GS400 & GS750 で発生した問題点と対策
(1)GX960の開発中止まで
なにしろ、スズキにとって初めての4サイクルエンジンの開発である。2サイクルエンジンにない動弁系部品の勉強からのスタートだった。タイミングチエン、カムシャフト、バルブ、バルブコッター、バルブシート、バルブスプリング、ピストンリング・・・等の調査、工場見学、打合せとあちらこちらと飛び回った。
そして、まず最初に着手したのは、アメリカで好評を博しているカワサキのZ1(900cc)を上回る性能を目標としたGX960であった。1974年4月下旬に試作図を出図。6月末には試作車が完成した。実験担当グループは、この試作車完成までの間、急遽購入したZ1などの参考車の出力、排ガス、その他の諸性能を徹底的に調査し、4サイクルエンジンを勉強した。
GX960の出力性能は苦労することなく目標を達成できたが、内側2気筒のピストン焼き付き、オイル消費大、ブリーザー吹き出し、その他のトラブルが発生し対策に苦慮した。10月28日に初の谷田部の高速連続耐久テストを実施したが、ピストンリング膠着やシリンダーのスカッフィングが発生、またオイル消費が多く、その後はこれらの対策に頭を悩ませた。
11月には、国内の免許制度の改正(400cc)が決まり、4サイクル車の開発優先順序は400cc・750ccとなった。この両機種の加工設備・部品の共通化を徹底して見直しして再スタートすることになり、このため1975年1月6日GX960の生産化は中止されることに決定された。
この生産化中止決定後の1月28〜29日、2回目の谷田部の高速連続耐久テストを実施したが、前回発生した問題は一応解消され、まあまあ満足できる結果が得られた。だが、このGX960では、後述するGS750等で実施した「全負荷連続100時間」とか「全負荷連続2万km」という耐久テストは行っていなかった。この耐久テストを実施すれば、まだまだ問題続出ということになっただろうと思う。
(2)GS400開発での発生問題と対策。
GS400とGS750の共通した問題については、次項の(3)で述べることにして、本項ではGS400で発生した特有の問題を記述する。
(2−1)カーショック
1974年11月、開発最優先機種となったGS400(2気筒)は、4気筒のGS750と徹底的に設備・部品の共通化を考えて、レイアウトの検討を行い、1975年3月3日試作図を出図した。クランク型式は、180°クランクを採用するか360°クランクを採用するか検討したが、振動を軽減するためのバランサー軸が一軸でいける180°クランク型式を採用することにした。ホンダCB250T・CB360T・CB450(輸出向け)は180°クランク型式、CB450(国内向け)は360°クランク型式 を採用し、全てバランサーは装着していなかった。また、1974年?月発売されたカワサキの400RSは360°クランク型式 で、二軸バランサーを採用していた。4月17日には試作エンジンが完成しテストが開始された。
GS400開発で一番大きな問題とされたのは、前述の「180°クランク型式」であった。「180°クランク型式」だと、エンジンは「爆発-爆発-休み-休み」となり、「360°クランク型式」では、「爆発-休み-爆発-休み」という点火型式となる。前者の場合、高変速機段数(例えばトップギア)の低速度から急加速しようとすると、力強さは感じるが、スムースな加速は出来ず、この現象を「カーショック」と呼称した。これに対して、後者は、スムースに加速出来る。尚、当然ながら排気量が大きくなれば、この 「カーショック」現象は大きくなってくる。
この 「カーショック」現象を、6月の「チェック会(開発が或る程度進んだ時点で、関連部門が試乗して評価する)」で国内サービス部門が大きな問題として取り上げ、「これでは、生産化はNGだ!」と騒ぎ始めた。
勿論、前述したような構造上の問題から根本的な対策は不可能なわけであるが、上層部からの指示もあり、少しでも 「カーショック」を減らそうと取り組んだが、目立った効果は得られなかった。また、「360°クランク型式」の試作エンジンも作ったりもしたが、こちらは振動低減の2軸バランサーを採用しようとすれば、パテントがありこれを買わなければ生産化は出来ない。参考に「180°クランク型式」でバランサーの無いCB360を購入して比較をしてみたが、「カーショック」は CB360の方がかえって大きい位だった。しかし国内サービス部門はOKとは言わなかった。
当初の日程計画では、8月末に制式図を出図して生産準備手配の予定であったが、結論は出ずズルズルと月日が経ち、12月17日、別件で来日していたUSスズキの販売・サービス部門の責任者等(アメリカ人)が試乗することになった。結果は「カーショックがあることは、力強さを感じて非常に良い。アメリカ市場で問題視されることは全くあり得ない。」という評価であった。
