全日本熱気球選手権佐久大会 ホンダグランプリ2013

チームトリンタで参戦してきました。
私は地上クルーとしてサポートに徹していました。

パイロットは幼馴染の友達です。

天候に恵まれて最高の気球日和

マーカー投下の瞬間！！

夜間係留の準備完了！

長野の山々は本当に美しかったよ(^^)

渡良瀬バルーンレース　２０１３

熱気球選手権　鈴鹿　２０１３

【WR250R】まとめ お役立ちリンク集

WR250Rの情報を新規ユーザー向けにまとめます。
目指すはWR250Rお役立ちリンク集！

僕がWRの世界に入ってまず感じた印象は
WEB上に情報はたくさんあるけど、
まとまってない！でした。
皆様の参考になれば幸いです。

WR250R 公式？情報　WR250R information

• YAMAHA WR250R
• YAMAHA WR250R blog
• Wikipedia
• マスターブック
• 2014 WR250R

WR250R インプレ impression / review 

• Dirt Ride WR250R
• Dirt Ride WR250X
• WR250R CRF250L比較
• motonavi.net

WR250R 改造パーツ オンラインショップ

• Southern cross 
• Zero-G
• Moto-zen
• bonsai moto
• セレクション

WR250R 改造の参考になったブログ usefull blogs

• LITTLE or WR 盆栽道を極めたい方に。友達です。
• タンデム　WR250R納車整備。これ読んで僕もスポーク増し締めした。
• senaの秘密ガレージ　出力測定結果多数。これ読んで僕はエアクリBOX改造に踏み切った。
• basherdesigns　WRをツーリング仕様にする際の参考に。ウインドスクリーンとハイシートさえあればWRは最強の旅バイクだと信じています。
• さとやんのうんちく部屋　写真多数で改造時の教科書に。

WR250R カッコいい動画 movie at Youtube

• WR250R 試乗レビュー
• 2014 WR250R review
• WR250X Turbo
• WR250R fun ride
• WR250R fun ride 4
• WR250Rでモトクロス

WR250Rの記事＠DNR / post on this blog

• エンジンOH DLCコーティング
• WR250Rがとても可愛い
• インジェクションコントローラの搭載
• ハンドル周りのドレスアップ
• WR250R 定番改造メニュー

