から専門家に行き、間違ってしまった後に作業をやり直す費用と手間を省いてください。エンジンの正確な要件を明確に伝え、バルブとポートのサイズなど、適切なものを彼に決めさせてください。同じ専門家は通常、ヘッド内の燃焼室の容積を均一にするための設備も備えています。これらすべては安くはないかもしれませんが、一度に正しく作業を完了するために2回作業をするよりも安く済みます。その人が鋭敏でダットサンに精通していれば、すべてのLシリーズエンジンが吸気ポート以上の助けを必要とすること、また総排気空気流量が総吸気空気流量の75〜80%の範囲に収まるべきであることを伝える必要はないでしょう。
Lシリーズダットサンのシリンダーヘッドを適切に再加工する方法には、2つの別個かつ明確なアプローチがあり、正しい方法は用途によって異なります。ストリートエンジンまたはデュアルパーパスエンジンの場合、比較的低いバルブリフトで可能な限り多くのエアフローを目指し、最大バルブリフトでのエアフローはそのままにしておきます。吸気ポートと排気ポートの両方で、低いバルブリフトでのエアフロー曲線は良好で豊富であり、曲線に落ち込みや「穴」がなく、バルブリフトが0.450〜0.475インチを超えてもエアフローがあまり増加しない場合、それがどうしたというのでしょうか？これが正しく行われると、吸気と排気の両方でガス速度は通常かなり高くなり、エンジンは通常のエンジン回転数範囲全体で非常にスロットル応答性が高く、特に中速域から中高速域で最高のパフォーマンスを発揮します。もしポートを通るエアフローが、例えば0.460インチのバルブリフトで「頭打ち」になり、実際のバルブリフトが0.470〜0.480インチの範囲であるなら、なお良いでしょう。これは、バルブが最大エアフロー速度にある時間がクランクシャフトの回転時間に対してより長くなることを意味し、これにより、より高いエンジン回転数範囲でもエンジンのパフォーマンスが活発に維持されます。このような場合、有効持続時間が長いカムシャフトは、比較的高いバルブリフト値と組み合わされた有効持続時間が短いカムシャフトよりも、低回転域では力が弱くなります。しかし、やりすぎないでください。0.600インチを超えるリフト量は、ストリートエンジンやデュアルパーパスエンジンには向きません。
純粋なレースエンジンは別次元です。しかし、非常に高いバルブリフト値で可能な限り最高のエアフローを追求するために、低いバルブリフトでのエアフローを犠牲にすることはできません。Lシリーズダットサンのシリンダーヘッドは、0.650インチのバルブリフト範囲で非常に優れたエアフロー値を生み出すように改造できますが、これは低いリフトでのエアフローを犠牲にし、中回転域、さらには中高回転域でのパフォーマンスに悪影響を及ぼします。これは、バルブが最大エアフロー点に到達する時間が非常に短いか、まったくないため、ポートとエアフローの数値がどれほど素晴らしいものであっても効果的に利用できず、全体が簡単に無益な努力に終わる可能性があるためです。
はるかに良い計画、そして実際に効果があるのは、より高いリフト（最も極端なリフトでなくても、0.575〜0.600インチの範囲など、合理的で許容できる数値）で何も犠牲にすることなく、可能な限り低いバルブリフトで多くのエアフローを維持することです。そうすれば、カムローブプロファイルに十分な追加リフトを与えることで、バルブが最大ポート流量点に達するか、それを超える期間がかなり長くなり、またはクランクシャフトの回転時間も長くなります。このようにして、エンジンは中回転域での損失がほとんどなくなり、最大出力は極端なアプローチを試みるよりも少なくとも同等か、おそらくそれ以上になる可能性が高いです。私は0.750インチのバルブリフトを含むまで、非常に印象的な数値を流すLシリーズダットサンのポートを見たことがありますが、これらのポートを利用しようとする試みは、想像できる限り最も完全に、悲惨で、退屈な失敗に終わりました。それには、非常に良いが異なる2つの重要な理由があります。第一に、約0.480〜0.500インチ以下のバルブリフトでのエアフローは、デスクトップの埃を吹き飛ばすのに十分ではありませんでした。第二に、Lシリーズダットサンのロッカーアームパッドは、ロッカーパッドの両端からはみ出すことなく、そのような巨大なバルブリフトを生成するために必要なカムローブプロファイルに対応するには短すぎますが、他にも二次的ではあるが重要な機械的考慮事項があります。そして、ダットサンは比較的控えめなピストン排気量であり、彼らは本当に必要としていないし、世界中のすべてのバルブリフトを使用することもできません。それに加えて、バルブを開けるためにはオイルを抜かなければならないでしょう。
第十一章
ボアノッチング
ダットサンのLシリーズエンジンすべての燃焼室は幅よりも長く、燃焼室の長手方向の寸法はクランクシャフトと平行で、約3-7/16インチであることは指摘されるべきです。これは純正のシリンダーボアよりも大きいものです。これは、純正のシリンダーヘッドガスケットをシリンダーブロックの上に置き、ブロック内の2つの大きなダウエルピンで位置決めすると明らかになります。シリンダーヘッドガスケットを燃焼室の形状に合わせることは、バルブ周りのスペースをできるだけ確保するために、当然のことであるべきです。これにより、燃焼室の長さは約1/16インチ長くなり、約3-1/2インチ、またはL-16およびL-24エンジンでは純正シリンダーボアよりも約0.230インチ大きくなります。燃焼室の張り出しの大部分は吸気バルブ側に偏っており、非常に明確な吸気制限となっています。もちろん、シリンダーボアが大きくなるほど制限は少なくなりますが、実現可能な最大のシリンダーボアであっても、燃焼室の端はシリンダーボアをある程度張り出します。
この解決策は非常に明白です。「アイブローイング」またはボアノッチングと呼ばれ、ブループリントおよびアセンブリの章で説明されています。最高のシリンダーブリージングを実現するためには、インテークバルブとエキゾーストバルブの両方の下のシリンダーボアに対してこの操作を行う必要がありますが、シリンダーボアのインテーク側でより重要です。
バルブスプリング
純正のダットサン製バルブスプリングはかなり軽量で、一般的に0.440インチから0.460インチを超えるバルブリフトには適していません。さらに、約0.500インチのリフトで完全に密着してしまいます。純正のカムシャフトには問題ありませんが、バルブ速度の高いカムシャフトではエンジンの回転数制限要因となります。バルブスプリングの種類と数、そしてそれに伴うバルブスプリングの負荷は、カムシャフトの種類と用途によって異なります。ストリートまたはデュアルパーパス用途の場合、通常、バルブ着座時で70ポンド、0.500インチバルブリフト時で210ポンドの負荷を持つシングルダンパータイプのアウタースプリングをお勧めします。このスプリングは、スプリングワイヤーに過度のストレスを与えることなく0.600インチのバルブリフトを受け入れることができるため、カムローブとロッカーパッドのインターフェース間で過負荷状態を引き起こすことなく、かなりの余裕があります。比較として、純正のLシリーズバルブスプリング（すべての後期Lシリーズエンジンで同じです）は、バルブ着座時で内側と外側のスプリングの合計負荷が67ポンド、0.410インチバルブリフト時（純正L-24）で165ポンドです。上記のバルブ着座時で70ポンドの負荷を持つスプリングは、0.410インチバルブリフト時で188ポンドの負荷を持つため、負荷の違いは実際には問題ありません。純正のLシリーズダットサン製スプリングリテーナーは、このスプリングに対して非常に緩くフィットし、純正リテーナーを使用すると、組付けスプリング長が約3/16インチ短くなりすぎるため、スプリングに密着する特殊なリテーナーを製造し、正しい組付け長さと負荷でスプリングをセットアップします。
レース専用エンジンには、3ピースのアウタースプリング-ダンパー-インナースプリングアセンブリをお勧めします。スプリングは密着するように選択的に装着され、特殊なリテーナーはインナースプリングとアウタースプリングの両方に密着することで、スプリングが踊り回るのを防ぎます。この組み合わせでは、バルブ着座時の合計スプリング負荷は85ポンドで、0.660インチのバルブリフト時で370ポンドとなります。後者の数値は多いように思えるかもしれませんが、0.660インチというバルブリフトの数値も多いです。
一部の特殊なスプリングアセンブリでは、シリンダーヘッドのバルブスプリングポケットを加工して、インナースプリングとアウタースプリングがヘッドの同じ高さに着座するようにする必要があります。これは、スプリングポケットをヘッド内で深く加工する必要があるという意味ではなく、単にインナースプリングとアウタースプリングの両方がヘッドの同じ平面に着座し、元のスプリングポケット表面がわずかに清掃されるだけでよいという意味です。スプリングポケットを深くしすぎると、インテークポートの天井を突き破ったり、エキゾーストポートの上のウォータージャケットに非常に望ましくない「通気」穴を開けたり、その両方になったりして、災害を招くことになります。やめましょう。
ほとんどの特殊なバルブスプリングは、直径も長さも大きくなるため、引っ掛かりが発生する可能性のある点がいくつかあります。まず、L-16およびL-18エンジンでは、バルブスプリングおよび/またはスプリングリテーナーが、すべての4つのインテークバルブとNo.1およびNo.4のエキゾーストバルブのカムタワーに干渉する可能性があります。修正策は、ロータリーファイルでカムタワーをわずかに切削し、これらの点で干渉しないようにすることです。これは通常、L-24エンジンでは問題になりません。2番目の衝突の可能性のある点は、バルブ着座時にロッカーアームの下面とスプリングリテーナーの端の間です。これは、より長い組付けバルブスプリング長で発生する可能性が高くなりますが、いずれにしても確認する必要があります。ここで干渉を修正するには、比較的大きな直径のサンディングドラムを使用して、ロッカーアームを実際の接触から解放し、さらに0.015〜0.20インチの余裕を持たせ、次にロッカーアームの鋭利な角や縁を丸めて応力集中を防ぎます。または、この章の他の場所で示され、言及されている後期型のロッカーアームを使用します。
Lシリーズダットサンエンジンの最も優れた特徴の1つは、プッシュロッドがないことです。プッシュロッドは、通常、想像できる他のどの部品よりも理論的なバルブリフト曲線に悪影響を与える、弾性のある物体です。Lシリーズエンジンに必要なのは、適切で動的に安定したカムローブプロファイルと、高速エンジン回転時でもロッカーアームチップとラッシュパッドの分離を防ぐのに十分なバルブスプリング荷重です。「動的に安定」という用語は、レッドライン回転数（最大安全エンジン回転数）における実際のバルブリフト曲線が、理論的なバルブリフト曲線から可能な限りわずかしか逸脱せず、一時的な偶発的な過回転状態によるエンジン損傷に対する「緩衝材」として、まだ数百回転の余裕があることを意味します。
したがって、Lシリーズダットサンでは、過剰なバルブスプリング荷重による「やりすぎ」は不要であるだけでなく、カムローブ/ロッカーパッドのインターフェースの摩耗を早めるという観点からも望ましくありません。また、バルブスプリング荷重が大きいと馬力が食われます。さらに、バルブスプリング荷重を増やすことで、悪いカムローブプロファイルを良いものにすることは、この広い世界では不可能です。動的に悪い隆起形状は、大量のスプリング荷重があっても、なくても、同様に悪いです（あるいはそれ以上に悪いかもしれません）。ダットサン製カムシャフトやバルブトレインアクセサリーの信頼できるメーカーは、合理的な範囲内のほとんどあらゆる要件を満たすのに十分な種類のバルブスプリング、スプリングリテーナー、ラッシュパッドなどを用意している（あるいは用意すべき）です。これは、そのようなことを盲目的に信じるべきだという意味ではありません。スプリング荷重と組み付けスプリング長の寸法を確認して、スプリングがバルブリフトの全開時またはその近くで完全に密着する可能性がないことを絶対に確認してください。1つ以上の密着したバルブスプリングほど、カムシャフトとバルブトレイン機器を迅速かつ完全に破壊するものはありません。そして、それにはカムシャフトに付属するタイミングカードに記載されたバルブスプリング荷重および/または組み付けバルブスプリング長の寸法に関する正直な間違いだけで十分です。あるいは、おそらくさらに悪いことに、正しいスプリングの正しい仕様にもかかわらず、間違ったバルブスプリングを使用することです。
いずれにしても、すべてのインナーバルブスプリング（使用する場合）は、まずそれ自体でバルブリフト全開時に確認する必要があります。アウタースプリングコイルやダンパーコイルを通して、インナースプリングがバルブリフト全開時またはその近くで完全に密着しているかどうかを目視で確認することはできないからです。そして、一部のインナースプリングはアウターよりも早く密着し、一部のダンパーコイルは他のどの部品よりも早く密着します。したがって、個々のバルブスプリングとダンパーコイルをすべてチェックして、バルブスプリングアセンブリの密着が少しも起こり得ないことを確認することが必須となります。この作業を行っている間、インナースプリングの組み付け長さは、スプリングリテーナーのショルダーの厚み分だけ常にアウタースプリングよりも短くなることを覚えておいてください。また、純正ダットサンスプリングを使用する場合は、シリンダーヘッドのインナースプリングショルダーによっても短くなります。スプリングテスターは、スプリング長とスプリング荷重を同時に測定できるため、この作業をこなすのに最適な方法です。他に手元に何もない場合でも、ドリルプレスやベンチバイスを使用して、バルブ着座時と全開時のスプリング長を測定し、密着を防ぐための安全策とすることができます。また、測定するのはスプリングのみであることを忘れないでください。スプリングリテーナーは測定しないでください。バルブスプリング、特にレース品質のスプリングは、あらゆるエンジンアセンブリの中で最も高い応力を受ける部品の1つですが、何も永遠に続くものはありません。したがって、スプリングの応力状態を軽減できることは何でも、自動的にスプリングの寿命を延ばし、スプリングの寿命を延ばします。したがって、スプリングが完全に密着する寸前まで、最後の1/10億インチまでスプリングを引っ張る誘惑に抵抗し、避けてください。これによって達成されるのは、望ましくない高いスプリング荷重状態だけではありません。さらに悪いことに、スプリングの早期疲労を引き起こし、最終的にはスプリングの破損につながります。これは、オイルパンに入った武装手榴弾と同じくらい悪いです。バルブスプリングに対するもう1つの親切な配慮は、エンジンをしばらく使用しない場合はロッカーアームを取り外して、スプリングを少なくとも組み付け長さに緩めることです。その後、清潔なエンジンオイルを注ぎ、カムカバーを被せて汚れや湿気から保護します。エンジンを長期間保管する場合は、スプリングを取り外して、清潔なエンジンオイルの入った缶に入れて蓋をして保管するのが最善です。サビができたバルブスプリングは破損します。それについて議論や憶測の余地はありません。唯一の疑問は、いつかということです。おそらく、最も必要としているときに破損するでしょう。
バルブスプリングのディテーリング