このような経過を経て、1976年1月末にやっと制式図が出図出来た。開発優先順序トップでスタートしたGS400は、後から開発スタートしたGS750に先行されることになったのである。尚、国内販売されたGS400について、ユーザーから「カーショック」についての苦情・クレームは聞いたことがなかった。
(2−2)バランサー軸駆動方式の変更
「180°クランク型式」では、振動低減用のバランサー軸は1軸で良い。このバランサー軸の駆動は最初チエン駆動方式でスタートしたが、「音」の問題から、ギア駆動方式に変更した。「180°クランク型式」によるクランク軸の回転変動が問題であった。
(2−3)タイミングチエンまわりのレイアウトの変更
最初は、非常にシンプルなレイアウトでスタートしたが、「音」及び「チエンの飛び越し」の問題から、変更を余儀なくされた。これも「180°クランク型式」によるクランク軸の回転変動が原因であった。なお、4気筒等間隔爆発で回転変動の少ないGS750では、変更の必要もなかったが、GS400との設備・部品の共通性上より同じレイアウトに変更した。なお、あとから開発したGS1000はGS750にとらわれずシンプルなモノとした。
GS400 & GS750 GS1000 GS550
(2−4)キャブレターセッチング&エアークリーナー
従来のように排気ガス規制がなく、空燃比の濃いセッチングが出来るのならば、何の問題もなかった筈だが、排気ガス規制対策で薄いセッチングをしなければならないため苦労した。
まず、「180°クランク型式」のため等間隔爆発(吸入も等間隔でない)でないこと、加えて、バッテリー装着位置の関係からエアークリーナーが左右対称に設計出来なかったことから、キャブレターセッチングに非常に苦労した。最終的には、左右キャブレターのセッチングを同一に出来なかった。
以上のように、GS400の特有の発生問題は、すべて「180°クランク型式」からのモノだったと言えるようである。
(3)GS400・GS750開発での共通した発生問題と対策。
(3−1)全負荷2万km耐久テスト
従来、2サイクル二輪車の耐久テストは、テスト部門での竜洋テストコースや谷田部テストコースでの実走行テスト1万kmを行い、評価していた。スズキにとって初の4サイクル二輪車の耐久テストは、ベンチでの「最高出力で連続100時間耐久テスト」又はシャーシーでの「最高速度回転数での全負荷連続2万km耐久テスト」が評価基準となった。これは、開発当初から決められたのではなく、「あること」をきっかけに決められたのであった。
この 「あること」とは、1975年10月中旬、耐久テストで発生した「クランクシャフト軸受部のフレーキング」であった。それまで「フレーキング」という言葉は知らなかったが、軸受けローラーの内接転動面の摩耗というか剥離というか・・そういう現象である。当時、クランクシャフトそのものを転動面にする構造であり、クランクピンにも同様なトラブルが発生した。
材料、浸炭、表面組織、熱処理、加工精度、軸受ローラーの形状、軸受隙間、構造の変更・・・と考えられるありとあらゆる試作品を作って、耐久テストを実施したが満足な結果は、なかなか得られなかった。なお、参考に同様機構のK社の750ccも耐久テストしたが、1万kmで分解したところ同様なトラブルが発生していた。
ベンチ、シャーシーダイナモを使っての耐久テストは、品質保証部が昼夜3交替で行い、評価基準は、「スズキが初めて市場に出す4サイクル車だから全機種2万kmに決定」された。これにより、「フレーキング」対策でスタートした耐久テストは、エンジン全部品に適用されることになったのである。対策テストは年末は大晦日まで、1976年の正月も元旦を休んだだけで続けられ、1月4日にやっと2万kmをクリアすることが出来た。耐久テストベンチ・シャーシーにかけられた台数(というか回数)は、およそ30台位ではなかったかと思う。
尚、「クランクシャフトのフレーキング」は、軸受ローラーの内接転動面に軸受鋼(SUJ材)を採用することにより解消出来た。これにより、クランクシャフトそのものをローラー転動面とすることは取りやめることになった。
GS750 の1番気筒を示す(日記帳に貼ってある図面)
この2万km耐久テストは、量産開始までの各ステージ(生産試作車、量産試作車etc)でも実施され、改善がなされて行った。このような過酷とも言えるテストをクリアして、市場に送り出した4サイクル車だったので、耐久性には絶対の自信を持っていた。