まとめ

WRは史上最高のトレールバイクだと信じています。

やたら頑丈な官能的高回転エンジン、

過積載と長大な飛距離のジャンプに耐えるタフな車体、

欠点は航続距離とクソ思い車重くらいなものでしょうか。

ハイシート、ビックタンク、ウインドスクリーンさえあれば

立派なツアラーバイクにも化けます。

サスを弄ればエンデューロの戦闘力も一級品です。

２００７年というバブリーな時期に開発された、

騒音排ガス規制が厳しすぎない古き良き時代の

最後あたりに作られた珠玉の名作です。

今後も景気や社会情勢を鑑みるだに

バイク情勢は悪化の一途だと思いますので

今後も新型バイクの性能は悪化し続けることでしょう。

ダート上の性能でいえば外車も魅力的ですが

自走林道アタック用バイクとしては未来永劫WR250Rは

最強のトレールバイクとしてあり続けると僕は考えています。

愛されまくって改造パーツも多数。

今後も僕の金欠は続きます。。。

WR250Rへのインジェクションコントローラi-conⅢの搭載方法について

エンジンの吸排気系を変更した場合、エンジンの燃調変更が必要となります。

BLR社のインジェクションコントローラi-con3を

WR250Rに搭載しましたので、どうやってあの狭い車体に

埋め込んだか、今日はご紹介します。

キャブの時代では混合気を濃くするという表現が適切でした。

しかし、時代はインジェクション。

デジタル世代のエンジンチューニングにおいて
「空燃比を濃くする」という表現は似合いません。

正確には「スロットル開度を補正する」です。

インジェクション車は各種センサをたよりにフィードバック制御で

必死に空燃比を合わせ込もうとECUががんばってくれるので

キャブみたいにエンジンぶっ壊すほどズレることはありません。

しかし、バイクにはクルマみたくエアフロ計とかついていませんので

吸気温度と吸気圧センサだけでは吸排気系変更にともなう

流量変化を補正しきれるわけではないのです。

ご存知の通り、エンジンにはスロットルバルブというものがあります。

スロットルで吸気を絞ることで、出力をコントロールするわけです。

吸排気、特にスロットルバルブより上流の抵抗を削った場合、

エンジンからみるとあたかもスロットルが開いたかのように振る舞ってしまいます。

でも実際にはスロットルポジションセンサは右手、いやスロットルバルブ開度を

拾っていますので、空気を吸い込んでいる量をECUは読み違えるのです。

WR250R用のi-con3はそこを補正します。

実際の空気取り込み量に相当するアクセル開度を信号として出力するのです。
結果としてECUは正しく吸入量を推定できるというわけです。

※i-conそのものは、吸気圧補正モードとスロットル開度補正モードを選択可能。
　i-conを２台搭載して両方補正する、なんてこともできるらしい。

WR用のi-con3はスロットル開度補正のみをやりますので

ECUが持つ各種の機能を一切邪魔しません。

吸気温度フィードバックも
吸気圧フィードバックも、
自己診断機能も、

すべての純正ECUの機能を生かしたままで、
吸排気の仕様変更にともなう吸気抵抗変化分を、
スロットル開度の補正として合わせ込み

結果として空燃費を妥当な値に合わせ込みます。

余計なことを一切やらないのでエンジンには負担がかかりません。

むしろ、燃費や排ガス対策で若干薄い純正より

エンジンには優しいと思われます。触媒には厳しいでしょうけど。

WRにはCO調整という、裏技もあるのですが

おそらくは全域にゲタを履かせるだけの調整です。

高回転だけとか中速だけを合わせ込むということは

十分可能ですが、全域で合わせ込むのは無理。

i-con3ならば各回転数毎に補正値を決められますので

全域で適正な空燃比が得られます。

プラグも長持ちです。

僕はCO調整でやってたころに

マフラーがすぐに煤だらけになり、

プラグもすぐ死んでしまいました。

i-conとダイノジェットで僕のWRは

セッティングを出してもらったのですが

僕の個体の場合、

中速のトルクの谷は濃くできませんし

高回転域はむしろ薄くしました。

たぶんエンジン保護、騒音対策のため

純正の高回転は濃いのでしょう。

Co調整ではここまで繊細なセッティングは不可能です。

さて本題のWR250Rへの搭載方法ですが
ダイアフラム駆動用のアキュムレータを撤去して
土地を確保しました。
防水のためにレトルトパウチで包み、インシュロックで
袋を閉じています。
このレトルトパウチは
コンビニで買ったマルチビタミンの袋です。
マルチビタミンと共に同封されていた乾燥剤も
一緒にぶち込んでいます。

転倒センサもインシュロック固定です
マフラー交換だけなら調整しなくても大丈夫だと思います。
ある程度はECUと吸気圧センサがフィードバックしてくれますので。
WRの高回転域は若干濃いと思いますので、エンジンは壊れないはず。
でもCO調整で６０００〜８０００のトルクは稼げるでしょうね。
流石に、エアクリボックス加工しちゃうと
俄然サブコン欲しくなりますよねー

ボックス加工すると吸気音は凄まじくうるさくなります。
どうも元凶はエアクリの金網のようで
DT-1エアフィルタに変えることでとても静かに、
かつかなりの出力改善ができました。
BOX改造時は純正エアクリ使わない方が良い！と思いました。

【参考】WR250R まとめ＠DNR

【公差解析】二乗和平方根の注意点まとめ 機械設計や研究開発での誤差計算

２乗和平方根とは√Σ（Xi＾２）のことです。
エクセルで書くと、
=SQRT(SUMSQ(セル））

２乗平均平方根とはまったく異なるから注意！！

誤差を二乗和平方根で計算するとは

累積誤差＝√Σ（誤差＾２）

と見積もることを指します。

これもエクセルで書くとするなら

誤差をA1セルからA5セルまで入れておいて

誤差＝SQRT（SUMSQ(A1:A5))と計算することです。

個々の誤差が正規分布なら、これで大丈夫です。

ところで本当に個々の誤差は正規分布なのかな！？

そして図面や仕様書に±Aって公差が書いてある場合、

そのAは３σなの？４σなの！？どう解釈すればいいの！？

ってところがみんな謎なんじゃないかと思います。

エクセルでのモンテカルロ誤差計算
の方法を知りたい方は下記記事を参照してください

仕事で活用！！エクセルで誤差計算

漠然と腑に落ちない誤差計算

• 二乗和平方根って便利だけど、どこまで信じていいのか良くわからない。 
• モンテカルロ法って何？なんか胡散臭くない？？
• 
標準偏差と設計公差レンジって結局関係あるの？ 
• なぜシステムが一発完動しないのか。


この記事の目的

• 代表的な誤差検討手法３種のそれぞれの比較。
• 二乗和平方根の根拠（分散の加法性）とその適用限界（線形結合モデル）について明らかにし、 設計で使用する際の注意点を明確化する。

代表的な誤差計算手法

• ワーストケース検討
• ２乗和平方根
• モンテカルロ法

ワーストケース検討による誤差解析

例えば図面や仕様書上、±１という公差がふられていた場合、
その最大値（この場合１）を単純和してアセンブリ状態での誤差を
議論する方法である。
交差が±１の部品が３つあったら、その誤差は±３になるよってこと。

累積誤差＝Σ最大誤差

メリット

• 簡単かつ直感的。
• 単純明快ノーリスク
• 過剰品質になりがち。
• 部品点数少ないときは有効 

デメリット

• 部品点数多い時は馬鹿馬鹿しいほどに過剰品質になる。 

ワーストケース検討の例題

積み木の Z error stack

要求定義

N個の積み木をHTargetmm±ΔHmmに積み上げる。
この際の個々の積み木の⊿ｈnはどの程度の精度が要求されるかを計算する。

誤差解析の課題

それぞれの積み木の設計狙い値をhnとして、
設計公差Δhnはどのように割り付ければ良いか。

積み木の高さの設計狙い値はご存知のとおり、
h = Htarget / n

積み木の個々の高さに誤差が無ければこれで終了。
残念ながら現実には誤差が存在し、
実際の積み木の積み上げ高さは

H = [理論値]＋[誤差] = h　×　n（=Htarget）＋誤差の総和 と
なる。 実際の積み木の積み上げ高さ
H = h　×　n（=HTarget）＋誤差の総和
上記を誤差について解くと、