他にもいくつか改良点が挙げられ、検討に値します。最初の点は絶対不可欠です。バルブスプリングを取り付ける前に、バルブステムオイルシールを取り付けた後、バルブを取り付け、スプリングリテーナーとバルブステムオイルシールの頂部と一緒に組み立てます。この寸法と最大バルブリフトの間に矛盾がある場合は、シールを取り外し、バルブガイドの頂部を短くして、スプリングリテーナーの底部とバルブステムオイルシールの頂部の間に少なくとも1/16インチの隙間があるようにする必要があります。通常、バルブリフトが0.600インチ以上でない限り、この点で引っ掛かりは発生しません。次に、すべてのバルブスプリングとダンパーコイルの両端の鋭い角と縁を取り除くことは非常に良い計画です。これは、スプリングとダンパーが平らな面に接触する点でのみ行われます。ハンドグラインダーまたはドリルプレスで小さな目の細かいサンディングドラムを使用します。鋭い縁と角を軽減するのにほんの少し触れるだけで済みます。そうしないと、スプリングリテーナーと、スプリングの底部とアルミニウム製シリンダーヘッドの間に使用する必要があるスチールシムを削り取ってしまいます。これが完了したら、スプリングアセンブリを清潔な溶剤またはラッカーシンナーで徹底的に洗浄し、研磨粉の痕跡をすべて取り除き、圧縮空気で完全に乾燥させ、しばらくの間、清潔なエンジンオイルに浸します。
組み付けスプリング高さおよびその他の詳細の確認
これでバルブスプリングを取り付けられますね？いいえ、違います！まず、ヘッドがベンチにあり、バルブスプリングがない状態で行うのが最適な操作がいくつかあります。まず、各バルブアセンブリのシリンダーヘッドにおける組付けバルブスプリング長を測定します。この時点では、バルブ、スプリングリテーナー、バルブロックス、スチールスプリングシムで構成されています。最終組付け時の部品の混同を防ぐため、各アセンブリを他のものと分けて保管してください。スプリングポケットにスプリングシムを置き、正しいバルブを正しいバルブガイドボアに取り付け、リテーナーをバルブステムの上に置き、バルブロックスをバルブステムの溝に取り付け、リテーナーを強く引き上げてバルブロックスをバルブステムとリテーナーに密着させます。リテーナーに上向きの圧力を加えて、バルブをシートに保持し、リテーナーとバルブロックスが緩まないようにします。1-1/2インチから2インチのテレスコープゲージを使用して、スプリングリテーナーの外側のフランジ（アウタースプリング用）からスプリングポケット内のバルブスプリングシムまでの距離を測定します。ゲージのテレスコープ部材を両平面でバルブステムと平行に保つことが非常に重要です。ゲージが正しい位置にあることを確認したら、ロックして取り外し、1インチから2インチの外径マイクロメーターでゲージを測定します。この寸法を規定の組付けバルブスプリング長と比較することで、スプリング長が長すぎるか、短すぎるか、または規定の長さ公差内（通常プラスマイナス0.010インチ）であるかを確認できます。スプリング長が長すぎる場合は、ヘッドのスプリングポケットに適切な数のシムを追加し、再び組付けスプリング長を測定します。ここは手抜きをしてはいけない場所なので、そうしないでください。スプリング長が規定の公差内で、必要な1枚のシムがヘッドに密着している場合は、バルブアセンブリを分解し、脇に置いて、次のバルブアセンブリでこのプロセスを繰り返します。最初は手が足りず、3本では多すぎるように感じるかもしれませんが、2本が正しい本数です。組付けスプリング長が規定より短い場合は、別の方法で問題を解決できます。しかし、覚えておいてください。シリンダーヘッドのバルブスプリングポケットを元の表面から0.010インチのクリーンアップカット以上に深く加工しないでください。これ以上はダメです。また、バルブをヘッドに沈めないでください。標準のLシリーズバルブステム直径は約5/16インチで、偶然にも1964年から1971年まで製造されたクライスラー426ヘミストリートおよびレースエンジンのバルブステム直径もそうです。必要な数の426ヘミバルブロックスを入手してください。L-16およびL-18エンジンには16個、L-24エンジンには24個です。これらのロックスには、バルブステム溝の中間あたりにフィットするキーがありますが、純正ダットサン製ロックスのキーは一番上にあります。ヘミバルブロックスを使用すると、バルブスプリング長が約0.065〜0.075インチ長くなり、組付けバルブスプリング長を適切な範囲に戻すのに十分な場合があります。ただし、ヘミロックスは上部が長すぎるため、そのまま使用すると、バルブラッシュパッドがバルブステムチップではなくロックスの上部に接触し、非常に好ましくない状態になります。したがって、ヘミロックスを上部表面から約0.040インチ短くし、バルブとリテーナーと一緒に組み立てて、バルブステムチップがバルブロックスの上部から0.010〜0.015インチ突出していることを確認してください。これは機能し、完全に安全です。
ダットサンヘッドのバルブステム径が11/32インチに近づくように変更されている場合（FIAタイプのバルブを使用する場合など）、お近くのシボレー部品販売店で適切な数の283-327-350-400シボレーバルブロックスを入手してください。ヘミの場合と同様に、シボレーバルブロックスにも同じ改造を施す必要があります。そうしないと、意図したとおりに機能しません。ただし、前述のように、組み付けスプリング長が増加することで、バルブスプリングやリテーナーの上部とロッカーアームの間に干渉が生じる可能性があります。適切なダットサンサービスマニュアルを参考に、またカムシャフトベアリングボアとカムシャフトジャーナルのクリアランスを確認しながら、シリンダーヘッドにカムシャフトを取り付けます。カムシャフトスラストプレートとカムシャフトスプロケットが所定の位置にある状態で、ヘッド内のカムシャフトの前後方向の動きは、約0.008インチから0.015インチである必要があります。カムシャフトスラストプレートには3種類の厚さがあるので、上記の前後方向の動きの公差に最も近いものを使用してください。この時点では、カムシャフト固定ボルトを最終組み立て時と同じくらいきつく締める必要はないので、今のところカムシャフトの前後方向の動きが0.002インチから0.003インチ増えても問題ありません。
第12章
ロッカーアームの選択
まだ済んでいない場合は、地元のダットサン部品販売店と親しくなる時です。新しいダットサンLシリーズロッカーアーム（ダットサン部品番号13257-21000）を数セット以上購入し、不要なものは返品できることを理解しておいてください。新しいカムシャフトには、新しいロッカーアームが絶対不可欠です。ここでの目的は、測定のあらゆる領域で可能な限り均一なロッカーアームのセットと、いくつかのスペアを選択することです。
シリンダーヘッドにバルブを1つ置き、軽い機械式燃料ポンプスプリングでバルブを閉じたままにし、正しいスプリングリテーナー、バルブロックス、ラッシュパッドを取り付けます。ダイヤルインジケーターのスピンドルをスプリングリテーナーに置き、スピンドルを両平面でバルブステムと平行にし、インジケーターを邪魔することなくロッカーアームを取り外したり取り付けたりできるようにします。インジケーターを最大バルブリフトよりも少し大きめにプリロードします。使用するバルブのヘッドにロッカーアームピボットとロックナットを取り付け、ピボットをブッシングに下げ、次にカムローブのノーズがヘッドから離れるようにカムシャフトを回転させます。清潔で乾燥した新しいロッカーアームを取り付けます。まずロッカーアームのバルブ側をラッシュパッドスロットに差し込み、次にロッカーアームをカムローブの下に移動させ、ロッカーアームのソケット側をロッカーアジャストピボットに差し込みます。バルブがシートから約0.002〜0.003インチ浮くようにピボットの高さを調整し、ピボットロックナットを指で締めるよりも少しきつく締めます。カムシャフトを回転させて、カムローブがロッカーアームパッドのどちらの端からも外れないことを確認します。これは、カムローブの両側に薄くプルシャンブルーペーストを塗布し、ロッカーパッドを清潔で乾燥した状態にしておくことで簡単に行えます。カムシャフトを手で1回転させ、ロッカーパッドに転写されたプルシャンブルーペーストの跡を観察します。カムローブがロッカーパッドのバルブステム側から外れる場合は、より薄いラッシュパッドが必要です。逆に、カムローブがロッカーパッドのピボット側から外れる場合は、より厚いラッシュパッドが必要です。異なる厚さのラッシュパッドで数回試す必要があるかもしれませんが、カムローブ接触パッチはロッカーアームパッドの中心にかなりよく位置しているはずです。現時点では、「目測で近い」で問題ありません。各試行では、ロッカーアームを取り外し、ロッカーパッドからプルシャンブルーペーストの跡をすべて拭き取り、カムローブを再着色する必要があります。少量のものを使用するだけで十分です。
カムローブ接触パッチがロッカーアームパッドの中央にあり、カムローブのヒールの中央がロッカーパッドに接触している状態でバルブがシートから0.002〜0.003インチ浮いている場合、インジケーターダイヤルをゼロに回転させ、軽くロックします。カムシャフトを手で回転させ、最大バルブリフトがインジケーターに表示されるまで、その数値を記録し、インジケーターが再びゼロを示すまでカムを回転させ、ロッカーアームを取り外し、最大バルブリフトの数値と一致するように番号を付けます。ロッカーピボットの調整やインジケーターダイヤルは動かさないでください。次に、別のロッカーアームを取り付け、プロセスを繰り返します。インジケーターの針がゼロから約0.002インチ以上どちらかの方向に動く場合は、そのロッカーアームを却下して別のものを使用します。ここで大きなばらつきがあるということは、ソケット、パッド、ロッカーの先端の関係が一貫していないことを意味しますが、プラスマイナス0.002インチの公差は許容範囲です。必要に応じて、各ロッカーアームについてインジケーターダイヤルを再ゼロにすることを忘れないでください。また、ロッカーパッドがローブのヒールの中央でカムローブに接触するときに、特定のスプロケット歯を指すようなポインターを設置してください。同じ開始点が各ロッカーアームで使用されるようにスプロケット歯に印を付けます。この段階では、実際のロッカーアーム比は重要ではありません。重要なのは、可能な限り同一に近いロッカーのフルセットと、いくつかのスペアを見つけることです。また、ロッカーアームの一貫性をチェックするときは、同じバルブ、同じリテーナー、同じバルブロックス、同じカムローブを使用することも重要です。すべてのロッカーアームを前から後ろへ正しい順番で番号を付けます。1つ以上のロッカーが取り外された場合は、それらが同じカムローブに戻されていることを確認してください。混ぜないでください。
ジオメトリーを正しくする
次にロッカーアームの形状を観察しますが、写真に示すようなカットアウェイ・ラッシュパッドなしではできません。ロッカーアームのチップ半径の中心が、以前説明したように、バルブリフトのちょうど半分でバルブステムの中心線と一致するとき、ロッカーアームの形状は正しいとみなすことができます。この状態を実現するには、ラッシュパッドの厚さにわずかなばらつきが生じるかもしれませんが、それが実現すれば、バルブトレインの摩擦が減少するため、ある程度の「フリー」パワー（最高の種類！）が得られ、バルブガイドボアとバルブステムの摩耗率も低下します。残念ながら、ロッカーアームの形状は「目視」確認が必要であり、適切な方向を指す良い光だけでなく、ロッカーアームのチップとラッシュパッドの表面を注意深く検査して、その関係が正しいことを確認する必要があり、低倍率の拡大鏡が役立ちます。この確認には、ラッシュパッドとバルブステムの中心線が同軸であると仮定しても安全です。ラッシュには両側に「耳」があるため、付属の写真のようにすることをお勧めします。耳を研磨して、カットアウェイリテーナーを使用すると、何が起こっているかを視覚化するのに役立ちます。
ここでバルブラッシュパッドに関連する点を述べる必要があります。当社のラッシュパッドはSAE 52100鋼製で、最高級のボールベアリングおよびローラーベアリングアセンブリと同じ材料で作られています。ラッシュパッドの熱処理仕様はロックウェル「C」スケールで52〜55です。非常に耐摩耗性に優れていると同時に、過度に脆くなることなく非常に靭性があります。最終機械加工後、パッドは100%マグナフラックス検査されます。当社のカムシャフトアセンブリに付属するラッシュパッドは、次の基準で厚さが選択されています。(1)特定のカムローブプロファイルに対してゼロバルブラッシュで、カムローブ接触パッチがロッカーアームパッドのできるだけ中心に位置すること、(2)新しいシリンダーヘッドと新しいバルブに基づいていること。
これは、バルブシートとバルブフェースを研磨し、バルブラッシュを適切に設定すると、ラッシュパッドは供給時よりもわずかに薄くなるはずであることを意味します。ただし、これらのパッドはある程度機械加工可能です。熱処理プロセスは「スルー」熱処理であり、「ケース」ではありません。つまり、外側の表面と同じように、中心部でもロックウェル「C」スケールで1ポイント以内です。これは、金属を追加するよりも除去する方がはるかに簡単であるため、何かをいじることができることを意味します。Lシリーズバルブトレインでのルーズシムの使用は厳禁です。これらのラッシュパッドは、超硬切削工具を使用して旋盤で機械加工できます。簡単ではありませんが、可能です。最良の方法は、バルブステムチップと接触する平らな表面を平面研削することです。まともな機械工場であれば平面研削盤はありますが、研削作業は大量のクーラントを使用して行うことを確認してください。「ドライ」で行うと、研削割れが発生したり、研削中のパッドの温度が、最も硬いはずの部分を焼きなまし（軟化）させるのに十分な高さになる可能性が非常に高いです。もちろん、供給されたラッシュパッドが厚すぎるまたは薄すぎる場合は交換しますが、正しいラッシュパッドの厚さ要件を知る必要があります。ロッカーアームの形状を正しくするためにラッシュパッドの厚さに大きなばらつきが必要な場合は、カムローブがロッカーパッドの一端から外れないことを確認するために、ロッカーアームパッド上のカムローブ接触パッチを再確認することが絶対に不可欠です。同時に両方の条件を満たすことができない場合、カムローブ接触パッチがロッカーパッドに正しく適合するようにすることが主要な行動となりますが、二次的に、ロッカーアームの形状への妥協を最小限に抑える必要があります。
このラッシュパッドのセットアップ手順が非常に簡単または迅速であると思われる場合でも、ラッシュパッドの厚さをわずか0.015インチ変更するだけで、接触領域がパッドから完全に移動する可能性があることを考慮してください。ロッカーアームが説明どおりに選択され、バルブステムの長さが均一化されている場合、ロッカーアームの形状とカムローブ接触パッチの調整は、1つのバルブに対してのみ実行すればよいでしょう。ロッカーアームの選択に選択性がなく、かつ/またはバルブステムの長さが均一化されていない場合、各バルブと各ロッカーアームを最適化するのに大変な苦労をすることになり、各バルブごとに異なる厚さのラッシュパッドを使用することになる可能性が非常に高く、これは慎重に避けるべき状態です。
ロッカーアーム比の「改善」
ロッカーパッドの接触パッチに十分な自由度がある場合、ロッカーアームの形状がその過程でひどく台無しにならない限り、ロッカーアーム比を少し「ごまかす」方法があります。これには、より薄いラッシュパッドを使用して、接触パッチをロッカーパッドのソケット端に近づけることが含まれます。接触パッチは、いずれの場合でもパッドの端から0.010インチ、好ましくは0.015インチよりも近づけてはいけませんが、接触パッチをロッカーのソケット端に近づけると、ロッカーアーム比がわずかに増加します。明らかに、この方法はロッカーアームの形状に悪影響を及ぼすため、極端に行ってはいけません。
