パート1 - 短いブロック
これ以上、後回しにはできなかった。リークダウンが30%のとき、ユーロパのTwin Camエンジンは以前の面影をとどめていなかった。さらに、 national-levelで競技力あるA/Street Preparedカーを真剣に作ろうとするなら、完全なブループリント作業が必要だった。というわけで、私たちはそれを引き抜いた。
ほとんどの車のビルダーはオートクロス車を整備する際にサスペンションから始める。オートクロス競技はハンドリングとコーナリングに大きな重点を置くため、通常はサスペンションをいじることで最大の効果が得られる。しかし、私たちはEuropaプロジェクトでエンジンから始めたのには、一つの極めて重要な理由がある：油圧、すなわち油圧の不足だった。
Europaが70年代初頭に製造されていた頃、ストリートタイヤはDOT公認レース用タイヤに比べてトラクションが劣っており、コーナリング力は従って著しく低かった。しかし、現在入手可能な超粘着タイヤを履かせると、Europaは強力な横加速度を生み出し、厳しい右コーナー時に油がオイルポンプの取り出し口から揺れ出すようになる。 この問題はスキッドパッドのような状況—車が限界で数秒間コーナリングする状況—で最もはっきり現れる。解決策はいくつか存在し、ここで紹介する。
Feeler gauges were used to measure the piston ring end gap.
ブループリントは、エンジン内部の公差を最適化するプロセスです。大量生産エンジンが設計されると、比較的広い公差が用いられ、高精度の機械加工を避けます。その結果、製造エンジン内の多くのクリアランスは性能を最大化する範囲外になります。したがって、各クリアランスを最適化することは、出力と信頼性の両方を向上させます。ブループリントは多くのストッククラスのレース規則で許可されており、パワーを合法的に増加させる唯一の方法であるため、前部の競技者にとって実質的に義務づけられてきました。
ルールに従う
この記事には、国内有数のLotus Twin Camエンジンのエキスパートの1人であるDave Beanの多くのヒントが含まれています。DaveはTwin Camを数多く組んできており、出力はノーマルから非現実的な域まで様々です。多くのヒントがあまりにも良すぎて言及せずにはいられなかったため、含めました；ただし、選択した競技カテゴリのエンジンをビルドする前に、ルールブックでこれらの改良が許可されているかを確認してください。
Hepolite +.040" oversized pistons increased both displacement and compression.
クラックチェック
Twin Camの下部はかなり強力ですが、ほぼすべてのTwin Camエンジンは新造時から酷使されてきました。したがって、エンジン組み付け計画の最初のステップは、 critical componentsをクラック検査することでした。クランクシャフトとロッドはMagnafluxingで検査しました。幸い、欠陥は見つかりませんでした。フライホイールとピストンを再使用していた場合も検査されていたでしょうが、私たちは新しい oversized ピストンとTiltonアルミ製フライホイールをプロジェクトのエンジンに採用しました。Magnafluxingは鉄・鋼部品にのみ有効である点に注意。アルミ部品は通常、染色浸透検査で検査されます。ピストンとアルミ製フライホイールにはこの技法が必要です。
ブロックとピストン
これまでに機械加工が施されていない高走行エンジンブロックは、ブループリントエンジンの最良の基盤を提供します。レース用エンジンを作る際、多くのプロのエンジンビルダーは新しいブロックよりも中古ブロックを好みます。数年間使用されたブロックは何度も加熱・冷却され、キャスティングは最終的なセットを取ります。ブロックを全面再加工した後は、新しく加工された表面は真直になるため、キャスティングの再移動が起こりません。
Oil passage restrictor plug is inserted in the block, and reduces the flow of excess oil to the head.
ジャッキシャフトのベアリング、オイルギャラリープラグ、フリーズプラグを取り外した後、ブロックは熱槽で洗浄されました。すべてのプラグを外した状態で、温浴洗浄液は内部のオイルおよび水路を効果的に清掃できます。
清掃作業が終わると、主軸受座のラインボアを測定しました。ラインボアとは、主軸受座の幾何学的中心の関係を指します。クランクシャフトの縦軸に沿って見ると、各座の中心は一直線でなければなりません。中心が正確に一直線でない場合、主軸受キャップを締め付けたときにクランクシャフトが曲がってしまいます。ラインボアのわずかなずれでも、主軸受の不均一な荷重とクランクの繰り返しの曲げ荷重を招き、 bearing wearを早め、パワーを低下させ、最悪の場合はクランクシャフトの破損を招きます。
Main and rod bearings should be coated with Molybdenum Disulfide (MoS2) engine assembly lube.
