4 ストロークモトクロッサー "CRF450R" のエンジン技術野村明史株式会社本田技術研究所 1. はじめに自然の大地やスタジアムを舞台に, 豪快なターンや華麗なジャンプで観客を魅了するモトクロスレースは近年世界中で高い人気を集めています. モトクロスレース車両 ( 通称 : モトクロッサー

Size: px

Start display at page:

Download "4 ストロークモトクロッサー "CRF450R" のエンジン技術野村明史株式会社本田技術研究所 1. はじめに自然の大地やスタジアムを舞台に, 豪快なターンや華麗なジャンプで観客を魅了するモトクロスレースは近年世界中で高い人気を集めています. モトクロスレース車両 ( 通称 : モトクロッサー"

しょうすけあかさか
5 years ago
Views:

こうした時代の要請をふまえ, 排出ガス中の大気汚染物質がより少ない4ストロークエンジンを搭載し, 戦闘力においてもライバルを圧倒する能力を備えた新世代モトクロッサー "CRF450R" を開発しました.Table 1 に主要諸元を, Fig.1 に 2004 年モデルの外観を示す.

1 4 ストロークモトクロッサー "CRF450R" のエンジン技術野村明史株式会社本田技術研究所 1. はじめに自然の大地やスタジアムを舞台に, 豪快なターンや華麗なジャンプで観客を魅了するモトクロスレースは近年世界中で高い人気を集めています. モトクロスレース車両 ( 通称 : モトクロッサー ) は,2 ストロークマシンが主流となっていたが, 昨今の環境保護への強い関心を反映して, レースでもよりクリーンなマシンの登場が求められてきています. こうした時代の要請をふまえ, 排出ガス中の大気汚染物質がより少ない4ストロークエンジンを搭載し, 戦闘力においてもライバルを圧倒する能力を備えた新世代モトクロッサー "CRF450R" を開発しました.Table 1 に主要諸元を, Fig.1 に 2004 年モデルの外観を示す.2000 年の日本 GPにプロトタイプで参戦し, いきなりデビューウ Table 1 Major specifications Items Specifications Overall length (mm) 2194 Overall width (mm) 825 Overall hight (mm) 1262 Wheelbase (mm) 1495 Seat height (mm) 955 Ground clearance (mm) 339 Vehicle dry mass (kg) 101 Engine type Liquid cooled 4-stroke OHC single cylinder Engine displacement (cm 3 ) Bore Stroke (mm) Compression ratio 12.0:1 Valve train SOHC 4valve Max.power (kw/r/min) 41.5/9000 Max.torque (Nm/r/min) 50.7/6500 Carburetor type FCR40 Fuel capacity (L) 7.5 Clutch type Wet multi-plate type Transmission 5 speed constant mesh Caster angle 26 54' Trail length (mm) Tire size Front 80/ M Rear 110/ M Brake system Front Single 240mm disc with twin-piston caliper Rear Single 240mm disc Suspention Front Telescopic Rear Pro-link Frame type Aluminum twin-tube ィンを獲得することができ, モトクロッサーの4ストローク化に対する関心を高める結果になりました年には市販車 (2002 年モデル ) を発売.(Fig.1 は 2004 年モデル ) その後は全日本選手権, アメリカの AMA 主催スーパークロス, ナショナルモトクロスレースなどで優勝するなど, 優れた戦闘力を発揮しながら市販車を含め, 進化を続けています. Fig.1 External view of CRF450R, 2004 model

今回は, その4ストロークモトクロッサーのエンジン開発と導入した技術に関する一部を紹介します. 2. 開発時の課題モトクロッサーの4ストローク化に求められる課題を整理すると, (1) コンパクトサイズと軽さエンジン出力がいかに優れていても大柄で重いマシンでは, モトクロッサーに求められる戦闘力は発揮できません.

