水冷式オイルクーラー（マツダロードスター）

従来の空冷式オイルクーラーからの脱却。
MARUHAらしいオリジナル性を大事にしたレーシング用水冷式オイルクーラーを提案いたします。

お得なラジエターとのセットはクーラー&ラジエターセットをご覧ください。

概略

従来の空冷式とMARUHA水冷式の違いは?

空冷式と水冷式の違い

1)空冷式は走行風を使い、オイルを冷却します。
(走行しないと冷やせない)
2)水冷式は、エンジン冷却水を使ってオイルを冷却します。
(エンジンが回っていれば冷却できる)

従来市場で販売されてきたクーラーは殆どが空冷式です。
ラジエターの前にA5〜A4サイズ程度の空冷式オイルクーラーが鎮座するタイプです。

空冷式と水冷式のメリット・デメリットは次の通り。

空冷式オイルクーラー

1)メリット

• キット価格を安価に設定できる。
• 冷却媒体が風なので、外気が低い時は冷却性能が大きい。
• キット構成が比較的シンプルで商品化し易い。

2)デメリット

• ラジエター前に設置すると、A/Cコンデンサやラジエターへの冷却性能が落ちてしまう。
• エンジンからコアまでのオイルラインが長くなってしまう。
• 走行しないと、冷却効果が得られない。
• 外気温に性能が大きく影響されてしまう。(冷えすぎてしまうこともある)
• 走行スピードによって冷却性能が変わるので、油温が安定しにくい。

水冷式オイルクーラー

1)メリット

• 冷却媒体がラジエター水なので、常に安定した冷却性能が得られる。
• ラジエター前には設置しないので、A/Cコンデンサやラジエターへの影響がない。
• エンジンからコアまでのオイルラインは大変短く出来る。
• 走行しなくとも、エンジンが回っていれば冷却効果が得られる。
• 外気温に性能が左右されにくい。(冬は冷却水でオイルを温め、夏はオイルを冷やす)

2)デメリット

• キット価格が高額になってしまう。(特に水冷コアは高価)
• 水路も関係するので、構成が複雑になる。
• エンジンスペース内に設置するので、ホースなどは専用形状になってしまう。

このように、水冷式クーラーはオリジナル設定は容易ではないものの、そのメリットは大変に大きく、現在のレーシングエンジンに水冷式クーラーは常識になっています。

詳細

では、個々の部位について、もう少し説明いたしましょう。

走行風と冷却水

ロードスターのフロントバンパーグリルの開口面積は決して大きなものではありません。
グリルの奥にはエアコンコンデンサ(A/C用のラジエターと考えると分かり易い)とラジエターが前後2重に位置しています。
そこに加えて、空冷用のオイルクーラーコアを設置し、その全てを走行風でカバーするのですから、厳しい状況になります。

空冷クーラー画像
空冷オイルクーラー、A/Cコンデンサ、ラジエター、それら全てのコアは空気が通過する仕組みになっています。

順番に風が通過して冷却効果を得られる構造なのですが、では果たしてその全てが通過するのか?と言えば、答えはNO。
コアは風の抵抗にもなるので、コアに入りきれない空気は、脇に逃げています。
また、小さなグリル内最前列のオイルクーラーに当たり通過できず反射する空気が周辺に蜜な空気層を形成します。
この蜜層に押し出されて、脇に逃げてしまう空気や、グリルに入りきれない空気も出てしまいます。

そう考えると、クーラーコアをグリル外の場所に設置したくなりますが、専用のエアロバンパーなどを設けない限り、中々難しいのが現状です。

MARUHAが最も気にした点の1つがこれ。
A/Cコンデンサやラジエターをしっかり機能させるためには、抵抗になってしまう空冷クーラーは採用せず、他の方法で・・と考えたのが今回の水冷式クーラーの始まりでした。

冷却水を利用して冷却

水冷式クーラーを改めて説明しましょう。

冷却水温はラジエターへ流れる時には既に80-90度程度になっています。
その水温で冷却するのですから、それ以下に油温が下がることはありません。
ここがポイントで、油温はその程度の温度が適温なのか?を検証する必要があります。

水冷式クーラーの基本は水温+10度=油温。 つまり、油温は90-100度程度に収まるように目標設定されています。

冬は水温によって逆に暖めることになりますので、正式名称は、ヒートエクスチェンジャー(Heat Exchanger /熱交換器)になります。
エンジンオイルの冷却ばかりではなく、場合によってはオイルを温める働きもあるわけです。
つまり、“油温を一定に管理する”機能=常に安定したエンジン性能を得られることに通じるからこそ、レーシングエンジンでは、空冷クーラーは使わないわけです。

エンジンにとって安定した燃焼を得るには、適切な水温&油温のコントロールが必要なのです。

水冷コアの構造

クーラー本体は、ハウジングとコアの2点から構成されます。

コアはチューブ状になっており、中心のメイン水路の外周をハニカム状の小さな水路で覆う2重構造になっています。

さらにその外周を細かに刻まれた方熱フィン(フィンの厚みは僅か0.2mm、ピッチは0.3mm。)で被服する、非常に緻密な構造です。
一般的な水冷コアに比べると、単一面積辺りで約5倍の冷却性能を有す性能を誇り、世界特許が取得されています。