この問題の解決策は比較的明快です：主軸受キャップの係合面から数千分の1インチの材を削り取り、キャップを元の位置にボルトで固定し、すべての座を直線に再ボアします。あるいは、座を0.015インチ大きい直径になるよう再ボアし、適切な Oversizeベアリングを取り付けることもできます。幸い、私たちのエンジンではラインボアの必要はありませんでした。
ブロックのトップデッキは、機械仕上げのストレートエッジを用いて平坦であることを確認し、ヘッドガスケットのシール性に問題が出ないことを確認しました。再度、エンジンは問題なく作動しました。
ブロックの最終加工は、シリンダーを0.040-inch大きいピストンに合わせて再ボアすることでした。SCCA Solo 11 StockおよびStreet Prepared規則は、このオーバーボアを許可していますが、ピストン冠が元の形状を維持している（すなわちドーム型ピストンでない）ことが条件です。Twin Camでは、+0.040inchのオーバーボアは排気量を若干増加させ（36cc）、圧縮比を約0.25ポイント未満増加させ、シリンダー径を完全に丸く保ちます。
It all adds up: Special hard-lipped crank seals (right) have less drag than stock units and consume less power.
ボアを再加工する際、適切なピストン対壁クリアランスは、使用するピストンの構造によって決まります。ピストンにはいくつかの「フレーバー」がありますが、壁クリアランスに影響を与える主な要素は、スカートのデザインとピストンの鍛造成形か鋳造かという点です。"tee"スカートピストンでは、ピストン冠はリストピンのすぐ上だけスカートと接続されます。ソリッドスカートピストンでは、冠は周囲全体にわたってスカートと接続されます。"tee"スカートピストンは、冠に熱を留めてしまい、スカートへの熱伝導経路が制限される傾向があります。対して、より大きな熱伝導経路を持つソリッドスカートピストンは、スカートへはるかに多くの熱を放出します。熱がスカートへ伝わると、スカートはより大きく膨張します。ピストン対壁クリアランスはスカートで測定されるため、ソリッドスカートピストンを使用する場合、"tee"スカートよりもクリアランスを大きく取る必要があります。鋳造ピストンよりも鍛造ピストンの方が拡張する傾向があるため、ピストン対壁クリアランスはさらに大きくなることがあります。
私たちのプロジェクトTwin Camエンジンには、Hepoliteの鋳造ピストンを装着し、ピストン対壁クリアランスを0.003インチに設定しました。オーバーサイズピストンとヘッドガスケットの干渉を避けるため、ピストン冠の外縁を僅かに面取りしました。ピストンリングのエンドギャップを測定するには、各リングを適切なシリンダーに配置し、上向きに反転したピストンを使ってシリンダー内で正角になるように当て込みました。Twin Camの許容エンドギャップは0.012〜0.018インチです。
クランクシャフト
高回転エンジンを生かす鍵は、メインおよびロッドベアリングのクリアランスを適切に設定することです。高回転で安定して回すには、通常よりクリアランスを増やすべきです。クリアランスを増やすことで、ベアリングへの油量が増加します。これらのクリアランスは、クランクジャーナルを適切なサイズに研削するか、追加のクリアランスを提供する undersizedベアリングを使用して得られます。私たちは標準ベアリングを使い、ジャーナルを適切なサイズに削りました。
Checking the machinist’s work. Plastigage was used to verify that the proper main and rod bearing clearances were achieved.