2 今回は, その4ストロークモトクロッサーのエンジン開発と導入した技術に関する一部を紹介します. 2. 開発時の課題モトクロッサーの4ストローク化に求められる課題を整理すると, (1) コンパクトサイズと軽さエンジン出力がいかに優れていても大柄で重いマシンでは, モトクロッサーに求められる戦闘力は発揮できません. よって2サイクル 250cm 3 のエンジンと同等のサイズ及びエンジン質量を4ストロークの 450cm 3 で実現させるためには, 大幅な軽量化が求められます. また, 重心位置を低く設定することも求められることから,4 ストローク化によって構成部品が増えるシリンダヘッドまわりの軽量化は大変重要な項目となります. (2) 出力 & トルク特性滑りやすい路面での走行であるが故に, 最大出力も大切ですが, リニアなトルク特性, すなわちトラクションの良い特性が大変重要となります.Fig.2 に示すようにCRF 450Rは従来の4ストロークエンデューロ領域とは異なり,2 ストロークモトクロッサーと同一の領域にエンジン出力, 完成車質量とも位置付けることができました. エンジン出力 (kw) CRF450R 2st モトクロッサー領域完成車質量 (kg) エンジン相当質量以下 ) を達成しています. 最大出力発生回転数は, モトクロッサーの使い勝手より, 後輪トラクションと瞬時の加速性を重視して, 高回転をねらうのではなく 9000r/min とし, 出力 41.5kW(2004 年モデル ) を実現しました. ボアストロークは 96mm 62.1mm, 排気量 449.4cm 3 を設定しています. エンジン全体の透視図を Fig.3 に示す. Fig.2 完成車質量 / 出力レシオ 4st エンデューロ領域 3.1. トルク特性 4ストロークのリニアなトルク特性を損なうことなく高出力高回転化するために, バルブタイミング, 吸排気系の最適化, フリクション低減などを施した. リニアなトルク特性の目安としてパーシャル域を含めたトルク等高線に着目し, 等高線の各間隔が均一になるようにトルク特性を設定しました.Fig.4 に2 ストロークのCR250Rと比較したトルク等高線を示す. 3. エンジン概略エンジンサイズはCR250R のフレームを基本骨格として搭載できる幅長さ高さを設定し, 徹底的な軽量化を行いました.2004 年モデルでは, エンジン質量は 28.9kg( 従来の 4 ストローク 250cm 3

3.2. 技術要素 CRF450Rでは軽量コンパクト化高出力始動性向上のために以下の技術を採用した. 3.2.1. UNICAM 動弁系システム Fig.5 にシステム全体を示す.

4 Torque contour カアーム方式とした独自のSOHC 構造 UNICAMシステムを開発した.

マグネシウム材のヘッドカバーを採用してシリンダヘッドまわりの軽量化を図っている. ロッカアームはY 字型構造のローラ式とし, Y 字の間にプラグホールをパイプで構成している.

また,UNICAMシステムはDO HCレイアウトより狭角な 21.5 のバルブ挟み角を可能とし, コンパクトな燃焼室を達成するとともに, 高圧縮比化, 高出力化に大きく寄与している. 3.2.2. 密封式クランクケース 2 系統潤滑システムクランクケース内蔵オイルポンプ Fig.

クランクシャフトとピストン側, トランスミッションとクラッチ側の2 系統分離潤滑システムを採用した.

3 3.2. 技術要素 CRF450Rでは軽量コンパクト化高出力始動性向上のために以下の技術を採用した UNICAM 動弁系システム Fig.5 にシステム全体を示す. 従来の単気筒エンジンに比べ, 高回転なエンジンとするために動弁系を DOHCにすることが考えられるが,DOHCは吸気側と排気側にカムシャフトや軸受け構造が必要であり, また, カムチェーンも長くなるので, 軽量化の面からは不向きである.CRF450Rでは, バルブ径が大きく高回転挙動が不利な吸気側にチタンバルブを採用し, 直押し方式とし, 排気側についてはロッ Fig.4 Torque contour カアーム方式とした独自のSOHC 構造 UNICAMシステムを開発した. カムホルダにはバルブリフターホール, ロッカアームシャフト支持部をダイキャストで一体形成し, シリンダヘッドの高さを極力低くし, マグネシウム材のヘッドカバーを採用してシリンダヘッドまわりの軽量化を図っている. ロッカアームはY 字型構造のローラ式とし, Y 字の間にプラグホールをパイプで構成している. これにより, 点火プラグを燃焼室のセンタに配置 Crank&Piston side Oil pump shaft Balancer することができ, 火炎伝ぱ特性を良好にしている. また,UNICAMシステムはDO HCレイアウトより狭角な 21.5 のバルブ挟み角を可能とし, コンパクトな燃焼室を達成するとともに, 高圧縮比化, 高出力化に大きく寄与している密封式クランクケース 2 系統潤滑システムクランクケース内蔵オイルポンプ Fig.6 に示すように, 密封式クランクケースの構造は, バランサを外出しにし密封ケース内オイル排出性能を高めるとともに, クランクシャフト両端にオイルシールを持つ密封構造を活かし, クランクシャフトとピストン側, トランスミッションとクラッチ側の2 系統分離潤滑システムを採用した. エンジン側については, トロコイドポンプによる圧送方式を, トランスミッション側については,2 ストロークエンジンと同様なオイルバス方式を採用した. また, 左側クランクケースと左側カバーで構成される空間をケー Left side crankcase Oil pump Right side crankcase Transmission&Clutch side Fig.5 UNICAM system Fig. 6 Dual thump system & Built-in oil pump Fig.6 Dual thump system & Built-in pump

ス内オイルタンクとした. コンパクトなクランクケースにもかかわらず, モトクロスレースでの激しい車体姿勢の変化にも追従する安定した潤滑を確保した.

軽量化を図った. 3.2.3. 2 本リング超ショートスカート軽量鍛造ピストンオフセットシリンダ Fig.

を達成した. エンジンコンパクト化のためには, 往復運動部の質量軽減が必要不可欠である.

始動後には遠心力によりピスを図りクランクシャフトトータンと一体のデコンプウェイトが回ルでの軽量化に寄与している. 転し, デコンプカムが解除される.