1973年初頭、工場から新しいロッカーアームが登場し始めましたが、以前のものと区別する簡単な方法はありません。意図と目的としては、以前の「ツーピース」ロッカーと全く同じに見えます。しかし、そうではありません。チップ半径の中心がピボットから離れて（バルブの方へ）移動しました。これにより、より高いロッカー比を使用できるようになり、ピボットエンドが十分に持ち上げられるため、ロッカーアームとリテーナー間のほとんどの干渉問題が実質的に解消されます。以前のロッカーでは、カムの種類によっては比率を1.165対1まで調整できましたが、新しいものでは1.5438対1（1.8%の増加）に信頼できます。
バルブタイミングとバルブとピストンのクリアランスの確認
では、バルブタイミングの確認、そして賢く幸運であれば、同時にピストンとバルブのクリアランスの確認を行いましょう。都合の良いように1番シリンダーを使用し、吸気バルブアセンブリと排気バルブアセンブリ、および関連するすべての部品をシリンダーヘッドに取り付けます。各バルブのスプリングの代わりに軽い機械式燃料ポンプスプリングを使用します。カムシャフトスプロケットの1番穴にカムシャフトダウェルピンを挿入し、スプロケット固定ボルトを手で締めます。バルブラッシュをゼロに設定します。カムシャフトを回転させ、ダウェルピンが垂直にカムボルトの上にくるようにします。スプロケットの外縁に向かうタイミングマーク1は、前から見ると右側にあり、水平面から3歯上になります。この位置で、バルブは1番シリンダーの圧縮ストロークのTCピストン位置に対応し、両方のバルブが着座しています。1番ピストンの正確なTCは、以前に行われていない場合は、できるだけ正確に特定する必要があります。これは、「10分の1」（1/10,000インチ目盛り）で読み取れるダイヤルゲージで最も正確に決定できます。トップセンターを特定するいわゆる「ポジティブストップ」方法は推奨されません。ストップは通常十分にポジティブではなく、ピストンピンが純正ピストンなどのピストン内でオフセットされている場合、トップセンターの両側でピストン運動曲線が同じではないため、正確なトップセンターは正確ではなく、クランクシャフト度数で1度以上ずれる可能性があります。正確にしたいのです。目盛り付きクランクシャフトダンパーまたは度数ホイールをクランクシャフトの先端にボルトで固定するか、目盛り付きリムのあるフライホイールをクランクシャフトの後ろにボルトで固定し、ダイヤルゲージを使って何度も回転させて、それが繰り返し正確であることを確認し、ピストンを正確なトップセンターに置いたまま、ポインターも正確なトップセンターを示すように調整します。1番ピストンが圧縮ストロークのTCにあるとき、クランクシャフトキーはクランクシャフト先端の上側に垂直になり、クランクスプロケットのタイミングマークは前から見ると右側にあり、水平面から約半歯下になります。
クランクシャフトやカムシャフトを動かさずに、最終的な組み立てで使用するのと全く同じタイプで、使用済みだが使用可能なヘッドガスケットを使用してシリンダーヘッドを取り付けます。ガスケットは自身のスペースを占めるために必要です。そうしないと、チェーンテンショナーがカムシャフトを遅らせてしまう可能性があります。シリンダーヘッドボルトを段階的に50ポンドフィートを超えないように締めます。カムシャフトスプロケットを取り外し、タイミングチェーンを取り付けます。頑張ってください！この長いものは、想像以上に引っかかったり、詰まったり、絡まったりする方法がたくさんあります。さて、チェーンの短い側には2つの明るい（またはマーキングされた）リンク（数えてください）があります。チェーンを垂直に持ち、明るい（またはマーキングされた）リンクは右側になければならず、チェーンとエンジンを前から見たときに前を向いている必要があります。下側の明るい（またはマーキングされた）リンクは右側になければならず、チェーンとエンジンを前から見たときに前を向いている必要があります。下側の明るい（またはマーキングされた）リンクはタイミングマークのあるクランクスプロケットの歯に噛み合っていなければならず、上側の明るい（またはマーキングされた）リンクはカムシャフトスプロケットの1番タイミングマークの歯に噛み合っていなければなりません。この混乱が解消されたら、カムシャフトスプロケットを再取り付けし、カムシャフトダウェルピンがスプロケットのピンホール1に噛み合っていることを確認し、スプロケットボルトをかなりしっかりと締めます。何も動かさずに、チェーンの取り付けを再確認し、明るい（またはマーキングされた）リンクがクランクとカムの両方で適切なスプロケットの歯に噛み合っていることを確認します。この時点でどちらかの方向に1歯以上ずれていてはいけません。1歯はクランクシャフトで18度であり、可能な限り広い許容範囲でもその程度の誤差をカバーするには十分ではありません。
すべてがOKであるか、そのように見える場合、ダイヤルインジケータを1番吸気バルブのスプリングリテーナーに取り付け、インジケータスピンドルが両方の平面でバルブステムと平行であることを確認し、最大バルブリフトよりも大きな値にインジケータをプリロードします。クランクシャフトを通常の回転方向（前から見て時計回り）にゆっくりと優しく回します。わずかでも通常以上の回転抵抗がある場合は、S-T-O-P!!そして原因を調査してください。ピストンがシリンダーヘッドやガスケットに衝突する以外に、唯一の可能性はピストンがバルブに接触することです。したがって、スプリングリテーナーを押し下げて両方のバルブを動かします。これで、バルブスプリングの代わりに軽いスプリングを使用する理由が1つ分かりました。
（まだ）衝突がないと仮定して、ダイヤルインジケータが最大バルブリフトを示すまでクランクシャフトを回転させ、ポインターが指す位置で度数盤、ダンパー、またはフライホイールにマークを付けます。クランクシャフトを正確に1回転させ、同じマークに戻し、インジケータのダイヤルをゼロにします。次に、インジケータが0.025インチのバルブリフト、またはバルブタイミングの確認高さを示すまで、クランクシャフトを同じ方向にゆっくりと回転させます。これが吸気バルブ開口点であり、カムシャフトが非常に短い有効持続時間でない限り、TCより前のどこかの点で発生します。度数盤を読み取り、数値を記録します。再びピストンとバルブの衝突がないと仮定して、カムローブとロッカーアームを観察しながらクランクシャフトを回転させ続け、最大リフトを過ぎてカムの閉じ側を下降し、ダイヤルインジケータがバルブがゼロから0.025インチ、または正しい確認高さに達したことを示すまで続けます。これは吸気バルブ閉じ点を示し、BCを過ぎたどこかの点で発生します。度数盤を読み取り、数値を記録し、吸気バルブ開口点と吸気バルブ閉じ点に180度を加算して、吸気バルブ持続時間を算出します。バルブ開口点と閉じ点をカムのタイミングカードに示されているものと比較します。持続時間は±1クランクシャフト度の範囲内で、カードに記載されているとおりであるはずです。バルブ開口と閉じの数値に多少の不一致があるかもしれませんが、比較することで、バルブタイミングを修正するためにどれくらい、どの方向に進むべきか、かなり良いアイデアが得られます。数値を繰り返すことを確認するために、十分な回数手順を実行してから、ダイヤルインジケータを排気バルブに移し、操作を再度実行します。吸気開口点と閉じ点、および排気開口点と閉じ点が決定されたら、バルブタイミングを適切に配置するために行うべき修正措置の量と方向について、かなり良い解決策が得られます。
初期のチェックアウト中にピストンとバルブの接触が判明した場合は、正確なTCが特定された後、エンジンからピストンとコンロッドアセンブリを取り外すだけです。ピストンはバルブタイミングの確認やその後のバルブタイミングの修正には実際には必要ありません。通常の経過から、まずバルブタイミングを確認し、修正が必要であればバルブタイミングを修正し、その後にバルブタイミングが確定してからピストンをノッチングすることができます。
第13章
タイミング修正の方法
カムシャフトの指定された持続時間が282度であり、指定されたバルブタイミングが次の通りであると仮定します。吸気はBTC35度で開き、ABC67度で閉じます。排気はBBC71度で開き、ATC31度で閉じます。吸気開口点（BTC35度）を吸気閉じ点（ABC67度）に加えて、TCとBCの間を180度とすると、確かに持続時間は282度になります。同様に、排気開口点（BBC71度）を排気閉じ点（ATC31度）に加えて、TCとBCの間を180度とすると、これも持続時間は282度になります。指定されたタイミングを観察すると、カムシャフトは「スプリット」タイミング状態からカムシャフトで1度（クランクで2度）進められていることがわかります。この場合、「スプリット」タイミングは吸気が33-69、排気が69-33です。以前の変位角の教訓を実践し、吸気開口点（BTC35度）と排気閉じ点（ATC31度）を足し合わせます。オーバーラップ期間は66度で、これを282度の持続時間から減算し、2で割ると、変位角はカムシャフトで108度になります。
エンジンで、吸気バルブタイミングが31-71、排気が67-35になったと仮定します。持続時間は吸気も排気も全く同じ282度ですが、カムシャフトが本来の位置からクランクシャフトで4度（カムシャフトで2度）遅れていることがわかります。さて、どうすれば正しく修正できるでしょうか？これはほとんど簡単すぎます。以前にも述べましたが、カムシャフトスプロケットには3つの番号が振られたダウェルピン穴と、それに対応する3つの番号が振られたタイミングマークがあります。通常、新しいタイミングチェーンとスプロケットセットでは、カムダウェルピンは穴1に配置され、上部の明るい（またはマークされた）タイミングチェーンリンクはカムスプロケット歯1のタイミングマークに噛み合っている必要があります。明るい（またはマークされた）チェーンリンクを最初の組み立て時と同じように並べます。つまり、ピストンが圧縮ストロークの正確なトップセンターにある状態で、木のウェッジを使用してタイミングチェーンリンクを分離し、チェーンテンショナーのピストンとスプリングが脱落しないようにします。カムスプロケットを取り外し、カムシャフトダウェルピンを穴2に挿入し、カムシャフトが再びダウェルピンが垂直にカムの上に来るまで回転させます。これにより、タイミングマーク2がスプロケットのリムの近くに配置され、上部の明るい（またはマークされた）チェーンリンクがスプロケット歯2に噛み合うことができます。これにより、カムシャフトはクランクシャフトで約4度進められます。カムスプロケットボルトを交換し、木のウェッジを取り外し、バルブタイミングの調整を再度実行します。カムシャフトをクランクシャフトで4度進めると、吸気バルブタイミングは35-67、排気タイミングは71-31になるはずです。カムスプロケットの穴3にカムシャフトダウェルピンを挿入し、スプロケット歯3に上部の明るい（またはマークされた）チェーンリンクを噛み合わせると、カムシャフトはさらにクランクシャフトで4度ずつ進められますが、通常のチェーンとスプロケットの摩耗以外に遅らせる調整はありません。
しかし、バルブタイミングが最初から進みすぎていると仮定しましょう。例えば、吸気バルブタイミングが39-63、排気が75-27になったとします。これは、バルブタイミングが本来の位置からクランクシャフトで4度進んでいることを示しています。バルブタイミングを遅らせるための純正調整がなく、アフターマーケットのオフセット（偏心）カムシャフトスプロケットブッシングを使用する必要があります。これらはさまざまな目盛りで入手可能です。取り付けには、カムダウェルピン穴の1つをブッシングの外径よりも約0.001インチ小さく拡大する必要があります。ブッシングは両方向に機能します。ブッシングのオフセット側を反対方向に向けるだけで、カムシャフトを同じ量だけ進めたり遅らせたりすることができます。カムスプロケットのダウェルピン穴がオフセットブッシングとわずかな圧入になるように拡大されたら、まずブッシングをカムシャフトダウェルピンに配置し、次にカムシャフトの先端でスプロケットを動かし、ブッシングが拡大されたダウェルピン穴に入り始めるまで移動させます。柔らかいハンマーでスプロケットをブッシングの上に軽く叩き、スプロケットがカムシャフトの先端にぴったりと密着するまで入れます。
ブッシングのオフセット側が正しい方向を向いていることを絶対に確認してください。多くのエンジンが、オフセットブッシングが逆に取り付けられたために破損したり、ひどく損傷したりしています。カムシャフトを前から見て、ダウェルピンがボルト穴の上で垂直になっている場合、カムシャフトを遅らせるにはブッシングの薄い（オフセット）側が左を向いている必要があります。逆に、カムシャフトを進めるには、ブッシングの薄い（オフセット）側が右を向いている必要があります。また、ブッシングにクランクシャフト度またはカムシャフト度でマークまたはコードが付けられているかどうかを確認することも賢明です。違いがあります。カムシャフト5度はクランクシャフト10度に相当します。いずれにしても、オフセットブッシングを取り付けた後、バルブタイミングの修正の方向と量が正しいことを確認するために、バルブタイミングの調整を再度実行することが不可欠です。この分野でも他の分野と同様に、最善の方法は何も仮定せず、すべての詳細を自分で確認することです。これが確実な知識を得る唯一の方法であり、そうしないと、純粋な当て推量に多くのエネルギーを費やすことになります。
示されている任意のバルブタイミングの数値を置き換えることができ、エンジンで実際に得られたバルブタイミングの数値にできるだけ近づけるために、タイミングカードの数値をどのように調整できるかを決定するために同じ手順を適用できます。
バルブクリアランスのためのピストン加工
さて、ピストンについてです。なぜか不思議なことに、ほとんどの人は、バルブのリフト量を最大にすると、ピストンとバルブのクリアランスを確保するために、ピストンに大きな穴を開ける必要があると、パニックに陥ってしまいます。とんでもない！ほとんどのL型ダットサンカムシャフトでは、最大吸気バルブリフトは通常ATCで約102度から約110度、最大排気バルブリフトは通常BTCでほぼ同じ角度で発生します。ピストンがシリンダーボアの奥深くにあり、バルブが届かない状態で、一体どうすればバルブがピストンに絡みつくというのでしょうか？明白な答え：絡みつきません。バルブタイミングが正しければ、最大バルブリフト時にピストンとバルブの干渉の問題は単純に存在しないのです。問題は、サイクルのはるか初期に吸気バルブで、サイクルのはるか後期に排気バルブで発生します。考えてみてください：圧縮行程のTCを過ぎ、ピストンが動力を開始します。ピストンが動力行程のBCに到達する前に、排気バルブが開き始め、最大バルブリフトに達するまで開き続け、その後閉じ始めます。その間、ピストンはBCを通過し、排気行程で再びTCに向かって移動しています。TCの手前で、吸気バルブが開き始め、クランクシャフトが回転する間、つまりピストンが移動する間、吸気バルブとピストンは直接衝突コースにあります。破局を防ぐ唯一の要因は、ピストンが上死点に近づくと速度を落とすことです。その間、吸気バルブは開き続け、排気バルブはまだ閉じています。ピストンが排気行程のTCを通過し、吸気行程でBCに向かって移動する際、まず排気バルブがTCを過ぎたある時点で閉じ、吸気バルブはまだ開いています。その後、ピストンがBCに到達する前に、吸気バルブは最大リフトに達し、閉じ始めます。ピストンが吸気行程のBCを通過し、圧縮行程でTCに向かって移動する際、吸気バルブはBCを過ぎたある時点で閉じます。両方のバルブは圧縮行程の残り期間と動力行程の大部分の間閉じられ、その後排気バルブが再び開き、サイクルが繰り返されます。