誤差の総和＝　[実際の高さ]　–　[理論値]　= H – h × n( = HTarget)
積み木個々の高さは
h = HTarget / n 　（式１）
H±ΔH = h1+h2+…+hn
 =(h±Δh1) +..+ (h±Δhn=N)
 = h×n ＋ΣΔhn

ただしワーストケースにおいては
H±ΔH =　h×n ±n × Δh　　（式２）
式２から式１を引くと、
ΔH= n × Δh
求めたい積み木個々の誤差Δhについて解くと、

Δh= ΔH／n 　　　　　　　　　（式３）

式３の解釈

高さ要求精度ΔHを完全に満たすための積み木個々の高さΔhは
部品点数に反比例して厳しくなる。

２乗和平方根による誤差解析

ワーストケース検討は馬鹿げている。
そのため、皆さんがいつも使用しているツールがご存知、
「二乗和平方根による検討。」

出来る限り厳密に表現するならば。。。

「仮に部品誤差の確率分布期待値が正規分布に従っているとすれば、分散の加法性に基づいて部品誤差の設計値周りの二乗平均平方根の二乗和平方根がアセンブリ状態での設計値周りの二乗平均平方根になる法則。」


背景と根拠と適用限界は後で説明するとして
バカ正直にツールとして
使った結果のみをまずは次ページより示します。

我々が良く知っている事実

積み木全体の高さ誤差ΔHは
個々の高さ誤差Δhに対して、
おそらく以下のような関係性があると思う。
 
ΔH＝sqrt( (Δh１^2) + (Δh2^2) + … + (Δhn^2) )
 =√（Σ（Δhn^2）） （式４）


仮に、Δhが全部の積み木個々で同じ程度であれば、

Δh=Δh１=Δh２=…=Δhnと置いて、

ΔH≒√(n) × Δh（式５）

（式５）の解釈

「部品の数の平方根に比例して誤差が増える」

 式５をΔhについて解くと
Δh＝ΔH／√n　（式６）
もしも式６が正しいなら、

ワーストケース検討の
Δh＝ΔH／n（式３）と比較して、 

過剰な誤差見積もりの程度の定義

過剰誤差見積もり＝（N−√N）×（物理量、長さ？）　

計算に必要な仮定

• 結果が個々の独立した現象の線形結合でモデル化できる。y = ax1 + bx2 + …
⇒応用可能なフィールドが極めて限定的。例えばバネ半力の誤差計算や姿勢（三角関数）の絡む問題には使用が難しい！！座標変換の知識が必要になる。 
• 誤差の分布が正規分布（ガウシアン）
⇒かなり怪しい。
 
• 実際の部品の実測結果の設計値周りの二乗平均平方根と設計公差になんらかの関係がある。
⇒例えば、３σ＝設計公差半値幅の仮定など。
そんな馬鹿な。
 
• 設計値と実際の部品の実測結果の算術平均値が一致している。
⇒そんなことはありえない。 

分散の加法性に基づいた二乗和平方根を使っても良い場合とは

• 誤差モデルが線形結合の形で表現できる。
非線形方程式は使用できない。 
• 少なくとも選別品ではない。選別品の確率分布は正規分布にならないため。
• バックデータ、もしくは数多くの実績があり、公差=3σなどの仮定が信頼できることが既知である。

• 相対比較やコンセプト改善比較には有効。 
• 前提／仮定を正しく理解して使用する限り、簡便かつ効果的手段。 
• 
  

線形モデル（Linear）とは。

• 概念的には「入力に対して出力がまっすぐ立ち上がる。」 
• 実用的には「重ね合わせの原理が使える」 
• 数学的には「加法性（f(x+y) = f(x)+f(y)）と斉次性(f(ax)=af(x))を満たす」
もしくは行列式（線形写像）で表現できる。 

身近な線形モデル；

積み木の高さ誤差stack　ΔH = Δh1＋Δh2 

身近な非線形モデル

バネの力；F＋ΔF　＝　（k＋Δk）×（x＋Δx）＝kx＋kΔx＋xΔk＋ΔkΔx

モンテカルロ法

後日暇な時にまとめます。
Excel使えば超簡単！かつ上記二つより信頼できます。
実測データを叩き込めるのがとても良いです。
私はこれをオススメしたいのですが、まだ記事がまとまっておらず。。。

排気系(マフラー)の理論／技術基礎について

学生フォーミュラやってた頃に書いた昔の文章です。

目次

1,排気音の支配パラメータ

2,機械要素としてのマフラーの支配パラメータ

3,排気系に求められること一般

4,排気温度のコントロール

5,エキマニと高出力化手法

6,排気系の騒音について

7,その他の技術Tipsとかなんとか

8,素材

9,Formula-SAEにおける排気系設計についての考察

1,排気音の支配パラメータ

• 音圧
• 周波数分布

音色というと特定の周波数が強調された音です．
生理的にいい音色は倍音成分を含んだ音だったりします．

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2,機械要素としてのマフラーの支配パラメータ

• 排気温度←耐熱性より材料決定
• 排気圧←全面的にエンジンをチューニングするなら極限まで落とす必要あり．
  ただし，チューニングレベルによっては落とせばいいという物ではない．
  音圧に対して弱いトレードオフの関係がある．
• 重量←軽ければ軽いほどいい．強度と剛性に対して強いトレードオフ