ピン回転式オートデコンプカムシャフトは従来のFCからレッションシステム SCM 浸炭焼入れ仕様にすること 4ストロークエンジンのキックにより,

また,ACGカバ改良するため, 独特のピン回転式デーには, 新開発の耐熱マグネシウムコンプレッションシステムを開発合金を採用し,

このシステムにより冷機時のネシウム合金を採用, シリンダヘッ始動と暖機時の再始動を2ストロドカバーとクラッチメンテナンスーク並みに向上させた.

4 ス内オイルタンクとした. コンパクトなクランクケースにもかかわらず, モトクロスレースでの激しい車体姿勢の変化にも追従する安定した潤滑を確保した. また, クランクケースの合わせ面にオイルポンプを構成することにより, ポンプボデーが不要となり従来構造のものに比べ構成部品を大幅に省略することで, 軽量化を図った本リング超ショートスカート軽量鍛造ピストンオフセットシリンダ Fig.7 に示す超ショートスカートピストンは, ボア 96mm に対して高さわずか 34mm と, 通常型のピストンに対し 125g 軽量の 250g を達成した. エンジンコンパクト化のためには, 往復運動部の質量軽減が必要不可欠である. 超ショートスカート形状を実現させるため, ピストンプロフィールと潤滑の適正化とともに, オフセットシリンダ構造を採用して, スカート側圧の最適化とフリクション低減も図っている組み立て式浸炭クランクシトニ重浸炭コンロッドクランクシャフトについては, 従来の S48C 高周波焼入れから, SCM420H 浸炭焼入れに変更することにより, 同等の疲労強度を保ちながら軽量化を行った. また, コンロ部と小端部の熱処理深さを変えるり, 圧縮を抜きキック踏力を軽減すことで疲労強度と軽量化のバランる. 始動後には遠心力によりピスを図りクランクシャフトトータンと一体のデコンプウェイトが回ルでの軽量化に寄与している. 転し, デコンプカムが解除される. Fig.8 にクランクシャフトアッセ浸炭カムシャフトマグネンブリを示す. シウム合金カバーピン回転式オートデコンプカムシャフトは従来のFCからレッションシステム SCM 浸炭焼入れ仕様にすること 4ストロークエンジンのキックにより, 疲労強度を高めながら限界踏力の重さと着火チャンス不足をまで薄肉化した. また,ACGカバ改良するため, 独特のピン回転式デーには, 新開発の耐熱マグネシウムコンプレッションシステムを開発合金を採用し, 多機能カバーにマグした. このシステムにより冷機時のネシウム合金を採用, シリンダヘッ始動と暖機時の再始動を2ストロドカバーとクラッチメンテナンスーク並みに向上させた.Fig.9 にシカバーも従来材マグネシウム合金ステム全体図を示す. 始動時にはピを採用してエンジン軽量化を図っンに形成されたデコンプカムがデている.Fig.10 にカムシャフトをコンプスリッパローラを介して排示す. 気側ロッカアームを押すことによ Fig.10 External view of camshaft Decompression slipper roller Cam holder Decompression cam Decompression weight with cam Decompression spring Washer Decompression arm Rocker arm ッドは疲労強度要求の異なる大端 Fig.9 Automatic decompression system

5 φ40フラットバルブ, ベアリング付きキャブレタケイヒン製 FCRキャブレタのフラットスライド式スロットルバルブは, 両側に3つのベアリング付ローラと1つのローラを備えることで, 軽くスムーズなスロットル操作を可能としシャープなスロットルレスポンスを達成した. また, 別経路の新気導入通路を設けることにより, 熱間始動時や転倒後始動時の空燃比 (A/F) を適正化し始動性を向上させている点火システム点火システムには,CDI を組み込んだ高精度デジタルCPUを採用し, スロットル開度やエンジン回転数が刻々と変化する中でも, 最適な点火時期をコントロールしている. 4. 結び CRF450Rは, 従来の4ストロークエンジンの概念から離れ, モトクロッサーのための4ストロークエンジンとして, 原点から構築し直すことで, 既存の商品とは違う進化を遂げることができた. 昨年全日本 GPにてデビューウィンを獲得したCRF250Rも含め, 環境保護を考慮したハイテク, ハイパフォーマンスのフラッグシップマシンとして, オフロード車全体のイメージアップに繋がることを期待する.

LEGACY 1. LEGACY A: DIMENSION 1. SEDAN MODEL 2.5 L SOHC 2.5 L DOHC turbo Overall length mm (in) 4,730 (186.2) Overall width mm (in) 1,730 (68.1) Overa

LEGACY 1. LEGACY A: DIMENSION 1. SEDAN MODEL 2.5 L SOHC 2.5 L DOHC turbo Overall length mm (in) 4,730 (186.2) Overall width mm (in) 1,730 (68.1) Overall height (at C.W.) mm (in) 1,425 (56.1), 1,435 (56.5)