では、バルブとピストンが最も接近するのはいつでしょうか？それはバルブオーバーラップ期間中で、排気行程の終わりと吸気行程の始まりに両方のバルブが開いている間です。排気行程のTCの手前では、ピストンは排気バルブを「追いかける」ように閉じていきますが、吸気バルブは前進するピストンに直接向かって開きます。したがって、一部の特殊なカムシャフトを除けば、吸気バルブは吸気行程のTCを過ぎた時点でピストンに最も接近し、排気バルブは排気行程のTCの手前でピストンに最も接近します。では、最悪の3つの条件を想定してみましょう。
1. 実際のピストンとバルブの接触。
2. ピストンに加工するバルブリセス（バルブ逃がし）の深さが不明。
3. ピストンに加工するバルブリセス（バルブ逃がし）の正しい位置が不明。
これらの条件は、純正のフラットトップピストンを備えたエンジンで発生する可能性があり、これらのピストンはバルブリリーフのために実際に機械加工することができます。過剰ではありませんが、いくつか、そしておそらく予想以上に機械加工可能です。ピストンとバルブのクリアランス要件を満たすには、アフターマーケットのピストンが必要になる場合があります。これらはほとんどが鍛造品で、バルブリリーフが装備されており、ピストンクラウンに十分な肉厚があるため、かなり深く沈めることができます。
どのバルブがピストンに接触し、どの点で接触するかを慎重に記録する必要があります。度数盤を注意深く観察して位置を特定し、同時にクランクシャフトをゆっくりと回し、接触するまで各ロッカーアームを押し下げます。両方のバルブがピストンに当たる場合、排気バルブは排気行程のBTCで最初に接触します。この点が見つかり記録されたら、排気ロッカーアームを取り外し、吸気バルブが吸気行程のATCでピストンに接触するまでクランクシャフトを回し続け、この点も記録します。これにより、2つの開始基準点が得られます。これらはピストンに逃げ加工が施された後に変化します。しかし、実際にピストンに逃げ加工を施すためには、正確なTCでこれを行う必要があります。
いずれにせよ、1番ピストンはピストンピンのオフセット（オフセットがある場合）が正しい方向を向くように正しく取り付けなければなりません。純正ピストンでは、オフセット側がエンジンを正面から見て左側に取り付けられる必要があります。ピストンが正確な上死点になるまでクランクシャフトを回します。シリンダーヘッドから1番吸気バルブと排気バルブアセンブリを取り外します。バルブを2本のジャンクバルブ、できればサービスバルブより約1/8インチ大きい直径のバルブと交換します。これらのバルブが曲がっていなければ、状態は重要ではありません。バルブガイドの上部に近いステムの周りにマスキングテープを巻いて所定の位置に保持し、次に使用済みだが使用可能なヘッドガスケットを挟んでシリンダーヘッドをブロックに置き、1番シリンダーの周りのシリンダーヘッドボルトを取り付けて、かなりしっかりと締め付けます。いずれか、または両方のバルブヘッドが大きすぎて、ピストンの上部に接触する前にシリンダーボアに接触する場合は、シリンダーボアをクリアするようにバルブヘッドを平らに削りますが、バルブの下部セグメント（ピストンに最も近い領域）がまだ丸いようにバルブの向きを維持します。クランクが動いていないことを確認するために、度数盤を再確認します。吸気バルブステムからマスキングテープを剥がし、バルブヘッドがピストン上部に接触するまでバルブガイドに沿って下に落とします。バルブステムの先端をハンマーで1、2回叩きます。ピストンの上部に目に見える三日月形のへこみが残るほど強く叩きますが、バルブがピストンを突き破ったり、ピストンを損傷したりするほど強く叩かないでください。バルブステムの先端がガイドボアの奥深くに落ちすぎてハンマーで届かない場合は、1/4インチの平たいピンポンチを使ってバルブステムの先端に到達させ、ポンチをハンマーで叩きます。排気バルブでもこのプロセスを繰り返し、必要であればスパークプラグ穴から小さなドライバーを差し込んで、バルブが着座するまでバルブを上げ、バルブを所定の位置に保持するためにステムを再度テープで固定します。ピストンがボアから約1インチ下になるまでクランクを回し、次にスパークプラグ穴から小さな医療用プローブライトを挿入し、ハンマー作業を観察します。三日月形のへこみは、ピストン上部に必要なバルブリリーフの正確な位置を特定できるほど明確でなければなりません。そうでない場合は、ピストンが再び正確なTCになるまでクランクを回し、もう一度ハンマーで叩きます。バルブヘッドの外径が鋭利であれば、目に見えるマークを残すのに必要な労力が少なく、ピストンを損傷する可能性を減らすのに役立ちます。すべてがうまくいけば、シリンダーヘッドとバルブを取り外し、ピストンとコンロッドアセンブリを取り外し、ピストンからピストンピンを取り外します。次に、ブリッジポートまたは同様の縦型フライス盤と、ピストンを歪ませたり潰したりすることなくリングベルト領域でしっかりと保持できる適切なクランプ装置を備えた親切な機械工場に向かいます。ピストンをマークするために使用したバルブがサービスバルブよりも1/8インチ大きかった場合、ピストンにバルブリリーフを形成するカッターは同じ直径で、外縁に0.060インチの半径を持つ必要があります。最初に、ピストンをマークするために使用したバルブは、ハンマー作業中にバルブが曲がっていなければ、ピストン内のマークをフライス盤のスピンドルと位置合わせするためにフライス盤スピンドルで使用できます。純正ピストン、またはオフセットピストンピンボアを備えた他のピストンをバルブリリーフで改造する場合、ピストンピンボアからクランプ治具にピストンを配置して、間違った側でピストンを削るのを防ぐ必要があります。灰皿の予備のセットは必要ありません。バルブステムとシリンダーボアの中心線の交差によって形成される角度は名目上12度であるため、クランプ治具またはフライス盤スピンドルは、この角度で固定する必要があります。角度はシリンダーヘッドによって若干異なる場合がありますが、12度という数値が開始点です。
純正ピストンのピストンクラウンは、ピストン中心部で約5/16インチの厚さがあり、外側に向かってわずかに厚くなっています。これは、各リリーフの底部に少なくとも0.060インチの半径がある場合に限り、純正ピストンをピストンクラウンの上面から0.125インチの深さまでバルブリリーフのために安全に機械加工できることを意味します。これにより、最も薄い点で約3/16インチの名目上のクラウン厚さが残ります。もちろん、これはリリーフの底部です。クラウン厚さは、リリーフがピストンの上面に近づくにつれて増加します。通常、残りの3/16インチのクラウン厚さは、純正ピストンを使用するあらゆる用途に十分です。5/16インチの総クラウン厚さは平均値であることに注意する必要があります。この領域のピストンは他のピストンよりも薄い場合があるため、ピストンを任意に1/8インチ削って、後で（苦労して）1/8インチが多すぎたことを知る前に、慎重に測定することをお勧めします。
ピストンをマーキングするために1/8インチ大きい直径のバルブを使用する目的は明らかであるべきです。まず、この方法は各バルブリリーフに0.060インチの半径を許容し、この半径は最小限と見なされるべきであり、通常、サービスバルブが半径のどの部分にも接触するのを防ぎます。より大きな直径のカッターを使用してバルブリリーフを形成する場合、カッターのコーナー半径は比例して増加させる必要があります。例：直径が1/4インチ大きいカッターを使用してバルブリリーフを機械加工する場合、カッターのコーナー半径を0.060インチから0.120インチに増やします。バルブリリーフのコーナー半径は非常に重要です。なぜなら、特にピストンが機能しなければならない高温下で、ピストンに応力集中を生じさせる可能性を減らすからです。ピストンリリーフの鋭いコーナーはO-U-Tなので、考えないでください。バルブの端が半径に干渉しない限り、コーナー半径を大きくするほど良いです。おそらく本当に必要とされるよりも大きいと思われるサイズのバルブリリーフは、バルブ周りの追加のスペースを提供し、呼吸を改善します。覚えていますか？バルブ周りのたくさんのスペース？さらに、特大のリリーフは、ピストン内のリリーフに対するシリンダーヘッド内のバルブの位置のわずかな変動に対応します。一部のアフターマーケットピストンは、バルブリリーフの位置、サイズ、深さの精度について疑問を残すため、それらにも「マークして機械加工」プロセスを便利に適用する必要があります。
もしあなたが根っからのDIY派で、数ドルを節約したい、そして時間がいくらでもあるというのなら、同じ結果を以下の方法で達成できます。3/16インチ角の空冷焼き入れ工具鋼の短い棒を使い、レーキ角、逃げ角、コーナー半径などを考慮して、切削工具を研磨してサイズと形状を整えます。この作業を慎重に行ったら、刃先を砥石で仕上げ、ジャンクだがまっすぐなバルブのヘッドにカッターを銀ろう付けします。このとき、サービスバルブが半径をクリアできるよう、半径付きの端がバルブヘッドから十分はみ出すようにします。切削刃はバルブの中心からカッターの端まで1つだけでよいため、切削刃の反対側の端は、ピストンに接触しないように逃げ加工が必要です。銀ろう付けによってカッターが臨界温度に達したら、空気中で冷却させると、この作業に十分な硬度が得られます。このカッターは2つ必要です。1つは吸気バルブリリーフ用、もう1つは排気バルブリリーフ用です。刃先自体は、目視でできるだけバルブヘッドの中心に近く配置する必要があります。そうしないと、リリーフの表面仕上げが滑らかにならない可能性があります。すべてのピストンを取り付け、オフセットピストンピンボアが正しい方向を向いていることを確認します。1番ピストンを正確な上死点にし、それぞれのバルブガイドにカッターを取り付け、カッターを燃焼室のスパークプラグ側に向け、シリンダーヘッドをそっと載せます（ただし、まだボルトは締めないでください）。カッターステムを手で回して、ピストンをクリアすることを確認します。もしカッターがシリンダーボアの端に引っかかるようなら、運が悪かったとしか言えません。バルブリリーフは、ピストンをシリンダーブロックから取り外した状態でピストンに機械加工する必要があります。通常、これは最大のバルブヘッド径でしか発生しませんが、次に大きなバルブヘッドサイズでも発生する可能性があります。カッターがボアの端をクリアするなら、ヘッドをボルトで固定します。
ここでは注意が必要です。排気バルブ用の吸気バルブサイズの逃げは望ましくありません。あるいは、もっと笑えないことに、吸気バルブ用の排気バルブサイズの逃げは望ましくありません。吸気バルブが収まらないからです。そして、両方のカッターを同時に使用しようとしないでください。それらは互いに重なり合います。正しいサイズであればそうあるべきです。
絡まりがなければ、シリンダーヘッド内のバルブスプリングシートに小さな点を印します。カッターを回し、バルブステムの先端がバルブガイドボアから最大限突き出るようにします。デプスゲージを使って、バルブステムの先端からバルブスプリングポケットのマークまでのこの測定を行います。これは、定規で測ったり、当て推量をする時ではありません。スパークプラグ穴から覗いてカッターの位置を確認します。
第13章
バルブクリアランスのためのピストン改造（続き）
切削刃は、ピストンの奥側で、クランクシャフト軸に垂直な平面でピストンに接触する必要があります。すべてが順調であれば、バルブステムを3/8インチ以上の電動ハンドドリルにチャックし、バルブステムガイドボアに潤滑油をたっぷりと注ぎ、ドリルを起動して、0.030〜0.040インチを超えない程度の軽い切削を行います。バルブステムからチャックを解放し、このカッター位置（カッターは新しく形成されたバルブリリーフ内にある必要があります）を確認し、デプスゲージで切削深さを確認し、最初の数値から最後の数値を引きます。切削を行う際には、ドリルを無理に押し下げないでください。これは断続切削であり、送り速度は非常にゆっくりでなければなりません。エンジンが始動する前にバルブガイドボアを摩耗させる必要はないので、潤滑剤でバルブガイドボアを頻繁に再供給するために頻繁に停止する必要があります。
初期にピストンとバルブの接触があったと仮定すると、最初の軽い切削では深さが足りないため、リリーフの深さが0.085〜0.090インチになるまでゆっくり慎重に進めます。もちろん、これは非常にゆっくりとしたプロセスなので、あまり選択肢はありません。切削作業が「進行中」と笑いながら呼ぶ状態にある間は、ピストンを動かさないでください。なぜなら、できた切り屑の一部がピストンとシリンダーボアの間に挟まり、ピストンが傷つく可能性があるからです。時々ヘッドを取り外して切り屑を吹き飛ばし、自分の手作業を賞賛し、砥石で切削工具を研磨します。加工された領域の表面仕上げの品質を観察します。もしギザギザしているなら、工具を研磨する必要があり、工具のレーキ角と逃げ角を変更する必要があるかもしれません。チャタリングマークは別の話です。シングルリップカッターと断続切削では、非常に頑固になる可能性があります。もし状態が良好であれば、カッターを交換し、同じシリンダーのもう一方のバルブにも同じことを行い、同じ0.085〜0.090インチの深さにします。
次に、ピストンとバルブのクリアランスチェックです。ヘッドを取り外し、切り屑を吹き飛ばし、ヘッドとブロックのガスケット面、およびヘッドガスケットの両面を清掃します。残りの切り屑を清掃するためにピストンを取り外し、ピストンを再取り付けしますが、クランクピンやロッドベアリングの半分、またはロッドとキャップの合わせ面に切り屑がないことを確認してください。ヘッドから切削工具を取り外し、サービスバルブアセンブリを取り付けます。このときも、バルブスプリングの代わりに燃料ポンプスプリングを使用します。ヘッドガスケットとヘッドを取り付け、ヘッドボルトをかなりしっかりと締め付けます。タイミングチェーンとカムスプロケットを取り付け、カムシャフトダウエルピンがスプロケットの正しいピン穴に係合していること、スプロケットピン穴の番号がスプロケット歯の番号と一致していること、そして最後に、明るい（またはマークされた）タイミングチェーンリンクがクランクとカムの正しいスプロケット歯をまたいでいることを確認します。カムスプロケット固定ボルトをかなりしっかりと締め付けます。バルブラッシュパッドとロッカーアームを取り付け、バルブラッシュをゼロに設定し、以前に説明したように、1番吸気バルブのスプリングリテーナーにダイヤルゲージを取り付けます。木製のチェーンウェッジを取り外します。これがあるとクランク回転が難しくなります。さて、経験、練習、そして何も変わっていないことを確認するために、吸気バルブのバルブタイミングチェックを実行します。クランクを回し、ピストンが吸気行程の上死点を通過するとき、特に初期にピストンと吸気バルブの接触があった場合は、非常にゆっくりと進みます。クランク回転に通常の抵抗以外の抵抗が感じられたら、S-T-O-P!!ロッカーアームを押し下げて吸気バルブをさらに開こうとし、ダイヤルゲージを観察します。ゲージが動かない場合は、クランクを数度逆回転させてもう一度試してから、通常の方向にクランクを回し、吸気ロッカーアームを優しくしっかりと押し下げながら、ダイヤルゲージを常に観察してゆっくりと近づけます。この計器がピストンとバルブのクリアランスがわずか0.001〜0.002インチであることを示したら、停止して再考します。