加振に対する対策が必要なので強度設計よりも剛性設計が支配的だと思われる．

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3,排気系に求められること一般

• エネルギー回収：ターボ加給，熱電素子など
• 消音⇔排圧：一般にはトレードオフ
• 排気の誘導：忘れがちな、最も大事な役目．
• 強度・剛性・動剛性
• 耐久性：formulaだとそこそこあれば十分．

振動放射音対策により動剛性が決定される．
静剛性と強度は車両の加減速・コーナリングで
発生する慣性力(体積力)より求められる．

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4,排気温度のコントロール

触媒からの要求

もしも触媒を搭載するのならば，
最適動作温度内に置きたいので重要である．
その対策としては

• 2重排気管の採用←フォーミュラだと無理
• 断熱材の採用←グラスウールを巻けば放射音対策にも．
• エンジンの排気口直下に配置

等がある．3番目の方法は独立マニフォールドとトレードオフになる．
また，１次の共鳴加給効果が非現実的な高回転にシフトする．
ただし，２次や３次なら少々期待できる．
競技用車両だと採用は難しい．

騒音面からの要求

200℃下げるとエキゾーストノイズは5～6dＢ低減されるので
出来るだけ排気温度は下げたい。
方法としては肉厚パイプの採用等がある

排気バルブ直下でのの排気温度の参考値

• アイドリング：約300～400℃
• 全開全負荷時：約900℃

やはり，耐熱合金を使用したくなければ
エキマニの冷却を考慮する必要があるだろう．
実用的にはステンレスで十分，
金があればチタンがいいだろう．
エキマニの出口付近のみならばインコネルも有効だが
加工が大変そうだ。

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5,エキマニと高出力化手法

集合管はバイクチューニングの神POPヨシムラが何の気なしに開発したことであまりにも有名である．

1. 等長マニフォールド
   脈動加給効果を狙うには集合部までの音響工学的長さを等しくする。
2. 独立マニフォールド
   各管長は相互干渉、逆流を防止するためにある程度の長さを確保するといい感じ。
3. パイプ式マニフォールド
   排気管内部は極力滑らかにし、管内流圧力損失を減らすといいかも。

これら全ての用件を兼ね備えたエキマニを通称「タコ足」という。

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6,排気系の騒音について

総論

マフラー【muffler】

1. 襟巻き
2. 自動車の排気音や銃の発射音などを消す装置．消音装置．サイレンサー

広辞苑より

排気系からの騒音の分類

排気系からの騒音は以下の2種に大別できる

1. 排気系吐出音
   1. 排気の脈動圧力波(爆発一次成分)
   2. 気流音(高周波成分)
2. 排気系表面放射音
   1. 透過音
   2. 排気脈動を加振力とする振動放射成分

脈動圧力波の周波数は一秒間あたりのエンジンの爆発回数であり，エンジン回転数[rpm]×気等数÷60となる．

静音化の大雑把な考え方と手法

• 可聴周波数から外す
• 測定部位から外す。邪道だが有効。
• 吸音

具体的消音原理

吸音

ターゲット

中高周波成分

原理

音圧により細い繊維などを振動させて熱エネルギーに変換する。
吸音材としてはグラスウール，ロービングウール，バサルトウール等がある．

共鳴

ターゲット

100Hz以下の低周波をピンポイントで．

原理

行き止まりの共鳴室(レゾネーター)をマフラー内に設け，排気パイプを接続し，パイプ出口と共鳴室の間を音波が行き来させながら，そのエネルギーを摩擦抵抗によって減衰し，熱エネルギーに変換する．

拡張

ターゲット

全域で効果絶大

原理

排気管断面積の急激な拡大により排ガスを膨張・回折・分散し，マフラー隔壁にぶつけて乱反射させ，減衰させる．

干渉

ターゲット

チューニング次第でどのような周波数もピンポイントで対応可能

原理

メカニカル式

排ガス流路を二股に分岐させ，流路差を与えて再度合流させる．流路差によって生じる位相差を利用して互いの騒音を干渉，消音させる．排気系の取り回しを考えると現実的ではないし，ピンポイントでしか効かない．

電子式

排気音をマイクで拾って音圧と位相を測定しアクティブスピーカーにより同音圧逆相違音波を発生．それを排気ガスにぶつけて干渉させる．
スピーカーの動特性により，対応できる周波数に限界がある．現在の技術では500Hz程度だといわれている．

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7,その他の技術Tipsとかなんとか

マフラー内部で排気音を乱反射させよう

スピーカーのエンクロージャーボックスと同じく，チャンバーに対向する平行平面があると定常波が発生するので良くない．究極の理想は球体だがパッケージングと生産性を考えるとあまりに非現実的．せめて楕円形なんてどうだろう．直方体のマフラーなんて動剛性的にも最悪である．
マフラー膨張室において仕切り板に凹凸をつけて消音させることも出来る。