余談であるが、1975年11月12日だった。社長から「開発状況を報告に来い」との電話で、単独で報告に出かけたことがあった。GS750は耐久テストの真っ最中、GS400はカーショック対策の結論が出ていない頃であった。状況を報告したあと、最後に社長の言われた言葉は今も鮮明に覚えている。「雑音が多くて大変だろうが、体をつぶさないよう気を付けろ!」だった。
(3−2)オイル消費量の改善
2サイクルエンジンのガソリン・オイルの混合燃料に比べれば、4サイクルエンジンのオイル消費量は当然格段に少ないものと思っていた。しかし、谷田部テストコースなどでの全開走行テストでオイル消費量を測定してみると、750ccクラスでは「3〜400km/L」であるのには驚いた。他社の車を測定しても同様の結果だった。これでは、2サイクルエンジンのオイル消費と変わらない。
いろいろ実験してみると、オイル消費量は回転数の増加につれて増加するし、特に油温の上昇につれ大幅に増加することもわかった。二輪車エンジンは、四輪車エンジンに比べ、回転数が高いし、空冷エンジンのため油温が非常に高い・・・。
オイル消費量低減対策としては、バルブステムシールの改善によるオイル下がりの低減、また当時オイルリングは一般的に「ソリッドタイプ」を使用していたが、「組み合わせリング」を採用することなどにより、「1500km/L」前後まで改善することが出来た。
(3−3)オイル通路のゴミ
4サイクルエンジンの経験のないスズキが作る試作エンジンは、ゴミでひどいものだった。どこからこんな多量のゴミ(切り粉)が出るのか・・と驚きだった。試作部門に状況を話し、注意して加工、洗浄してもらってもそれほど良くならず、実験を進めるのに支障をきたしたものだった。この問題が解消されたのは、生産用の洗浄機が出来てからだったような記憶である。
(3−4)次々と出てくる「メカ音」
「壊れる」とか「焼き付く」とかいうトラブル以上に、厄介な問題は「メカ音」の対策であった。沢山の「音」が同時に出ても対策が困難だが、ステージ毎に次々と異なる「音」が出てくるのも嫌になる。ステージ毎に作られる部品の精度が異なることがこの原因だろう。「音」の発生場所を見つけることが大変な仕事である。この発生場所さえ見つかれば、問題は95%解決出来たと言ってよい。
問題となった殆どの「音」には名前を付けた。思い出すままに、「音の名前」と「原因」を書いてみることにする。
【ペチャペチャ音】:タペットシム 凸NG、凹OK。
【カチカチ音】:なんの音だっけ?忘れた。
【ピチピチ音】:下死点時、ピストンスカ−トがシリンダ−スリ−ブより飛び出し。
【キュッキュッ音】:カム加工面のビビリ。
【ガチャガチャ音】:始動時数秒間発生……原因はなんだっけ?忘れた。
【カラカラ音】:コンロッド大端の隙間。
【カタカタ音】:タペットのシム装着面と側面の直角度。
【ガ−ガ−音】:GS400だけの問題、バランサ−のダンパ−スプリング。
【○○○○音】:付けた音の名前は忘れたが、タイミングチエンのおどり
【△△△△音】:付けた音の名前は忘れたが、クランクベアリング打ち込み時のロ−ラ−に出来る傷。
以上のほかにも、「名前を付けた音」はいくつかあったと思う。その他、苦労した「音」として、【タイミングチエンのうなり音】、【プライマリ−ギア−の冷機時のうなり音、暖気時のガラ音】などがあった。
GS400、GS750で発生した問題は上記に記述したほかにも、数多くのものがあったが以下は省略することにする。スズキ初の4サイクルエンジンの開発ということで、品質保証部・試作部門の絶大な支援もあったが、またいろんな雑音も多くあった。そして、なんとか先発他社と競合出来る製品を送り出せたことには満足できたと考えている。
4サイクルシリーズ主要設計諸元
1974年から始まった4サイクルエンジン開発は、1970年代は「DOHC 2ValveのGSシリーズ」を中心に、そして1980年代に入ると「DOHC
4ValveのGSXシリーズ」を中心に進められた。
下表に、1970年代から1980年代初めにかけての、主な開発機種の「主要設計諸元」を記載してみた。若干の抜けとか誤りがあるかも知れないが・・・。
機種記号 |
ボア-・ストロ-ク・気筒数 |
単筒排気量 |
総排気量 |
動弁系 |
バルブ角度 |
バルブ |
クランク |
シリンダ-ピッチ |
カム数 |
バルブ数 |
駆動 |
タペット調整 |
IN |
EX |
IN |
EX |
ステム径 |
方式 |
ジャ-ナル |
ピン |
内2気筒 |
外2気筒 |
GS750 |
65φ×56.4× 4気筒 |
187.15 |
748.61 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
36 |
30 |
7.0 |
組立 |
30,32 |
28 |
120 |
95 |
GS750G |
65φ×56.4× 4気筒 |