状況は微妙になります。バルブタイミングが正しく、吸気バルブの逃げが適切に配置され、正しいサイズであり、その深さが0.085〜0.090インチであり、実際のピストンと吸気バルブの接触がまだ存在し、かつ純正ピストンが使用されている場合、ある要因がその醜い姿を大きくはっきりと示します。それは、この特定の用途には純正ピストンかカムシャフト（あるいはその両方）が不適切だということです。十分なピストンとバルブのクリアランスを確保できる前に、ピストンクラウンを2か所貫通してしまうでしょう。これはあなたの選択と決断です。予算重視の作業や、ストリートまたはデュアルパーパス車両、あるいは特殊な規則書にある特殊な規則であれば、あまり代替策はありません。純正ピストンを維持し、より有効作用角の短い、またはバルブ作用が穏やかなカムシャフト、あるいはその両方に交換してください。ほとんどのカムシャフトメーカーは、出荷費用を除いて、カムシャフトと関連部品をほとんどまたは無料で交換してくれます。ただし、すべての部品が実際に動作するエンジンで使用されていないことを示す必要があります。または、アフターマーケットピストンを使用してください。これらは、問題をそこで解決するのに十分な深さのバルブ逃げが装備されている場合があります。そうでない場合は、同じパドルがない同じ川で立ち往生することになりますが、別のカヌーで、ピストンとバルブのクリアランスはいくつかあるが、安全には十分ではありません。ほとんどのアフターマーケットピストンの利点は、まず第一にかなり深いバルブ逃げがあり、追加のクラウン厚さのために、逃げをより深く安全に簡単にできることです。
そこで、もう一つの可能性を検討するために、少し後戻りしましょう。ピストンとバルブが最初に接触しなかったと仮定しますが、存在するクリアランスでは不十分な場合があります。バルブタイミングがチェックされ、必要に応じて修正された後、1番ピストンを圧縮行程の上死点に置き、ダイヤルインジケーターを1番吸気スプリングリテーナーに取り付け、全バルブリフトよりも少し大きく予圧し、バルブクリアランスをゼロにし、カムローブがカムローブのヒールの中央にある状態でインジケーターダイヤルをゼロに設定します。クランクを約350度、またはピストンが上死点に約10度近づくまで回転させ、再びロッカーアームを押し下げます。ピストンと吸気バルブのクリアランスが約0.100インチになるまでこれを繰り返し、その後、クランク回転増分を5度に減らし、ロッカーアームを各停止位置でピストンに接触するまで押し下げます。どこかの時点で、インジケーターに示されるように、毎回ピストンと吸気バルブのクリアランスが測定されます。ある時点で、ピストンはバルブに最も近づきます。この時点で、ロッカーアームを押し下げ、バルブがピストンに3、4回接触するまで押し下げ、エラーがないことを確認するためにインジケーターを注意深く観察します。ロッカーアームを放し、インジケーターダイヤルをゼロに設定し、ロッカーアームをさらに3、4回押し下げ、ピストンとバルブのクリアランスをゼロ点からインジケーターで直接読み取ります。最小ピストンと吸気バルブのクリアランスが0.065インチであるとします。必要な最小0.0900インチを得るには、吸気バルブのリリーフを0.025インチ深くする必要があります。ほとんどのアフターマーケットピストンでは問題ありません。バルブリリーフが0.085から0.090インチの深さに以前に修正された純正ピストンでは、通常問題ありません。それ以上では不安定になりますが、これは妥当な数値です。これらの測定を行う際には、バルブクリアランスを考慮しないのが最善です。バルブクリアランスは、エンジン過回転損傷に対する比較的小さいながらも追加の「クッション」として、いつか非常に貴重なものになる可能性があります。
今やるべきことは、排気バルブについても同じことを行うことですが、ピストンと排気バルブのクリアランスを最低0.100インチにする必要があります。吸気バルブと排気バルブの間に0.010インチの追加クリアランスがあることはあまり大きくないように思えますが、場合によっては十分ではないこともあります。しかし、前述のように、カムシャフトはエンジン速度の関数として、またスプロケットとチェーンの通常の摩耗の関数として、それ自体を遅延させます。そして、カムシャフトが徐々に、突然、または何らかの形で遅延すると、ピストンと排気バルブのクリアランスは減少し、ピストンと吸気バルブのクリアランスは増加します。
ピストン鋳造または鍛造が許せば、吸気バルブと排気バルブのリリーフは一直線に結合され、リリーフ間の「スカラップ」を排除して、非常に高いエンジン回転数でのオーバーラップ期間中の吸気を改善する必要があります。これは、最大深さ（約0.125インチ）までリリーフされた純正ピストンには推奨されません。最後に、ピストン上面と各バルブリリーフの深い側の交差点に半径を研磨する必要があります。
DIYの皆さんが自分でやることにうんざりしたら、(アフターマーケットのみの) ピストンを製造元に送り返し、バルブリリーフの深さ、直径、底部コーナー半径、上部コーナー半径など、必要な修正について明確な指示を与えてください。彼らはそれを好まないかもしれませんが、おそらくわずかな (?) 料金でやってくれるでしょう。もし製造元が何か難癖をつけるようでしたら、ピストンをまとめて次の住所に送ってください。Smith Brothers' Manufacturing Company (プッシュロッドを作っている会社です。プッシュロッドを覚えていますか？) c/o Hank Smith, 1201 North Azusa Canyon Road, West Covina, Calif. 91790 (213) 338-8026)。ハンクに同じ指示を与えれば、彼は迅速かつ正確に、通常はピストンあたり約5.00ドル以下でそれを行ってくれるでしょう。スミス兄弟は純正ピストンも加工しますが、その場合はサンプルとなるマークされたピストン、ピストンをマークするために使用したバルブ、およびそれらのサービスバルブに対する直径の関係を供給する必要があります。オフセットピストンピンボアが逆にならないように、各ピストンに「フロント」と正しくマークすることを確実にしてください。ピストン上面からのバルブリリーフの必要な深さ、希望するリリーフの平面図と断面スケッチ、バルブからシリンダーボアへの12度の角度、そして最後に非常に重要なこととして、Lシリーズのすべてのシリンダーヘッドの中心でバルブのシーケンスが反転しているため、前から後ろへのシリンダーヘッドダウンのバルブシーケンスのスケッチを含めてください。すべてのピストンに番号を付け、各ピストンの上面にフェルトマーキングペンで吸気または排気リリーフを記載するのが良い計画です。ピストンが再加工された後、誰も間違いを犯していないことを確認するために、ピストンと両方のバルブクリアランスを再確認することが不可欠です。今頃、エンジンにジッパーが付いていればよかったと思うかもしれません。面倒ですが、必要な作業です。今回唯一異なる点は、ピストンとバルブのクリアランスチェックをすべてのピストンとすべてのバルブについて、ダイヤルインジケーターで直接読み取り値を得るために記述された方法で実行する必要があることです。「プラス」公差は問題ありませんが、「マイナス」公差は、約0.005インチを超えない限り許容されます。
もうすぐです
これで万事良好であれば、エンジンの下半分を組み付けて蓋をすることができます。次にシリンダーヘッドを組み付けますが、今回は実際のバルブスプリングとサービスバルブ、ラッシュパッド、それぞれのバルブに正しく番号付けされたロッカーアーム、そして「ねずみ捕り」ロッカーアームスプリングを使用します。
次に、カムシャフトスプロケット固定ボルトについて考えてみましょう。これらは時々非常に厄介な振る舞いをし、緩んだり、完全に外れたりすることがあります。どちらの場合も、カムシャフトスプロケットがカムのノーズから外れてしまいます。この時点で、あなたの世界は多くの即時の問題で満たされるでしょう。L-16およびL-18エンジンの場合、自己緩みボルトの謎は、すべての4気筒エンジン構成に固有の二次振動によって引き起こされます。L-24の場合、同じ効果は、より長い6気筒クランクシャフトのねじり振動が、タイミングチェーンによってクランクシャフトからカムシャフトに伝達されることによってより引き起こされます。ここでいくつかの予防策を講じることで、エンジンを救うことができます。まず、カムシャフトのノーズにあるネジ穴をラッカーシンナーとブラシでこすり洗いし、圧縮空気で完全にきれいにして乾燥させます。ボルト自体についても同様です。次に、ボルトがネジ穴の底に「底付き」しないことを確認します。新しいスプリットタイプのロックワッシャーをボルトの頭に置き、次に燃料ポンプ偏心平ワッシャーアセンブリを置きます。ボルトのネジ山にLoctiteを数滴たらし、均一に塗布されていることを確認します。ボルトを取り付け、70ポンドフィートのトルクで締め付けます。マニュアルには43-1/2ポンドフィートとありますが、70の方が良い数値です。これで固定されるはずですが、緩む過程にないことを確認するために、時々トルクを再確認してください。
ストックの燃料ポンプをレーシングエンジン用の大容量電動燃料ポンプに交換する場合、より確実な固定を行うことができます。この場合、燃料ポンプエキセントリックは不要であり、同じくらいの厚さの鋼製平ワッシャーに交換して取り外すべきです。上記すべてを実行しますが、ボルトヘッドに直径0.060インチのステンレススチール製セーフティワイヤーを通すための穴を開けます。ロックワッシャーとLoctiteを忘れないでください。」ボルトを70ポンドフィートのトルクで締め付け、その後、ボルトが緩まないように、承認された航空機方式でボルトヘッドをカムスプロケットのスポークの1つにしっかりとセーフティワイヤーで固定します。次に、フロントエンジンカバーの燃料ポンプ開口部を塞ぐためのプレートを作成し、プレートとフロントカバーの間に燃料ポンプガスケットを挟んでボルトで固定し、この部分でのオイル漏れを防ぎます。
シリンダーヘッドの組み立てが完了したら、新しいシリンダーヘッドガスケットと（できれば）マグナフラックス検査済みの新しいシリンダーヘッドボルトを使用してヘッドを取り付けます。言うまでもなく、クランクシャフトとカムシャフトは最初に正しく配置されている必要があります。そして、チェーンリンクとスプロケットの戦いを再びすることになるでしょう。ブロックのボルト穴は、適切な底抜きタップで清掃し、圧縮空気で穴をきれいに乾燥させる必要があります。シリンダーヘッドとボルトヘッドの間に新しい硬化平ワッシャーを取り付けます。
練習のため、またチェーンとスプロケットが正しく取り付けられていることを確認するため、そして全バルブスプリング荷重によって何が失われたかを知るために、バルブタイミングチェックを再度実行します。願わくば、エンジンが最初に始動する「大いなる日」の前に最後となることを願います。有効デュレーションは数度失われ、カムシャフトは前回のバルブタイミングチェックの数値よりもわずかに遅れているように見えるかもしれません。わずかな量であれば心配する必要はありません。近いうちにカムシャフトを進角させる必要があるでしょう。いずれかの方向に大量である場合、何かが誤って取り付けられているため、さらに進む前に不一致の原因を追跡して修正する必要があります。
第15章
バルブクリアランスの調整
次に、バルブクリアランスです。これには非常に良い方法があり、最初は最も時間がかかりますが、その後のバルブクリアランス調整は迅速、簡単、かつ正確に行うことができます。まず、ダイヤルインジケーターをバルブスプリングリテーナーに取り付けて、1番吸気バルブの最大リフトを見つけ、ポインターが向いているリムの場所に、細いネイルポリッシュのストライプまたは対照的な塗料を使用して、クランクシャフトダンパーに永続的なマークを付けます。次に、クランクシャフトを正確に1回転させ、同じマークに戻します。これにより、ロッカーアームパッドが1番吸気バルブのカムローブのヒールの中央に接触します。1番排気バルブについてもこのプロセスを繰り返しますが、異なる色のネイルポリッシュまたは塗料を使用します。次に、点火順序に従って、残りのバルブについても同じことを行います。L-16およびL-18エンジンの場合、クランクシャフトでは各マークが繰り返されますが、クランクとカムの間で2対1の減速があるため、カムシャフトでは繰り返されないため、吸気用に2つのストライプ、排気用に3つのストライプが表示されます。その後のバルブクリアランス調整では、1番シリンダーから開始し、点火順序に従ってクランクシャフトダンパーのマークをたどるだけで、すべてのバルブのバルブクリアランスが調整されます。ダイヤルインジケーターを再度使用する必要はありませんが、最初はダンパーのストライプが正しく配置されていることを確認することが不可欠です。カムシャフトを数度進角または遅角させても影響はないため、ダンパーの元のストライプを使用できます。「冷間」バルブクリアランス、つまりエンジンアセンブリが室温である場合、指定された「熱間」バルブクリアランスよりも0.001〜0.002インチきつく設定する必要があります。熱間クリアランス調整は、エンジンの冷却水とオイル温度が最大レベルまたはその近くで安定している、十分に熱い状態で行う必要があります。熱いエンジンオイルに溺れるという考えにマゾヒスティックな魅力がある場合を除き、エンジンが作動している状態で熱間バルブクリアランス調整を試みないでください。このため、熱間バルブクリアランス調整は、エンジン温度レベルが大幅に変化する前に迅速に行う必要があります。
バルブクリアランス調整は、冷間・熱間を問わず、ゲージブレードの両面が平らで滑らかになるように、慎重かつ正確に行う必要があります。通常、クリアランス調整はカムローブとロッカーアームパッドの間で行われます。したがって、この時点での誤差は、ロッカーアームのバルブ端でのロッカーアーム比の関数として増幅されます。より正確な方法は、ロッカーアームチップとバルブラッシュパッドの間でバルブクリアランスを測定することですが、これは、標準幅のフィーラーゲージブレードを幅3/8インチ以下に狭めて、ブレードがラッシュパッドのスロットに収まるようにすることを意味します。この場合、ロッカーアーム比を考慮に入れる必要があります。指定されたバルブクリアランスが吸気側0.012インチ、排気側0.014インチの場合。この方法は、より一貫して正確であるため、また調整における誤差が乗算の対象とならないため、推奨されます。
始動！ — 慎重に！
おそらく、すべてのシステムは現在機能しており、「Go」の状態でしょう。さあ、行きましょう！最初はゆっくりと、すべてが正しいことを確認してください。空燃比を調整し（「リーンでクリーン」）、これにはアイドル混合気、アクセラレーターポンプ（もしあれば）などが含まれます。通常、比較的穏やかなカムシャフトは、キャブレターのメイン計量ジェットや計量ロッドの変更を必要としません。最初に全点火進角をあまりかけすぎないでください。特に圧縮比がかなり高いエンジンの場合：オープンエキゾーストシステムでは、クランクシャフト度で32〜34度の全点火進角が安全で控えめであると考えられ、クランク度で36度の全進角が最適ですが、「最適」は個々のエンジンによってわずかに異なります。ペストの流行のように、ノッキングを避けてください。全点火進角だけではレースに勝てないことを忘れないでください。おそらく逆でしょう。この段階では、保守的である方が賢明な選択です。
燃費は重要です
目立つ場所に設置された正確な燃圧計は、特にエンジンに負荷がかかり、その負荷が長時間続く高ギアでのエンジン回転数範囲の上限において、燃料供給システムが適切であるかどうかを判断する上で貴重な測定器となります。燃圧がゼロに近づくようであれば、運を試すようなことはせず、エンジンを停止させ、既存の燃料ポンプを廃棄し、エンジンの最大出力回転数範囲またはそれ以上で必要な燃料量を超える燃料を供給できる燃料供給システムを設置する必要があります。これには、適切な直径の燃料ラインと、予想される最大燃料流量要件をはるかに上回る容量の燃圧レギュレーターが含まれます。日立（S.U.）、ミクニ（ソレックス）、ウェーバーはすべて感圧式キャブレターであり、これは単なる燃圧の問題ではありません。キャブレターへの燃料供給量が少なくとも適切であるか、あるいはそれ以上である（これが望ましい状態です）場合、燃圧の変動は最小限に抑えられます。キャブレターへの燃料供給量が適切でない場合、燃圧はゼロに低下し、最終的にキャブレターは燃料切れとなり、壊滅的な結果を招く可能性があります。そして、この分野の状況が正しいか間違っているかを教えてくれる測定器は、優れた正確な燃圧計です。