水とオイルは互いに混じる事はありませんが、アルミ材の表面積を極力拡大し、熱交換効率を大きく上げていることがわかります。

オイルクーラーの性能

以下は、当社が採用しているコアのメーカー公表の冷却性能表です。

INLET (入口温度)

IOUTLET (出口温度)

4気筒の一般的な循環水量は40〜60L位です。
このTESTは油温/120度一定、冷却水温/85度一定で行われています。

グラフ上では冷却後の油温は98度〜113度内で推移しています。約20度〜7度の冷却を達成し、一方で冷却水の温度は+1度程度に収まっています。
一般的な水量の40〜60L/毎分あたりの熱交換率は大変良く、最大21.5度のクーリングデーターも記録されています。
安易に想安易に想像しがちな、オイルクーリングに伴う水温の上昇もオイルと異なり圧倒的な流量がある冷却水には大きく影響しないこともデーターに出ています。
さらに、圧力損失も極めて小さく、確実なオイル供給に大きく貢献する構造設計となっています。

加えて、ラジエター水温が一定で入られると言う事は、まだラジエター容量には余力があると言えます。
同じ熱源であるエンジンのオイルを一括で冷却することが、即オーバーキャパに繋がることはありません。
仮に、冷却水がオーバーヒート気味であるのなら、それは最初から冷却性能に問題があると考えるのが妥当です。

コアの設置位置

このサイこのサイズの水冷コアを狭いエンジンスペース内にスッキリと収めるのは容易ではありませんが、割り込ませるのは、“アッパーホース”と言う制約もさらに伴います。

冷却された後のロアホースに割り込ませると、エンジンにリターンされる冷却水温が上昇してしまう恐れがあり、アッパーホースへの割り込みとしました。
しかし、アッパーホースはS字型の僅か30cm程度のホース。
そこで、一度サーモハウジングから出たホースを90度曲げて、真下にドロップ。
ボトムでボトムでUターンさせて、立ち上がったところで水冷コアを入れています。

スタビライザー本体ブッシュブラケットのボルトを使って固定する。

ホースには、エア抜き用のプラグを設けました。
ラジエター水のエア抜きの際に使います。また、ピッチ1/8PTになっていますので、電子式水温メーター用のセンサも取り付けも可能です。

オイルブロック

オイルブロックはアルミビレット(無垢材からの削りだし)に硬質アルマイト処理を施しました。
各部の肉抜きを徹底させ、軽量化に務めています。

取り付けは、オイルカートリッジ部にサンドイッチする方法です。
2個のプラグを設け、1/8PTの水温と油温のセンサを取り付けることが出来ます。

オイルカートリッジは、そのままマツダ用を使います。

インテークマニホールドの純正ステイは、干渉を避けるためにカット加工が必要です。

オイルライン

ラインはAN10サイズで十分な油量を確保しております。
一部AN8を使うクーラーキットも市場にありますが、少し細い感があります。

フィッティングはフォージタイプ(鍛造)を使い、堅牢なものとしました。
加えて強加えて強調するのが、ラインの長さ。

ラインIN・OUTの2本をあわせても約60cm程度と極めて短い長さです。
空冷のようにラジエター前に設置する場合は、ラインの長さは2m程度にまで長くなります。
曲がりくねったラインや長いラインはオイル供給面での圧損が懸念されます。

シリコンホース

SFSに特注したシリコンホースはRED・BLUEからカラー選択が可能です。

ラジエターアッパーホースを2分割として、その間にクーラーをビルトイン。
狭いスペースを有効に使ったセットポジションです。

ホースの差込部は専用のステンレスバンドを用意しました。
バンド中央がハシゴ状に穴が開いているタイプではなく、溝だけを設け、締め付けトルクを安定させることが出来るヨーロッパ式を採用しております。

シリコンホースの一部には、エア抜き用のプラグを設けてあります。
この部分は1/8PTのステンレスプラグで栓をしますが、電子式水温センサの取り付けも可能です。

開発からの総括

空冷クーラーとの差別化を大きなテーマとして、ここ数年に渡り水冷クーラーの開発に取り組んで参りました。
性能が良く、いよいよ以って本格的なレーシングユニットとなるアイテムほど価格は間違いなく高価になってしまいます。

例えばこの専用アルミアダプターにしろ、アルミ削り出しの専用品。
設計も大変だが、NCで削り出すにはかなりのコストが掛ってしまう。
容易にかなりの手間が掛っている製品であることがご理解いただけると思います。

加えて、SFS製特注シリコンホ-ス（販売終了）、削り出しブロック、フォージフィッティングなど、コストはかさむばかりでした。

一方でMARUHAブランドを求めてくれる多くのユーザー様へ高性能のクーラーキットをご用意したい気持はいささかも変わることなく、そのジレンマに悩まされること数年。
海外出張までして漕ぎ着けた逸品がようやく日の目を見る時が来たようです。
少し高めの価格設定に見えますが、内容を良くご理解頂ければこのキットが如何に安さにも挑戦しているのか、お分かりいただけるものと確信しています。

別売でロアーホースのみの設定もございます。

NA8用

NB8用

多くの方に、是非ご検討いただきたく思います。

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