187.15 |
748.61 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
36 |
30 |
7.0 |
組立 |
30,32 |
28 |
120 |
95 |
GS850G |
69φ×56.4× 4気筒 |
210.89 |
843.58 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
36 |
30 |
7.0 |
組立 |
32 |
29 |
120 |
95 |
GS1000 |
70φ×64.8× 4気筒 |
249.37 |
997.51 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
38 |
32 |
7.0 |
組立 |
30,32 |
29 |
120 |
95 |
GS1000G |
70φ×64.8× 4気筒 |
249.37 |
997.51 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
38 |
32 |
7.0 |
組立 |
30,32 |
29 |
120 |
95 |
GS1100G |
72φ×66.0× 4気筒 |
268.71 |
1074.87 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
. |
. |
. |
組立 |
. |
. |
120 |
95 |
. |
GS400 |
65φ×60.0× 2気筒 |
199.09 |
398.19 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
36 |
30 |
7.0 |
組立 |
30,32 |
28 |
120 |
― |
GS425 |
67φ×60.0× 2気筒 |
211.53 |
423.07 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
36 |
30 |
7.0 |
組立 |
30,32 |
28 |
120 |
― |
GS450 |
71φ×56.6× 2気筒 |
224.09 |
448.18 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
36 |
30 |
7.0 |
一体 |
32 |
34 |
120 |
― |
. |
GS550 |
56φ×55.8× 4気筒 |
137.43 |
549.74 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
35.0 |
35.0 |
32 |
27 |
7.0 |
組立 |
30,32 |
28 |
110 |
77 |
GS500 |
53φ×55.8× 4気筒 |
123.1 |
492.42 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
35.0 |
35.0 |
30 |
25 |
7.0 |
組立 |
30,32 |
28 |
110 |
77 |
GS650G |
62φ×55.8× 4気筒 |
168.46 |
673.85 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
35.0 |
35.0 |
32 |
27 |
7.0 |
一体 |
36 |
34 |
110 |
77 |
. |
SP370 |
85φ×65.2× 単気筒 |
369.98 |
369.98 |
1 |
2 |
ロッカー |
ボルト |
26.0 |
30.0 |
42 |
36 |
7.0 |
組立 |
30 |
32 |
― |
― |
GN400・SP400 |
88φ×65.2× 単気筒 |
396.56 |
396.56 |
1 |
2 |
ロッカー |
ボルト |
26.0 |
30.0 |
42 |
36 |
7.0 |
組立 |
. |
. |
― |
― |
. |
GSX250 |
60φ×44.2× 2気筒 |
124.97 |
249.95 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
21×2 |
18×2 |
5.5 |
一体 |
32 |
32 |
110 |
― |
GSX300 |
62φ×49.6× 2気筒 |
149.74 |
299.49 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
21×2 |
18×2 |
5.5 |