燃圧計は、キャブレターのできるだけ近く、キャブレターと燃圧レギュレーターの間のメイン燃料供給ラインに接続する必要があります。一部の認可団体（National Hot Rod Associationなど）は、コックピット内の燃料ラインを許可しません。これは理にかなっていますが、燃圧計はエンジンコンパートメントの防火壁に取り付け、クリアランスのためにフードに切り込みを入れる必要があることを意味します。他のレース認可団体（NASCARなど）は電動燃料ポンプを許可しません。これも理にかなっています。事故が発生した場合、意識不明または半意識状態のドライバーが燃料ポンプやイグニッションスイッチを手探りで見つけることを期待することはできないからです。したがって、所属する団体の規則を知り、それらに沿って、十分すぎるほどの流量容量を持つ燃料供給システムを構築してください。
では、これらすべてがカムシャフトやバルブトレイン部品とどう関係しているのでしょうか？大いにあります！彼らの燃料供給システムが、実際には消耗した純正品よりもはるかに劣っていると、どれほど多くの愚か者に伝えようとしたか、そのたびに5セント硬貨が手に入ればよかったのにと思います。なぜなら、そのシステムではキャブレターに十分な量の燃料を供給できないからです。もちろん！十分な圧力はありますよ！すべてのキャブレターのフロートをフロートボウルの底に永久に沈めるほどの圧力はありますが、キャブレターが燃料切れになることなく車両をA地点からB地点に移動させるのに十分な燃料流量はありません。しかし、本当に非難されるべきはカムシャフトなのです。最高の出力ではありません。確かに。
適切な燃料供給システムであれば、メイン計量ジェットを2、3サイズ大きくするだけで、最高回転域で、濃厚でべとべとの空燃比で文字通りエンジンを窒息させることができます。これはあなたに教えてくれるはずです。
(1) そのような状態は、ジェットの変更だけで達成できること、そして
(2) 燃料供給システムは、ぎりぎりではあるものの、おそらく十分であること。
チューニングのヒント
では、いくつかの微調整データについて。Lシリーズのダットサンエンジンは、約200°F（約93℃）の持続的なエンジン冷却水温度で運転するのが好きです。アルミニウム製シリンダーヘッドを持つ他の液冷エンジンと同様に、かなり暖かい温度です。エンジン潤滑油の温度は、それよりわずかに低い、たとえば180〜190°F（約82〜88℃）であるべきです。さもなければ、オイルクーラー、より大きなサンプ容量、またはその両方が必要になる場合があります。通常の燃焼条件下では、エンジンオイル温度はエンジン冷却水温度よりも出力のより良い指標ですが、これはある程度までしか当てはまらないので、油を沸騰させようと夢中にならないでください。入手可能な最も冷たいスパークプラグを中心にエンジンをチューニングすることは推奨されません。なぜなら、本当に冷たいプラグが必要になったときに、どこにも行く場所がないからです。それに、空燃比、全点火進角などがデトネーションやプレイグニッションの可能性を排除すると仮定すれば、1〜2ステップ熱いプラグの方がエンジンはよりシャープで、より鮮明で、より応答性が高くなります。ダイナモメーターで運転されるエンジンにはかなり冷たいプラグが求められますが、ドラッグレース車両の同じエンジンではかなり熱いプラグを使用し、ロードレースやサーキットトラックのエンジンではその中間のプラグを使用すべきです。
エンジンが比較的濃い空燃比の状態に通常どのように反応するかを知る唯一の方法は、大量の点火時期進角とかなり熱いスパークプラグを要求することである。世の中の多くの人々は、エンジンからパワーアップを得るためには、燃料を大量に投入する必要があり、非常に濃い状態でないとパワーが出ないと固く信じている。彼らの思考プロセスは混乱している。明らかに、エンジンがパワーアップを示せば、より多くの燃料を消費するだろうが、エンジン運転中にすべてがクリーンで衛生的な状態であれば、比燃料消費率は通常同じ範囲にとどまるだろう。燃料としてガソリンを使用した場合、ブレーキ馬力あたりの燃料ポンドで表されるブレーキ比燃料消費率は、通常約0.50から約0.52（燃料ポンド/ブレーキ馬力/時）である。最高のエンジンは、燃料をより良く利用するため、比消費量が低い。これはおよそ12.5対1から約13.0対1の空燃比を表す。あまり明らかでない点は、ほとんどのキャブレターに固有のものである。これは、ほとんどのキャブレターが適度なパワーアップに必要な追加の空気と燃料を処理できるという事実だが、ある時点では、エンジンの追加の空気流量要求がキャブレターからの最適以上の燃料供給によって満たされるため、空燃比は徐々に濃くなる。したがって、特にエンジン速度範囲のトップエンド近くでは、適度なパワーアップがより希薄な空燃比を必要とすることと両立する可能性が十分にある。では、なぜエンジンが使用できず、望んでもいない余分な燃料で溺れさせようとするのか？ただし、エアスクープが誘導システムの一部であり、キャブレターのエアボックスなどに比較的冷たい空気を供給することを目的としている場合、車両が最高速度に近づくにつれてエンジンに利用できる追加の空気を活用するために、低速走行時にごくわずかに濃い状態の空燃比に1つか2つ妥協する必要があるかもしれない。
しかし、ほとんどのエアスクープは役に立たず、良いことよりも害を及ぼす。非常に優れたエアスクープ/キャブレターエアボックスシステムを設計し、実行するには、本当に知的で注意深い作業が必要だが、それが正しければ、いくつかの間違ったものを作る時間と労力は確かに価値がある。規則にもよるが、すべての車両がエアスクープ/エアボックスシステムという贅沢を許されているわけではないが、それが合法で許容されるのであれば、そうすべきである。優れたエアスクープ/エアボックスシステムは、いくつかのことを実行し、または実行しない。
(1) 二次空気源から遮断され、すべてのキャブレター空気を供給する。
(2) 加熱された空気源（ラジエーター、オイルクーラーなど）から可能な限り離れた位置に配置される。(3) すべてのスパークプラグとすべてのピストン冠が、あらゆる運転条件下で可能な限り同一に見えるように、シリンダー間の空燃比分布を均一化する。
(4) ロッカー、ソックス、ぼろきれ、ビール缶、その他のゴミを吸い込む可能性を排除するため、地上レベルより安全な場所に配置される。
(5) すべてのキャブレターに簡単にアクセスできる。
(6) キャブレターのエアホーンを横切って高速空気を送り、キャブレターから燃料が吸い上げられるのを防ぐ。
(7) 特に車両の最高速度に近づくにつれて、大幅なパワーアップをもたらす。
簡単そうに聞こえるか？試してみてほしい。適切なキャブレターエア供給システムは、最小エンジン速度がスタッガー-スタンプル-ラーチ範囲を十分に上回っていれば、さらに優れたトップエンドパワーのために、より長い有効持続時間を持つカムシャフトを示唆するかもしれない。
第十六章
トラックでの軽微な変更
さて、私たちはサーキットに到着し、(ほぼ)レースの準備ができていますが、エンジンが低回転域で十分なパワーを持っていないという兆候があります。これを迅速に解決するために何ができるでしょうか？いくつかの方法があります。キャブレターのベンチュリ径が大きすぎず、空燃比がエンジン回転域全体で「リーンかつクリーン」(黒煙や「ブルブル」がない)であり、既存の中間および最終減速比に固定されていると仮定すると、最も直接的なアプローチは、カムシャフトを数度進角させることです。Lシリーズのダットサンエンジンはこの処理に敏感で、良好な反応を示します。これは、吸気バルブを早く閉じるという単純な方法によって、低速および中速域のトルクを向上させます。ただし、吸気バルブの早期閉鎖によって低回転域でのトルク出力に有益な効果をもたらすためには、カムシャフト全体を進角させる必要があります。「数度」とは、エンジンが変更を認識できる程度にカムシャフトを進角させることですが、高回転域でのパフォーマンスレベルを低下させない程度にすることです。良い出発点は、カムをクランクシャフトで3度から5度(カムシャフトで1度半から2度半)進角させることです。おそらく、以前のアドバイスであるピストンとバルブのクリアランスを十分に確保するということは適切に受け入れられているでしょうから、この変更が行われた後も、ピストンと吸気バルブのクリアランスが危険なほど減少することはないでしょう。カムが確実に進角されていることを確認し、遅角されていないことを確認してください。これは、エンジンの正面から見たときに、カムシャフトが現在の位置に対して時計回りに動かされ、他のすべてはそのままの状態であることを意味します。
低速トルク出力を向上させるために行えるもう1つの変更は、吸気バルブクリアランスを0.004～0.006インチ、あるいはもう少し増やすことだが、この方法はカムシャフトを進角させるほど直接的ではない。ほとんどのカムローブプロファイルには、ランプがカムローブの側面と結合する前に、バルブクリアランスの適度な変更に対応できる十分な長さのクリアランスランプがある。ここに実用的な制限がいくつかある。クリアランスランプの長さと形状は、特定のカムローブプロファイルの最大安全エンジン回転数に直接影響するため、クリアランスランプがバイパスされるほどバルブクリアランスを増やすことはできない。これは、カムローブとロッカーパッドのインターフェース応力条件に非常に困難な状況をもたらす可能性があるからだ。もう1つの要因：バルブクリアランスを増やしすぎると、バルブクリアランスは吸気バルブの有効持続時間をわずかに短縮し、有効バルブオーバーラップをわずかに減少させることで低速トルクを向上させる。繰り返すが、エンジンが変更があったことを認識できる程度の変更を行い、それ以上ではパフォーマンスレベルを低下させたり、不必要なバルブトレインの損傷を引き起こしたりしないようにする。
もしこれで欠けているトルクの半分程度を回復できるなら、排気バルブクリアランスにも同じトリックを適用することで、通常、残りの半分も得ることができるだろう。ただし、ここでは同じ規模の改善を期待してはならない。エンジンは、有効排気持続時間のわずかな変化に対して、有効吸気における同様の変化ほど敏感ではないからである。また、同じ制限と注意点を遵守する必要がある。
世界には、可能な限り最速の車両速度やラップタイムのために、合計で、最大で、最後の最後までトップエンドの馬力が必要とされるレースはほとんどなく、そのようなレースコースもさらに少ない。これらには、デイトナ（ロードレースセクションを除く）のようなスーパートラック、タレデガ、ボンネビル（グレートホワイトダイノ）、ボートのフライングキロメートルタイムトライアル、そしてギアリングが適切であれば、オンタリオ、インディアナポリス、ル・マンなどが含まれるかもしれない。陸上または水上の大多数のレースコースには共通点がある。他のすべてが同じであれば、レースはエンジン性能レベルに関する限り、短距離、中距離、長距離のドラッグレースの連続となる。これは、エンジンと車両の両方が加速する能力を持たなければならないことを意味する。加速とは、エンジンがエンジン回転域全体で最高の働きをすることを強く、そして正しく示唆する言葉である。一定の、不変のエンジン速度で運転される高性能エンジンは存在しない。もしそうであれば、エンジンは固定されたエンジン速度で究極の出力を生み出すようにチューニングでき、他のすべての要素を完全に排除することができ、そうすることははるかに簡単だろう。代わりに、すべてのエンジンはエンジン回転域全体で動作しなければならない。時として、その範囲は非常に広くなければならず、これは柔軟性を要求する条件である。たとえ、作業範囲内の他の場所で必要な柔軟性を得るために、トップエンドで数馬力を犠牲にすることを意味してもである。そして柔軟性は、最大馬力よりもはるかに大きく、明確に組み合わせを意味する。
ドラッグレースとして認定される可能性が地球上で最も低い場所はボンネビルだが、それは真実である。実際にドラッグレースなのだ。車両は時速ゼロからスタートし、一定の距離内で最高速度に到達しなければならない。もしエンジンが、適切な組み合わせに不可欠な何らかの要因を欠いているために加速する能力がない（またこの言葉だ）ならば、それは時間の無駄である。なぜなら、そこは休暇にすら適した場所ではないからだ。初めてボンネビルに挑戦する競技者は、常にギア比が高すぎ、カムが過剰で、燃料が不足し、タイヤが間違っており、キャブレターが大きすぎ、ジェットが小さすぎ、高速での車両姿勢が間違っており、吸気システムが完全に不十分で、その場所の特殊性や偏屈さについて何も知らない状態でやってくる。さらに、彼はメートル法の工具箱を忘れているだろう。1週間後、彼はそのみじめな場所を、大量の破片、がらくたになった元レーシングカー、そして日焼け、脱水、栄養失調、高血圧、疲労、ショック、二日酔いなどの緊急病院が必要な状態で去っていく。しかし、それは楽しいレースの方法であり、たとえ自宅に置き忘れてきたとしても、適切な組み合わせを見つける1週間の機会を与えてくれる。そして、最高出力を得るためのチューニングの神秘についていくつかの洞察を与えてくれる。しかし、それはまだドラッグレースなのだ。
そのような稀なケースにおいて、特定の条件を満たすためにより良い最大出力が必要な場合は、ピーターからポールにお金を奪う必要があります。言い換えれば、エンジン速度範囲のトップエンドでより良い出力を得るために、低中速トルクを犠牲にすることです。予想されるように、正しいアプローチは低中速トルクを改善するためのアプローチとは全く逆です。つまり、カムシャフトを数度遅角させ、バルブクリアランスを減少させるか、その両方の満足できる組み合わせを行うべきです。カムシャフトを遅角させる際には注意が必要です。最初に推奨される最大量はクランクシャフトで3度（カムシャフトで1.5度）です。前述のように、高速エンジン回転数でのタイミングチェーンの遠心作用により、チェーンの状態によってはさらに1〜2クランクシャフト度、あるいはそれ以上の遅角が生じる可能性があります。もちろん、これはカムシャフトが遅角された後もピストンと排気バルブの適切なクリアランスがあることを前提としています。繰り返しますが、カムシャフトが正しい方向に動いていることを確認してください。カムシャフトを遅角させるには、エンジンの前面から見たときに、カムを反時計回りに希望の量だけ動かし、他のすべての関連部品はそのままにしておく必要があります。カムシャフトが遅角された後、バルブタイミングの確認とピストンと排気バルブのクリアランスの確認を徹底して行い、間違いがないことを確認することを強くお勧めします。この方向で比較的わずかな誤差があるだけでも、最悪の場合、曲がった排気バルブの山ができ、それはまともなペーパーウェイトにすらなりません。