パイプのベンド部の処理

エキパイの曲率がきついところは断面積をそのままか，ちょっと広げた楕円断面にすることで，内部の進行方向に対して直角方向にできる立て渦を低減して損失を減らすことができるのだが，輪切りマフラーかハイドロフォーミングが必要となり現実的ではない．
同じ効果をマフラー内部に板を立てることで発揮することができるが，板の存在による損失増加と立て渦減少による損失現象のどちらが支配的になるのか，実験しないと分からない．たぶん，板にまとわりつく境界層排除厚さ分を補うだけの断面積増加が必要だ．やはり，難しい．

排気系可変装置

現在のところ弁を使用した可変マフラーには下記に挙げるとおりの３種類があるようだ．弁にはバタフライバルブなどを使用し，エンジン回転数やアクセル開度の関数としてオープンループ制御すればよい．

1. １) 可変排圧コントロール
2. ２) 共鳴室と拡張室へ切り替え
3. ３) 集合方法の切り替え

1はバイクではよくやる手法である．スズキが得意だ．
2は車でよく採用される．例えばタイコ内のパイプ入り口に排圧で作動する弁を設け，低速では拡張室として使っている部屋を高速では膨張室に利用することで，低速での低周波騒音と高速での中高周波騒音を，中高速域での排圧損失を最小にしながら両立させるメカニズムがある．
3の例としてはヤマハのEXUPなどがそうだ．

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8,素材

最近の乗用車用排気系の傾向と対策

乗用車では排気パイプにはSUS409(Fe-11%Crのフェライト系)が加工性と応力腐食割れが起きにくいため使用される，が，formulaにはどうでもいい．乗用車マフラーというか正確にはサイレンサー（タイコ）にはSUS430系も使用される．

チタン

耐食性と強度に優れるのでマフラーの構造材としては大変優れた素材である．500℃以上では強度低下．600℃以上では酸化が進むため，エキマニ直下の放熱対策はある程度必要となる．加工性と経済性は悪い．βチタン以外は何でも良さそうだ．

純チタン

純チタンは純度が高い方いと性能がいいかも．必要にして十分な機械的性質を持っている．
もしチタンマフラーをつくりたいなら妥当な材料だ．

αチタン

αチタンは純チタンより耐食性に優れる．まあレーシングカーにはどうでもいいことだ．
また，高温強度やクリープ特性にも優れるため，エキパイにうってつけである．

α+βチタン

α+βチタンは時効熱処理による析出硬化合金である．純チタンやαチタンよりも強度，靭性が高く，加工性にも優れる最強のチタン合金である．溶接性も良いため，これまたエキパイにはうってつけである．しかし少々オーバースペックのきらいがある．余力があれば挑戦したい．

βチタン

βチタンは焼き入れや析出硬化により最も高い強度を誇るが，焼き入れ時の冷却速度を間違えるとぜい化が起こるらしいが，エンジンぶん回して水溜りに突っ込んだらいったいどうなるだろう？
高温強度や対酸化性はそれほど良くないのでマフラーにする意義は特にない．
どちらにせよα+β型とβ型は温度変化の激しい排気バルブ直下だと熱処理も台無しになるかもね．

ニッケル合金

インコネルを代表とするニッケルベースの各種耐熱合金は比重が重いので扱い難い．比強度，比剛性が悪い訳ではないので上手に設計製作すれば軽く作れるが，そんな薄肉パイプを入手できるかどうか．あと色々謎が多くてなんとも．
僕らにとっては色々な意味でオーバースペックである．

ニレジスト(耐食・耐熱鋼)

ステンレスは必要にして十分な機械的性質を持つ．これで十分である．しかし，多少重くなるかもしれない．耐熱鋼も同じく．

鋳鉄・鋳鋼

一昔前の乗用車用エキゾーストマニフォールドは大半がこれだが，どうしても肉厚を落とせないので重すぎる．型を起こすのも面倒くさいし，競技用自動車に使う理由は何一つ無い．

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9,Formula-SAEにおける排気系設計についての考察

出力と音響特性の高度な両立，ひいては環境性能と動力性能の妥協無き追求を目指すのが我がチームの最終目標であるため，その方向性は量産乗用車に酷似していると考えられる．
ただ，軽量化に対する要請は量産車の比ではないし，生産手法が全く異なるため，その構造と材質は全く異なるものになることが予想される．
静音設計と低排圧は相反する用件だが，拡張消音の使用を控える事である程度は達成できると考えられる．戦略としては高周波領域を吸音により，低周波域は共鳴によって消音すればよいと思われる．
排気システムの可変装置の有効性はかなり高い，と思うよ俺は．ヤマハ発動機のEXUPのような可変排圧機構もコンパクトで効果が高い．何らかの可変機構はプレゼンテーションでのポイント稼ぎに多少有効かもしれない．
メカニカル干渉消音は重く，かさばるので競技車両に搭載するにはかなりの工夫が必要とされるだろう．排気温度を抑えるには熱交換器を付けるか，パイプの肉厚を増やす必要があるが，重量の増加は免れないだろう．

エキゾーストマニフォールドの設計手法について妄想

エキゾーストマニフォールドの設計スペックはエンジン排気バルブから集合部までの音響長さとパイプ径，集合部形状，集合方法などがある．また，触媒の有無によりその形状は変化するだろう．
パイプ径と音響長さはエンジンが狙うトルクバンドによって決定される．
これは吸気管での共鳴加給効果／慣性加給効果と同じ関係であり，共鳴加給(吸出し)効果のピーク回転数はエキマニの長さを，慣性加給(吸出し)効果の発生回転数はエキマニ直径を決定する．