ロッドベアリングのクリアランスを0.0025インチ、メインベアリングを0.0020インチとしました。メインベアリングのクリアランスはロッドベアリングよりやや厳しくてもよいのです。なぜなら、メイン荷重はより低く、より一様だからです。私たちは望むクリアランスを把握していたので、ジャーナル径を機械店に指示するのではなく、取り付けたベアリングの内径を測定して適切なジャーナル径を決定できるよう、機械工に用意したベアリングを渡しました。
コネクティングロッド
Late-model Lotus 125Eのコネクティングロッドは強靭で、 heavily modified Twin Camsにもよく適合します。初期の116Eロッドは高回転時の荷重には耐えられず、125Eに交換すべきですが、準備ルールに抵触しないよう注意してください。
ロッドは最初に真直かを検査し、次にビッグエンドの内径を再カットして完全な円形に戻しました。再カットはラインボーヴ作業と同様に行い、ロッドキャップの接合面を数千分の1インチ削り、キャップをロッドにボルトで固定し、ビッグエンドを再ボーしました。
Measuring crankshaft end-float with a dial indicator
小端のブッシュは新しいブッシュに交換され、クリアランスを0.0005インチに焼き戻して精度を高めました。ブッシュを交換することで、各コネクティングロッドの実効長を等しく設定でき、ピストンの高さを揃えられたため、燃焼室容積の均等化が進み、スムーズなアイドリングと均一な圧縮を実現します。さらにブロックの上部をピストンの高さに合わせて平坦化することで、与圧を最適化します。
Dave Bean’s swinging oil pickup is free to rotate 360o, and follows the oil around the bottom of the oil pan.
エンジンを再組み立てる際、ボルトは新しいものを使用するのが賢明です。標準のロッドボルトは多くの用途に十分ですが、Dave Beanの12ポイントロッドボルトを採用して安心感を得ました。これらのボルトは標準のものより張力が大きく、 autocrossエンジンには必須ではないかもしれませんが、費用対効果が高い保険です。
バランス取り
エンジン再構築の次のステップは、動く部品のバランスを取ることでした。エンジンの不平衡は高回転時の内部応力を生み出し、機械的な振動は無駄なパワーを生み出します。各部品が正しくバランスされることで、エンジンの信頼性と出力が向上します。
現在は2つのバランス手法が使われています。「デトロイト」バランシングはエンジンをアセンブリとしてバランスを取る方法で、「ゼロ」バランシングは部品ごとに個別にバランスを取る方法です。完璧なバランスはデトロイト法の方が取りやすいですが、ゼロ法は部品を交換する際の柔軟性を保ちます。私たちは将来のエンジン作業のためにゼロ法を選択しました。プロジェクトエンジンのバランス対象は、クランクシャフト、ピストン、コネクティングロッド、フロントクランクプーリー、フライホイールとクラッチのアセンブリでした。
オイルシステム
前述のとおり、Twin Camは右コーナリング中に油切れの問題を起こし、油がオイルポンプの取り出し口から逃げてしまいます。これを止めるには何らかの対策が必要です。
オイル枯渇の最適解はドライサ sump システムです。乾式サ sump は遠隔のオイルタンクから常に油を供給するため、油ポンプは常に油を確保できます。さらにドライサ sump は風量を減らすことでオイルパンの消費電力を削減し、馬力を1〜2hp向上させることができます。ただし、最も費用のかかる対策でもあります（約$600）。ドライサ sumpを導入する場合、Dave Beanには必要な部品がすべて揃っています。
別の対処法としてAccusumpを取り付ける方法もあります。Accusumpは油圧の低下時に予備の油量を放出・補充する油圧アキュムレータです。Twin Camの通常の油圧での容量は、標準の油ポンプで約2クォート強、油圧ポンプを高圧化すると約3クォートへ増加します。私たちはTwin CamでAccusumpを試していませんが、ロードレースのトライアンプでの使用経験はあります。もし採用するなら、高圧油ポンプを併用して油容量を増やすことを勧められます。
油 panの仕切りは油欠乏を防ぐのに効果的ですが、対処には試行錯誤が伴うことが多く、私たちはこのルートを採用しませんでした。
Europaで油欠乏を解決したのは、Dave Beanの Tricks swinging oil pump pickupの導入です。この巧妙な小さなデバイスは、油 panの中を自由に揺れながら油を追う取り出し口を持っています。揺れる取り出し口は常に油中に浸かっており、飢餓状態を解消します。ただし、この