バルブクリアランスを減少させることは、トップエンドのパワーをわずかに助けるが、この場合も、カムシャフトを遅角させるのが最も直接的な方法であり、より確実な結果が得られるだろう。バルブクリアランスを狭める際には、最初は0.002～0.004インチ以内に抑え、その後エンジンを十分に激しく運転し、停止させて、エンジンが最も熱くなるであろう温度で非常に迅速にバルブクリアランスを測定することが必要である。これは必要な予防措置である。なぜなら、バルブクリアランスが減少すると、有効作動時間が増加し、その機能として、バルブが着座している時間が短くなるため、バルブの熱をバルブシートに伝える時間が短くなるからである。その結果、バルブの作動温度がいくらか上昇し、それに伴ってバルブの熱膨張が増加し、さらにバルブクリアランスが減少する。明らかに、エンジン全体が融点に達していたとしても、ある程度のバルブクリアランスは必要である。チタン製およびステンレス製のバルブは、従来のバルブ鋼合金よりもバルブ作動温度の変化の影響を受けやすい。いずれにせよ、この分野では慎重に行い、最小限の実用的なバルブクリアランスの状態に徐々に近づけていくべきである。もしそうしない場合、バルブの熱膨張が予想以上に大きくなる可能性があり、それに加えて、収穫逓減の点がある。
パワーはどこで発生するのか？
完全に適切に改造されたダットサンL-16およびL-24の純粋なレースエンジンは、ピストン排気量1立方インチあたり1.90ブレーキ馬力（ピストン排気量1リットルあたり115ブレーキ馬力）を生産する能力がある。これらは平均的な数値であり、若干優れているものもあれば、それほど良くないものもある。1.90という数値は、このようなエンジンを他のダットサンだけでなく、多くの他メーカーのエンジンと競争力のあるものにするだろう。最大パワーは通常7,800～8,000RPMの範囲で達成され、ピークトルクは約6,500RPMで達成される。同様に改造されたL-18エンジンは、最大パワーを7,500～7,700RPMの範囲で達成し、最大トルクは約6,200RPMで達成される。平均比出力はやや低く、約1.87bhp/立方インチ（約114 bhp/リットル）である。L-18がL-16およびL-24を上回るのは、より広いトルク範囲とより優れた比トルク出力の組み合わせにある。これは、より大きなシリンダーボアとより長いクランクシャフトストロークだけでなく、コンロッドの中心間距離が短いことにも起因する。上記の数値は、高品質のガソリンを燃料として使用した場合のものである。
いつシフトするべきか？
このデータは、シフトポイントとトップギアでエンジンをどれくらいの速度で回すべきかという疑問につながる。最高のポイント間加速は、通常、エンジンが最大パワーが発生する速度よりも6～8%高く回転することを許容されたときに得られる。最大パワーが8,000RPMで発生する場合、中間ギア比が適切であれば、中間比のシフトポイントは約8,500～8,650になるはずである。2速から3速の中間比に巨大な穴がある場合、2速のシフトポイントはおそらく約8,800、場合によっては9,000に増やす必要があるだろう。最大パワーが7,600RPMで発生する場合、シフトポイントは8,100～8,200の範囲になるはずである。最大パワーのポイントを超えてエンジンをオーバーロードさせる目的は、シフトが行われた後、エンジン速度が最大トルクと最大パワーの間のある地点に戻り、エンジンが低回転域で自分自身を持ち上げる必要がないようにすることである。トップギアでの最大持続エンジン速度は、L-16で約8,200～8,300RPM、L-24で約8,000RPM、L-18で約7,800～7,900RPMであるべきだ。L-18を約8,500RPMよりも速く回しても、あまり良いことはない。なぜなら、このエンジンはL-16やL-24よりも低回転域で本質的に優れたトルク出力を備えているからだ。これらのRPM制限はあくまで出発点としての提案である。各エンジンと車両の組み合わせは、最高の全体的なパフォーマンスのためにこれらの制限の1つまたは複数の修正を必要とする可能性が非常に高く、それを確実に知る唯一の方法は、中間ギアとトップギアで異なるRPMレベルを試すことである。ダットサン510-610-Zカーは、輸送用ハックから本格的なレースカーまで非常に人気がある一方で、ダットサンエンジンは他のメーカーが支配してきたニッチを非常にうまく埋めている。これらのいくつかには、ミジェットレースカー、小型ドラッグレース車両、デューンバギー、サンドドラッグレーサー、バハタイプの車両、船舶設備などが含まれるだろう。なぜそうしないのか？これらのエンジンは構造的にも出力においても非常に頑丈であり、壊れにくく、比較的軽量であり、彼らが受けるべきよりも多くの罰と虐待に耐える能力を持っている。さらに、見た目は良くても出力が出ない他の設計よりも実際に優れたパワーを生み出す能力を持っている。
オートマチックトランスミッション
上記のことは、標準の4速またはオプションの5速ギアボックスのいくつかの組み合わせのいずれかを装備したダットサンに多かれ少なかれ関連しています。自動変速機を装備したLシリーズのダットサンのカムシャフトの選択に関して特別な注意が必要です。自動変速機の利便性、特に渋滞時の利便性は無視できません。しかし、性能の観点から見ると、Lシリーズのダットサンで使用されている自動変速機は、トルクコンバーターが吸い取り紙のように動力を吸い上げ、中間ギア比がひどいため、エンジンからかなりのものを奪っています。最悪なのは2速からトップギアへのギア比です。しかし、4速または5速ギアボックスを装備した同様の車と比較して、性能差を縮めるために、3速自動変速機を装備したダットサンにいくつかの工夫を施すことができます。より良い加速が必要な場合、そしてこれは自動変速機では最初の考慮事項となるはずですが、より高い数値の最終減速比が適切です。最終減速比が3.5であるとすると、約10％異なる3.9の比率は、通常の高速道路巡航速度でエンジンが過度に騒がしくなることなく、自動的に（しゃれではありません）加速を改善するでしょう。慎重なスロットル操作は燃費を損なうことはありません。実際には改善される可能性があります。L-16車両のL-18エンジンは、ピストン排気量を11％増加させ、トルクを約12〜14％増加させます。その他の内外装のエンジン改造は、非常に控えめにする必要があります。エンジンは、ギアを入れた状態で、文明的に、許容できるエンジン回転数でアイドリングする必要があります。なぜなら、トルクコンバーターがエンジンに負荷をかけるため、アイドリング時およびアイドリング直後には2倍の感度があり、ここで性能の向上（または損失）が最も顕著になるからです。ここでのメッセージは、最低エンジン回転数域でのトルク出力を向上させることです。おそらく、自動変速機を装備したダットサンは、妻、ガールフレンド、または母親（あるいはそのすべて）がほとんどどこでも運転できるような、単なる輸送用のチャグですが、それが退屈である正当な理由はありません。この場合、妥協点は明らかであり、これは最大出力のエンジン回転数範囲になければなりませんが、妻、ガールフレンド、または母親（あるいはそのすべて）が乗っている場合、それを使用する機会は決してありません。しかし、カムシャフトがマイルド、MILD、M-I-L-D！であれば、加速はかなりキビキビとします（比較的）。有効作動角は220度台半ばから220度台前半で、オーバーラップは4～8度（誤植ではありません）、リフト量は0.450～0.460インチの範囲で、6,000 RPMあたりで完全に止まらないようにする必要があります。これは予算を圧迫するような改造でもありません。本当に必要な特別なアイテムは、カムシャフトと正しい厚さのバルブラッシュパッドのセットだけです。新しい純正ダットサンロッカーは必須であり、新しい後期のLシリーズバルブスプリングセットは強く推奨されます。他にもいくつかの間接的な経済的および環境的利点もあります。燃費は、排気ガスの大幅な削減とともに、測定可能に改善される可能性が非常に高いです。有効作動角が非常に短く、適切なバルブリフトを持つカムシャフトの唯一の本当の欠点は、バルブの動きがかなり速いため、エンジンは安全な6,500 RPMに速度制限される可能性があることです。
第17章
ターボチャージ
最新の小型エンジンにターボチャージを施すことは、小型エンジンが大型エンジンに追いつくための一つの試みとして、ますます一般的になっています。スーパーチャージ、特にターボチャージは、正しく行われれば排気ガス低減ツールとして価値を示すことができ、比較的大きな性能向上をもたらします。Lシリーズのダットサンは、この処理によく反応しますが、唯一の弱点はシリンダーヘッドガスケットが吹き飛ぶことであり、通常は無知で過度な熱意を持つ者が、消化できる以上のブースト圧力を押し込もうとしたときに発生します。シリンダーヘッドのOリング加工、またはソリッド銅製ヘッドガスケット、あるいは真剣に取り組む場合はその両方を組み合わせることで、この問題を解決できるはずです。
さまざまなタイプ、メーカー、および加圧特性に関するデータは、他の場所（別のH.P. Books！）で参照できます。ただし、すべてのスーパーチャージャーにはいくつかの共通の特性があり、道路車両にスーパーチャージャーを搭載することを検討している人は、これらを認識しておく必要があります。まず、すべてのスーパーチャージャーは、一種の「要求型」加圧装置です。つまり、スロットルが約½から¾開いていて、エンジンが負荷に対抗して引っ張っている状態になるまで、スーパーチャージャーは正の吸気マニホールド圧力を発生しません。アイドル時およびパーシャルスロットル巡航条件下では、スーパーチャージャーはそこにあり、運転に同行しますが、有用な仕事はほとんど、あるいはまったく行いません。スーパーチャージャーは、パワー曲線よりもトルク曲線に多くの影響を与えます。適度にスーパーチャージされたロードエンジンは、7.5ポンド/平方インチの正の吸気マニホールド圧力を示すと、通常、最大トルクが37〜40％増加する一方で、最大出力の増加は約25％になります。最初の5〜7psiのマニホールド圧力が本当に効果を発揮します。これを超えるものは、必要のないケーキのアイシングのようなものです。ここでのメッセージは、ロードエンジンを過度にスーパーチャージしようとしないことです。古いホットロッダーの格言「少しが良いなら、もっと良いはずだ」は限定的な場所では良いですが、スーパーチャージは病気のようなものです。手に入れれば手に入れるほど欲しくなり、いつ、どこでやめるべきかを学ぶには、長く、厳しく、費用のかかる教訓になる可能性があります。したがって、先行しているうちにやめてください。1つ以上のエンジンを溶かしてしまう前に。適度なブースト圧力を受け入れ、それを受け入れて、それを持っていることを喜んでください。これは、燃料品質が低下している今日の世界では特に当てはまります。その理由は次のとおりです。最大ブースト圧力が7.5 psiの適度にスーパーチャージされたエンジンは、海面で50％のスーパーチャージをしていると言えます。これは、スーパーチャージが全開スロットル時にわずかな吸気マニホールドの負圧（真空）を克服し、追加の50％の混合気（空気/燃料）をシリンダーに送り込むことを意味します。これが、スロットルを踏み込んだときに背中を押される感覚を与えるものです。しかし、これに対しては、どんなに良く見えても（そして実際そうであっても）、燃料としてガソリンを使用すると、シリンダーの熱が100％以上増加するという代償が伴います。今日の燃料では、どのようなエンジンも、デトネーション、プレイグニッション、または単に溶けてしまう前に、持続的な全ブースト条件下で長時間静止していることはありません。スーパーチャージされたロードエンジンは、この主要な制限が認識され、受け入れられている限り、非常に楽しいものです。
さて、配管についてです。スーパーチャージの最も優れた方法は、スーパーチャージャーを吸気システムとキャブレターの間に配置することです。これにより、圧縮された（そして熱い）空気をキャブレターに通すことに関連する複雑さ、キャブレターフロートボウルの圧力をキャブレター周囲の周囲圧力と等しくする必要がある改造、および加圧されたキャブレターに供給される燃料圧力が通常と同じになるように別の燃料ポンプを含めるための燃料システムの改造が非常にうまく回避されます。スーパーチャージャーが吸気システムとキャブレターの間に取り付けられている場合、燃料自体が圧縮された空気/燃料混合気の冷却剤として機能するため、混合気温度のわずかな上昇しかありません。さらに良いことに、スーパーチャージャー、特に遠心分離機タイプは、空気/燃料混合気を徹底的に叩き、打ち砕き、むち打ち、叩き、攪拌し、引き裂き、そして破壊して、半均一で半気化したような状態にします。インペラーが20,000〜50,000 RPMで「アイドリング」しているターボチャージャーのコンプレッサー側で空気/燃料混合気に何が起こるか想像できますか？必ずしも正のインテークマニホールド圧力を発生させているわけではありません。単に燃料粒子を徹底的に噛み砕き、周囲の空気とより密接に結合させるだけです。この非常に細かく分散された状態では、空気/燃料混合気は多かれ少なかれ均一な密度でシリンダーに入るのに適した状態になります。おそらく、それは反撃するには弱すぎるからです。このようにして、たとえ「機能している」とまでは言えなくても、スーパーチャージャーは排気ガスの排出との戦いに役立つことができます。この状態はまた、スロットルレスポンスを驚くほど速くする傾向があります。スーパーチャージャーが、シリンダー間の空気/燃料混合気の均等な分布を保証することで、貧弱な吸気マニホールドの状態を修正することはできないことを理解してください。なぜなら、スーパーチャージャー、ブロワー、またはお好みに応じて「サックボックス」のいずれも、これを行う固有の能力を持っていないからです。貧弱な吸気マニホールドの状態は、スーパーチャージされているか否かにかかわらず、同様に貧弱です。
過給Lシリーズ・ダットサン用カムシャフト
正直なところ、私は「スーパーチャージャー用カムシャフト」が一体何なのか、自分自身を納得させるほど定義できたことはありません。アルコール、ニトロメタン、ニトロプロパン、ポリプロピレン、亜酸化窒素、過酸化水素、さらには微量の酸素といった世界でも、またガソリンのようなより一般的な燃料に戻っても、ガソリンであろうとロマンチックな燃料であろうと、過給であろうと非過給であろうと、エンジンのバルブタイミング要件にそれほど大きな違いを見たことはありません。いくつかの微妙な違いはありますが、決して画期的なものではありません。実際、ほとんどの場合、非過給エンジンで最も効果的なカムシャフトプロファイルは、スーパーチャージャー付きの同じエンジンでも通常は最も効果的であることが分かりました。この観察は、中程度に過給されたガソリン燃焼ロード車両では、ほぼ間違いなく当てはまります。したがって、非過給Lシリーズ・ダットサンで最も効果的なカムシャフトプロファイルは、約99%の確率で、軽度の過給でも最も効果的です。ただし、ますます一般的になっている例外が1つあります。
ターボチャージャーの登場
この排気ガス駆動型過給機は異なるアプローチを必要としますが、それには理由があります。通常、有効吸気継続時間は、非過給エンジンとほぼ同じに保たれます。変更が必要な場合、それは通常、吸気バルブの開弁時期を遅らせる方向であり、時には吸気バルブの閉弁時期も遅らせる方向になります。最大の変化は、そしてこれは比較的に非常に大きい変化ですが、必要な有効排気バルブ継続時間です。これは短く、SHORT、S-H-O-R-T！であるべきです！最も効率的にターボチャージャーを機能させるための、ダブルスローダウン、トリプルワミー、全開のターボチャージドレースエンジンであっても、有効排気バルブ継続時間は270度台半ば以下でなければならず、オーバーラップは非常に少なく、最大エンジン回転数での排気カムローブの動的安定性を考慮に入れながら、可能な限り多くのバルブリフトを組み込む必要があります。知らなかったでしょう？
覚えておいてください。