共鳴加給効果と吸排気管長と集合方法について

排気バルブより吐出された圧力波が集合部に到達する時間を各気筒等しく合わせた排気系を等長エキゾーストマニフォールドという．等長とは実際の長さではなく，音響長さのことである．
集合部を自由端として反射された圧力波は，再び排気バルブ付近へ戻ってくる．そして次の排気サイクル時に排気バルブ近傍に到達した圧力波が負圧波であれば，排気ガスは強制的に吸いだされる．これを脈動(共鳴)加給(吸出し)効果という．音響管長が長ければ到達まで時間がかかるため，低回転域で，短ければ高回転域でその効果を発揮する．また，セッティング次第では高回転域で一往復目(１次)，低回転領域で２往復目の圧力波にて慣性加給を行う事もできる．これは４-１集合で顕著に現れるのだが，中速域にトルクの谷ができるため，ドライバビリティーに難がある．対して４-２-１集合にすると自由端となる集合部が２箇所できるため，圧力波は２回到達することになる．その圧力波同士で干渉するためか，脈動加給のピークはハッキリと出ない上にピークも若干落ちるが，中速でのトルクの谷もなくなる．また，爆発間隔が離れた気筒同士を４-２でまとめることによる気筒間干渉低減によりピークパワーの落ち込みはある程度回復させることもできる．
つまり，ピークパワーなら４-１集合が，ドライバビリティーは４-２-１集合が良いことになる．

慣性加給効果と級排気管直径

吸排気管における慣性加給効果とは平たく言えば水力学における水撃作用であり，その効果は流速の一乗のオーダーである．
作動ガスの慣性力によって発生する圧力は適切に設計すれば吸気をシリンダーに押し込んだり，排気をシリンダーから吸いだしたりすることが可能となります．
しかし，ただ単に流速を上げればいいという単純な話ではなく，バルブタイミング，特にオーバーラップと協調したセッティングを必要とします．
流速を上げるには管径を絞ればいいのだが，際限なく絞ろうものなら，ふん詰まりになって流量が裁けないことうけあい．
吸気系の話だがエンジンチューニングの本でポートは広げれば広げるほど良いって書いてある奴がまれにあるけどそれは嘘です．騙されちゃあいけません．実際には流量と流速を両立させなきゃいかんのです．目指すは狙った最大トルク発生回転数で吸気流速をどれだけ音速近くに持っていけるかだ．
というか，むしろ目標最高出力から混合気の必要流量を計算して，その流量を達成できる範囲内で極限までポート系は絞るべきなのだ！
あと，ポート壁面の平滑度と流量の関係はそのうち調べてUPりますね．
最大トルク発生回転数，つまりトルクバンドでシリンダーへの混合気の充填率を最大とするような管径は，管径の細さで獲得した流速による水撃作用の圧力と管径の太さから与えられる流量により決定される．
つまり管径を太くすれば最大充填率を得られる回転数が高回転へシフトし，管径を絞れば低回転へシフトするのです．
ちなみに二輪でのREVやHYPER-VTEC，４輪でのVTEC-E，3stageVTECなど，ホンダが得意とするバルブ休止機構は可変吸気管断面機構であり，慣性加給を全回転数領域で使用するための機構だと言えます．その点はBMWのバルブトロニックやいわゆる普通のVTECに代表される可変バルブストロークとは少々趣が異なるのです．

じゃあ，どうしましょう

要約すれば，パワーバンドを低回転にシフトするには太くて短い吸排気管を，パワーバンドを高回転にシフトするには細長い吸排気管にすればよい事が分かります．
Formula-SAEでは吸気を20mmのリストリクターで絞るため，必然的にトルクバンドを低回転にシフトする必要があります．そのため，吸排気管を最適化すればノーマルと比べ，より細長い形状になると予想されます．ドライバビリティーはもちろんのこと，高出力化のためにもこれは必然です．

建て前と欺瞞を求めて

我らののマシンはクリーンさも売りにしたいので是が非にでも触媒を搭載したいものですが，触媒の温度コントロール，特に始動時のエミッションコントロールのためにエキマニにグラスウールなどの断熱材を巻きつける必要があるかもしれません．そうなるとエキマニの音響長さが実質的に短くなるため，より長いエキマニが必要となり，重量と取り回しの面では不利になるかもしれません．
他方，エンジンの排気音は低く抑える必要があるのでテールエンドでの排気温度は極力下げる必要があります．そのためにはアルミなどの熱拡散率の高い素材を使用する必要があります．排気システムの最下流に位置するサイレンサーはエキゾーストパイプほど耐熱性が要求されない部位であり，前例もありますので，アルミサイレンサーは現実的です．
管の肉厚を適度に厚くすると放熱性は良くなりますが，重量との兼ね合いを考えると得策ではありません．