ターボチャージャーは、排気ガスの温度と速度の関数として最もよく機能し、排気ガスの量は二の次です。これは、排気バルブの開弁を遅らせ、排気バルブの閉弁を早めることを強く示唆しています。そうすることで、排気ガスが最も純粋な形でターボインペラに作用し、そのインペラは同じシャフトでコンプレッサーインペラに直接接続されています。これは、ターボチャージャー付きエンジンが純正カムシャフトや比較的長い有効排気バルブ持続時間のカムシャフトでは機能しないという意味ではありません。機能します。しかし、長い排気バルブ持続時間は、平均排気ガス速度と温度に劇的な影響を与えます。さらに、長いバルブオーバーラップ期間は、加圧された吸気システムからの燃料がまだ開いている排気バルブから排出されることを許容し、排気ガス温度と密度をさらに低下させます。
これが、ほとんどの純正ターボチャージドエンジンが低速域で濡れたスポンジを踏んだような感覚になる主な理由です。十分な排気ガスがターボインペラを起動させ、それがコンプレッサーインペラを起動させるまで、彼らはただ単にぼんやりしているだけです。したがって、適度にターボチャージされたLシリーズダットサンロード車両の場合、有効排気バルブデュレーションは220度台前半から中盤、そしておそらく吸気バルブの開弁時期を遅らせるべきです。これがあなたのダットサンに即座のパワーをもたらさないと思うなら、試してみてください。
スタンドオフに関するいくつかの注意事項
さて、エンジン性能を損なうはずのない現象であるにもかかわらず、多くの場合に発生する「スタンドオフ」または「圧力逆流」について考察してみましょう。高性能エンジンにわずかでも関わっているほぼすべての人が、エンジン吸気および排気システムに適用されるいわゆる「ラム」効果を認識しています。この状態は、エンジンの吸気システム、排気システム、そして時には燃焼室内で常にガタガタと鳴り響く音波パルスによって生成されます。これらのパルスが方向と大きさが揃うと、吸気システムから通常よりも多くの混合気（空気/燃料）がシリンダーに送り込まれるという好ましいラム効果が発生します。同様に、方向と大きさが揃ったパルスにより、通常よりも多くの排気ガスがシリンダーから排気システムを通って送り出されます。最も簡単な言葉で言えば、圧力逆流は、好ましいラム効果とは正反対の、混合気がシリンダーから離れて吸気システムを逆流し、大気中に向かう状態として定義できます。同様の状態は排気側でも発生し、排気ガスが排気システムからシリンダーに向かって押し戻されることがあります。この分野の専門家の中には、吸気システムにおける圧力逆流は排気システムにおける圧力逆流によって引き起こされ、オーバーラップ期間中に燃焼室が両者をつなぐリンクとなるという意見がかなり妥当であると感じている人もいます。しかし、その後の研究では、いずれかのシステムにおける圧力逆流は他方とは独立して発生する可能性があり、ただしその規模は吸気-排気複合逆流よりもかなり小さいようです。
圧力逆流は通常、キャブレターの上流側またはその付近の表面に液状の燃料または燃料の染みとして視覚的に現れます。場合によっては、大気にまで到達せず、エンジンが通常の回転範囲で、できれば全開スロットルで動作しているときに、インテークマニホールドからキャブレターにまで伸びる一種の「霧の玉」として視認されることもあります。インテークマニホールドの構成によっては、逆流パルスがマニホールド内で減衰・閉じ込められるため、まったく視認できない場合もあります。幸いにも、通常のエンジン回転範囲では圧力逆流の状態がまったく存在しないこともあります。
私たちは空気と燃料の混合気や排気ガスがなめらかに流れると考えがちですが、実際はそうではありません。どのエンジンでも発生する音波パルス、またはお好みに応じて圧力波は、シリンダー内、吸気系、排気系において空気と燃料の混合気や排気ガスに激しい乱れを引き起こします。これらのパルスはエネルギーを表しており、実際かなりのエネルギーです。ラム原理の適切な適用において、これらがエンジンに好都合に作用するようにできると、エンジン性能は活気づきます。しかし、逆流の場合のようにエンジンに逆らって作用すると、エンジン性能は大きく低下します。これらのパルスが一方向の下流パルス、つまり大気から吸気系を通ってシリンダーへ、そしてシリンダーから排気系を通って大気へというものであれば、物事は素晴らしかったでしょう。しかし、すべての下流パルスには、より小さな強さの上流反射パルスがあり、これらが特に同期がずれたり、位相がずれたりして圧力逆流という非常に望ましくない、性能を低下させる状態を引き起こすときに、損害を与えます。
これらの音波パルスは、バルブの開閉によって最初に生成されるというのが一般的な見解ですが、いずれかまたは両方のバルブが開いているときは、ピストン冠がパルス生成の可能な二次的な源として無視できません。また、両方のバルブが閉じている燃焼室空間内で、ピストンがパルス生成の主要な源である可能性もあります。最新のデータは、パルスが基本的に音速であるという以前の発見を裏付けています。しかし、音速は作動流体の密度、温度、圧力によって変化するため、吸気システムにおける実際のパルス速度は排気システムにおけるそれとは大きく異なり、燃焼室が両極端間の移行点として機能します。さらに、下流パルス速度には下流ガス速度を加算し、上流パルス速度からは下流ガス速度を減算すべきであるという考えがあります。これらすべての下流/上流のガス/パルスの騒動が同時に起こっていることを考えると、この分野の専門家の間で意見の相違があるのは当然ですが、最も驚くべきことは、エンジンがそもそも動いていることです。
圧力またはパルス逆流は、個々のランナー（IR）吸気システムを備えたエンジンで、性能を損なう程度のものが最も顕著に現れます。これは、各シリンダーが独自の独立したキャブレターのスロットルと吸気マニホールドランナーを持ち、キャブレターのスロットル間やマニホールドランナー間に相互接続がないシステムです。この問題は、ダットサンLシリーズにも当てはまります。なぜなら、このタイプのシステムはダットサンレースエンジンに最も頻繁に使用され、ある程度は、ダットサンで入手可能な44mmまたは50mmのミクニ/ソレックスサイドドラフトキャブレターとマニホールド、そして時にはウェーバーキャブレターを備えた改造されたストリートエンジンやデュアルパーパスエンジンにも使用されているからです。逆流問題は、吸気系と排気系が「きれい」に見えるときに最もひどく現れます。つまり、キャブレターのスロットル、マニホールドランナー、シリンダーヘッドポート、エキゾーストヘッダーパイプがすべてうまく一致し、結合部品と一体化している場合です。見た目だけでなく実際にもきれいかもしれませんが、残念ながら、両方向できれいなので、逆流パルスが容易に発生します。
圧力逆流の影響を最小限に抑えるため、あるいは完全に排除するためには、4つの異なる領域で再加工が必要となる可能性があります。まず、排気システムフランジとプライマリーパイプは、シリンダーヘッドのポート開口部より四方約1/8インチ大きくする必要があります。次に、シリンダーヘッドの吸気ポート面は、吸気マニホールドランナーより約1/8インチ（直径で1/4インチ）大きくし、ポートは吸気バルブに近づくにつれてより通常の寸法に絞り込む必要があります。第三に、吸気マニホールドランナーは、キャブレターのスロットルボアより約1/4インチ大きくし、ランナーはマニホールド取り付け面でより小さな寸法に絞り込む必要があります。これは、これら3つのポイントで意図的にミスマッチを作り出すという考え方です。
その理由は、下流のパルス（良いやつ）が最短距離を進むのに対し、逆流パルス（悪いやつ）はキャブレター、インテークマニホールドランナー、インテークポート、エキゾーストポート、エキゾーストパイプの壁に沿ってとどまるというかなり決定的な証拠があるからです。意図的なミスマッチは断面積を急激に変化させ、これは望ましくない逆流パルスを減衰させるのに非常に有効です。さらに、下流を移動する空気/燃料混合気は、通常よりも低い圧力の領域に送り込まれ、それ自体がより多くの混合気をシリンダーに誘導するのに役立ち、排気側でも同様です。Edelbrock Equipment Companyは、L-16、L-18エンジン用にミスマッチコンセプトを組み込んだプロトタイプマニホールドをいくつか製作し、逆流パルスの減衰の最初の試みとして有望な結果を得ています。
4番目に変更が必要となる可能性のある領域はバルブタイミングです。それ自体で、バルブタイミングは圧力逆流の有無にかなり劇的な影響を与える可能性があります。
逆流の問題が存在する場合、問題が完全に解消するか、少なくとも大幅に改善されるまで、変更は一度に1つずつ、表示された順序で行う必要があります。ミスマッチの箇所では、エッジを四角く鋭利なままにしておきます。鋭利なエッジを丸めてはなりません！おそらく奇妙なことに、通常の運転速度範囲内で逆流問題が全くない高度に改造されたLシリーズエンジンも存在します。
第18章
ロッド・ストローク比
エンジンのピストン排気量が増加した場合、直径、クランクシャフトストローク、またはその両方の組み合わせによって、元の状態よりも効果的なバルブタイミングへの感度が低下します。ボアの増加もこの方向に多少影響しますが、より優れた脱感作剤はストロークの増加です。これには2つの理由があります。（1）ストロークの増加はピストン排気量を増加させます。（2）コネクティングロッドの中心間長とクランクシャフトストロークの比率が減少します。L-16のロッド長5.236インチ（133.025mm）を2.902インチ（73.7mm）のストローク長で割ると、ロッド・ストローク比は1.8042対1になります。L-18のストローク3.0708インチ（78mm）を代入すると、同じロッド長でロッド・ストローク比は1.705対1に減少し、5.81％の減少となります。確かに、長いストロークでは平均ピストン速度が速くなり、ロッドの角度も大きくなります。これらは逆行するように見えるかもしれませんが、すべてが悪いわけではありません。長いストロークでは、上死点と下死点でのピストン速度は速くなりますが、各ストロークの中間部分では比較的遅くなります。これは、ロッド長やピストンストロークに関係なく、クランクが上死点から下死点、そして再び上死点に戻るのに正確に1回転するという機械的な事実は避けられないからです。しかし、上死点と下死点でのピストン速度が速いことは、バルブタイミングに最も顕著な脱感作効果をもたらします。なぜなら、効果的なバルブの開閉点は通常、これらの速いピストン速度の範囲内に収まるからです。これは、効果的な持続時間において小さな誤差を許容するという小さな贅沢を許容し、通常は車両が路面の一点に張り付いているような感覚という罰則なしに済むため、時に都合が良いことです。
さて、状況を逆にして考えてみましょう。つまり、特定のエンジンのピストン排気量を「縮小」して、ピストン排気量によって規定される特定のクラスに適合させるのが望ましいと仮定します。シリンダーボアをより小さな直径にスリーブ加工するのは良くありません。なぜなら、それはシリンダーブロックから非常に必要な構造的剛性の一部を奪い、また熱伝達の問題がほぼ避けられないからです。より実用的なアプローチは、クランクシャフトを純正よりも短くデストロークすることです。まあ、おそらくそれがより実用的でしょう。今回は、上記例で増加した量と同じだけストロークを減らし、同じロッド長を使用します。これでストロークは2.7352インチ（69.474mm）となり、ロッド・ストローク比は1.9143対1となり、元のバージョンよりも7.19％、ロングストローカーよりも13.43％増加します。ショートストローカーの数値は極端ではありませんが、ここで効果的なバルブタイミングが容易にまったく敵対的になる可能性があり、それはロングストロークの状態を助けるものとは正反対の理由からです。上死点と下死点でのピストン速度はロッド・ストローク比が高いほど遅くなり、ストロークの中間部分では速くなります。この状態では、著しく短い有効持続時間、狭い排気量角度、そしてバルブトレインの安定性に影響を与えない限り可能な限りのバルブリフトが必要です。後者の要因が重要なのは、ショートストローカーは間違いなくエンジンスーパーソプラノの高回転域で動作するからです。もしそうでなければ、誰かが判断を誤り、エンジンは私道を登るために赤十字の治療が必要になるでしょう。これらのバルブタイミング要件はショートストローカーにとって肯定的です。もしも、ならば、しかし、おそらく、その他の限定条件はありません。これが機能する方法です。あるいは、場合によっては機能しません。
L-18エンジンは、ピストン排気量だけでL-16よりも10.97%優れています。しかし、他のいくつかの巧妙な要因はそれほど明らかではないかもしれません。L-16と比較して、ボアの増加はわずか0.080インチ（2mm）ですが、ストロークの増加はその2倍以上である0.1688インチ（4.3mm）であり、L-18のボア・ストローク比は3.34%減少します。これは記念碑的なものではありませんが、役に立ちます。L-18のロッド長はL-16よりも0.104インチ（2.64mm）短く、L-18のロッド・ストローク比は1.6712対1となり、L-16から7.95%減少します。これは、効果的なバルブタイミングにおける小さな誤差、中間ギアボックス比の穴、その他運転手のミスなどに対してより寛容で許容度が高いため、うまく機能し、育成効果があります。これは、ストリート用またはデュアルパーパスエンジンにとって最適な方法です。木に登ることはできないかもしれません。小型エンジンは意図的に木に登ることはありません。しかし、私道が平坦に見えるようになるでしょう。たとえそうでなくても。
昔ながらの理論上「理想的」とされる2対1のロッド・ストローク比は、確かに強い印象を与えました。いまだに溶接されたようにそれにしがみついている人々もいます。そして、決まって彼らは、最大エンジン速度で得られる可能性のある（おそらくではない）ものに対して、低いエンジン速度で失うものを受け入れるという、ひどい交渉の立場にあることを、その厚い頭に理解できない、理解しようとしない、理解しない、理解しない人々です。彼らは皆、ある普遍的な愚か者協会に属しているに違いありません。なぜなら、その決まり文句は常に同じだからです。「7千回転以下は見たことがない。まあ、6500回転くらいかな。」そのような美しい論理にどう反論できるでしょうか？しかし、それはまったく真実です。それを見るためには、彼らはそれを探さなければなりません。2対1のロッド・ストローク比はまさにそれです。古い。理論的な。いわゆる。絶滅した。一つか二つは居場所がありますが、これらは規則の例外としてますます稀になっています。私はその問題と多少の面識があります。
しかし、いずれにせよ、今日でははるかに実用的で、実行可能で、扱いやすいロッド・ストローク比の数値は、1.85から約1.65対1の範囲内です。高い比率は、一貫して高い平均エンジン速度で動作するエンジンに予約されるべきであり、低い比率は、低いエンジン速度で最もよく機能し、より快適であり、またエンジンが広範囲の速度域で強力でなければならない場合にも適しています。常にそれほど単純ではありませんが、選択肢があり、物理的な制約が問題ない場合は、そうあるべきです。UUI（United Universalised Idiots）にもかかわらず。
まとめ
これでLシリーズのダットサンに関するカムシャフトとバルブトレーン部品についてはほぼ網羅されたはずです。本題からかけ離れているように見えるかもしれない話は、穏やかなチューニング状態を除けば、Lシリーズのダットサンエンジンを実用的で、扱いやすく、使用可能な高性能ユニットに変えるには、ほとんどの場合、一つ以上の部品、コンポーネント、またはシステムが必要であることを示すために含まれていました。また、私は他のコンポーネントやシステムと、適切な勝利の組み合わせ（またこの言葉です）を開発するために不可欠なバルブタイミング、バルブリフト、オーバーラップの要件との関係も示そうとしました。
最後の4つの言葉：あなたのダットサンを「オーバーカム」するな！そして壊すな。