その他どうでもいいこと

バルブタイミングに手を付けずにECUのセッティングのみでパワーバンドをシフトするとなると，オーバーラップが大きすぎると思いますのでトルクを確保するにはある程度の排圧が必要となるかもしれません．そうなれば拡張消音なども効果的に利用できますのでかなりの低騒音を実現できる可能性があります．
静音性を考えるにあたって，排気系の次に問題となるのは車体の風切り音とドライブチェーンです．音にこだわるならばサイレントチェーンやコッグド・ベルトの採用も視野に入れる必要があります．また，チェーンの騒音は高周波を多く含むため，フルカバードにするだけでかなりの騒音低減が見込めます．選択肢としては普通のチェーンをフルカバーするか，サイレントチェーンです．そのどちらかをトータルでの重量とコストを考えて採用する事になると考えられます．

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参考文献

超・クルマはかくしてつくられる 福野礼一郎 二玄社

林道ツーリングのための最軽量オススメ車載工具

最近一番感動した工具を紹介します。

WR250Rの林道アタック時に、
軽量化のためどうしても工具を減らしたいと思い
ABITさんに相談した時に、ご紹介頂いたのが
KTCのフレックスヘッドソケットの８−１０でした。

これ１本と、
サイドカバー外すための６角レンチが一本あれば
林道生存率をかなり確保できるな！
となにやら感動。

実際これで色々と整備してみましたが
しっかりとトルクかける事もできれば
早回しもサクサクと捗り
なおかつ、
けっこういろんなところにアクセスし易いのです。

値段は高いのですが、かなりオススメ。

これと６角レンチと携帯空気入れとロープを
リピートタイでどっかに縛っておけば
ツールバックなんて無くても
林道アタックは十分だなー
って思いました。



ちなみに僕が一番便利だと思っている工具？は
インシュロックやリピートタイなんだけどね。


それにしてもWRの純正工具入れってダサいよね。

ちなみに、ABITの中の人は、
工具を一つ一つ軽量化するんじゃなくて、
厳選することが大切なんだって言ってました。

研究開発時のパラメータ選択方法

研究開発時において、
適切なパラメータを選択できるか否かは
仕事の効率や成果に直結する
非常に重要な課題だと思うのですが、
その一方で、誰しも直感でえいやーって
選んでしまうものです。

僕はもっと慎重にパラメタ選定すべきと思うな！！

このコンテンツでは物理量、や次元、
パラメータ選択のヒント、
そしてエネルギーという概念の有効性について
まとめてみました。

何を計り、どんな量で考えるか？

現象の本質に迫るには、計って考える必要があります。

結論から言うと、
計り易い量と、考え事に向いている量は
まったく異なるため、
計測する物理量と検討に使う物理量は
ちゃんと分けて考える必要があります。
ここをごちゃ混ぜにすると、本質には迫れません。

これができていないエンジニアが意外と多い気がしたので
今日は次元について語ります。

考え事に向いている次元

僕の経験によれば、
考え事に向いている量は以下３つが挙げられます。

• 無次元量
• 力
• 保存量

無次元量

物理量をバッキンガムのπ定理で
削ぎ落とし、最終的にのこった変数

考え事には向いているのに
直接計測が不可能な典型的例
メカ
アスペクト比、ラジアン、比重、原子量、
レイノルズ数、ヌセルト数、プラントル数、
グラスホフ数、マッハ数、レイリー数、
ゾンマーフェルト数、ポアソン比 電気
サイクル 、
Q値、ゲイン、SN比、アーラン数、比誘電率、磁化率

力

力学でもっとも大切だけど、
もっとも定義が曖昧な自己矛盾をはらむ量。

完全に理解している人はたぶんいない。
本質的に測定は難しい。
フックの法則を使って間接的に計る方法が多い。

保存量

時間変化しない。適切な系であれば座標変換から解放される。

直接計測は極めて難しい。 
もちろん、本題のエネルギーもまた保存量。

その他、かなり考え事に便利な量

• 
上記に対しての各種モーメント量
• 
時間発展が知りたいときは、状態量(p,x)

• 熱力学なら状態量(圧力・エントロピーとか)
• 
波動関数ならインピーダンス 

ポイントは、
考え事に向いている量は
どれもこれも本質的に計測が難しい
ということです。

計り易い次元の例→基本単位

そもそも測り易くて原器が作り易いから、基本単位

測りにくい次元の例→力

• 第一原理で力が現れる式は少ない 
• 計測の過程で物理変換が多数入る。
• 計測にキャリブレーションが必要 
• 6自由度を独立して計測することが極めて難しい 
• 観測が対象に必ず影響を与えてしまう。

エネルギーという概念の素晴らしさ

メリット

• 保存量かつスカラー
⇒物理法則の対称性に基づく、
• 次空間座標からの解放
• 系の取り方が間違いなければ、正確な議論が可能
• 現象をまたげる。例：エネルギー変換
• 身近な現象は全部エネルギーに置き換えることができる
• 演算が足し算と引き算しかない

デメリット

• 直接観測できない。
• 変換しなければいけない。
• 系のとりかたはとても難しい。センスがいる。 

定義は
力×変位の空間方向積分
　
一般化したらフロー×エフォート＝運動量×力


ちなみに波動関数で記述可能な現象は、
フローとエフォートの積であるエネルギー率
で分析するだけでなく、
フローとエフォートの商であるインピーダンス
も合わせて議論する方が望ましい。

なぜ品質工学は的を得ているのか、 その物理学的側面からの考察

• エネルギーの次元で考え、

• エネルギーに類する測り易い量を計測し、
• 
デシベル・ゲインという無次元数(エネルギーの比)で整理する。

だからこそ「本質を究める」ことが可能となります。
エネルギーに紐付けられない品質工学は間違っています

(私の信念であり裏付けはありません)

私のメッセージのまとめ

考えやすい物理量を無理して測ろうとしていませんか？
計測しやすい物理量で無理して考えていませんか？
エネルギーという概念はとても便利です。
意識的に多用しましょう！

東日本大震災 被災地視察 WR250R 福島東北ロングツーリング

約半年前になりますが、
夏休みは被災地見学をしていました。

感慨深い旅となりました。

原発事故の影響による立ち入り禁止区域
ゴーストタウンぶりがヤバい。

津波で浚われてしまった海岸線。

後半は軽装でした。

前半こんな感じの装備だったのですが、過積載過ぎ。
まじで乗ってて面白くなかったので
途中、宅急便で家に送りつけてしまいました。

原発周辺では作業者の皆様のために
ファミマの移動店舗が。

津波被害地は瓦礫こそ撤去されているものの
日本の風景とは相容れない感じです。
海岸線は数百キロに渡って更地でした。

牡鹿半島

WR250R ハンドル周りドレスアップ

この記事はWR250R/Xの盆栽話です。
唯一無二のWRを目指すべく、ハンドル周り
にはえらい金をかけてしまいました。
チューニングは考えている間が一番楽しいよね！
当然、やり終えた途端に飽きます。

ハンドル周りのコンセプトは
黒が基調で青がアクセント。

ワイズギア ETCステー
I-CON3はタコメータ代わり
CYCRA C.R.M 黒アルマイト

ドリブンのカーボンテックハンドル
ドリブンのミラー　オススメ！！
林道で邪魔になりません。
ドリブンのグリップもカッコいいです。

CYCRA C.R.M黒アルマイトの色合いは良い。
OUTEX ステアリングステムスタビライザは
高速道路での安定性が激変した超オススメ品
こけてもハンドルが捩じれなくて良いです。

チューブレス化したXホイール。
XJR1300用ディスクです。

ドリブンのグリップがなかなかカッコいい。

ドリブンのミラーは便利な上にカッコいい。
けっこうくっきりと後ろが見えます。

CRF250Lで行く海外ツーリング タイ北部チェンマイ林道アタック

ちょうど１年前の話だけど

タイでCRF２５０Lをレンタルして

林道ツーリングしていた頃の写真。

場所はチェンマイの北、国境沿いのど田舎。

これでオフにはまりました。
WR250Rを買うに至った直接の原因。

林道は忙しかったので写真ありません。

１０万円持ってたらタイに行ってレンタルバイクで

林道攻めまくるってのは素敵なバケーションだと思うよ！

もちろん、怪我したら悲惨なことになることは自己責任。

救急車なんて着てくれないと思うから。

この丘陵地帯は元々ケシ畑だったらしい。

ゴールデントライアングルだからねw

どの国に行っても「ガソリン満タン」だけは

現地語覚えないといけないよね。車種はCRF250L

タイ生産バイクだからタイだと入手性抜群。

KLXもレンタル可能だよ！！

夜のチェンマイは最高に刺激的な街です。

極寒日本縦断 群馬、四国、九州 WR250R ロングツーリング

このクソ寒い中
冬休みの帰省ついでに3200km走ってきました。
相棒はX化したWR250Rです。
寒かったです。
後悔と感動の連続です。


今回は二つのNew Partsを導入しております。
一つは純正ハイシート、
もう一つはワイズギアミニスクリーンです。

純正ハイシートの乗り心地と一体感は
言葉で表現することを憚るくらいに
素晴らしいものです！！

ハイシート入れなきゃwrは相当損しちゃう！！
とにかくハンドリングとマシンとの一体感が改善します。
特に、不整地でのマシンコントロールは
衝撃的な変化がありました。
とにかく、前後への体重移動が楽。
乗り心地は下手なネイキットよりマシになります。
そして傾斜が緩いので腰が痛くなりません。

ワイズギアミニスクリーンのウインドプロテクションは
なかなかのもので、100km巡行なら平和そのもの。
操縦安定性は悪化しませんでした。
寒さ対策にも良いです。お腹は冷えません。
高速道路がまったく苦ではなくなりました。

でも多分オフロードだとすごく邪魔。

ワイズギアミニスクリーンと純正ハイシートは

WR250Rをツアラー化する時の必須アイテムですね。

ちなみに私の身長は163cm

X化したら、足付きは特に問題ありません。

Rでモトクロスブーツ履くと、地獄です。

ゲロガレには金輪際近づきたくないです。

まずは、静岡県のオレンジロード。
ローリング族重点取り締まりポイントです。
攻めるには最高の道ですが民家も近く、
はしゃぐ場所ではありません。

豊橋の海岸。紺碧の海と空、白い砂浜が織りなす非日常
モタードタイヤも慣れるとサンドも少し走れるね。

福岡県久留米市の高良大社からの、
久留米市を眺めているところ

今回の旅のハイライトは足摺岬。
いくまでのワインディングが実に最高でした。

四国最東端の岬。名前忘れた。

室戸岬周辺。なんだか襟裳岬を思い出す景観。

高知県の沿岸沿いから見る、太平洋へ沈む夕日。

群馬県民だから海見るだけで大興奮だよね！！