一体 |
32 |
32 |
110 |
― |
. |
GS250FW |
44φ×41.0× 4気筒 |
62.34 |
249.36 |
2 |
2 |
直打 |
下シム |
30°25′ |
30°25′ |
23.5 |
20.5 |
5.0 |
一体 |
28 |
28 |
90 |
61 |
GSX250R |
49φ×33.0× 4気筒 |
62.22 |
248.91 |
2 |
4 |
直打 |
下シム |
20.0 |
20.0 |
18.35×2 |
16×2 |
4.0 |
一体 |
28 |
27 |
90 |
61 |
. |
GSX400 |
67φ×56.6× 2気筒 |
199.55 |
399.10 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
23×2 |
20×2 |
5.5 |
一体 |
32 |
34 |
120 |
― |
. |
GSX400F(FW) |
53φ×45.2× 4気筒 |
99.71 |
398.87 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
21.0 |
21.0 |
19×2 |
17×2 |
5.5 |
一体 |
32 |
32 |
106 |
68 |
GSXR400・GSF400 |
56φ×40.4× 4気筒 |
99.5 |
398.02 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
21.0 |
21.0 |
22.4×2 |
20×2 |
4.5 |
一体 |
32 |
30 |
106 |
68 |
. |
GSX550 |
60φ×50.6× 4気筒 |
143.06 |
572.27 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
21×2 |
18×2 |
5.0 |
一体 |
32 |
32 |
110 |
77 |
GSX500 |
60φ×44.1× 4気筒 |
124.68 |
498.75 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
21×2 |
18×2 |
5.0 |
一体 |
32 |
32 |
110 |
77 |
. |
GSX600 |
62.6φ×48.7× 4気筒 |
149.88 |
599.55 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
23×2 |
20×2 |
5.0 |
一体 |
32 |
34 |
120 |
95 |
GSX600 |
62.6φ×48.7× 4気筒 |
149.88 |
599.55 |
2 |
4 |
ロッカー |
上シム |
20.0 |
20.0 |
23×2 |
20×2 |
5.0 |
一体 |
. |
. |
120 |
95 |
GSX750 |
67φ×53.0× 4気筒 |
186.85 |
747.43 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
23×2 |
20×2 |
5.5 |
一体 |
36 |
36 |
120 |
95 |
GSX750 |
70φ×48.7× 4気筒 |
187.41 |
749.67 |
2 |
4 |
ロッカー |
上シム |
20.0 |
20.0 |
27×2 |
24×2 |
5.0 |
一体 |
. |
. |
120 |
95 |
GSX750R |
70φ×48.7× 4気筒 |
187.41 |
749.67 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
26×2 |
24×2 |
5.0 |
一体 |
32 |
34 |
120 |
95 |
GSXR750 |
73φ×44.72×4気筒 |
187.17 |
748.68 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
28.3×2 |
25×2 |
5.0 |
一体 |
36 |
36 |
120 |
95 |
GSX1100 |
72φ×66.0× 4気筒 |
268.71 |
1074.87 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
27×2 |
23×2 |
5.5 |
組立 |
30,32 |
31 |
120 |
95 |
GSX1100 |
78φ×59.0× 4気筒 |
281.92 |
1127.69 |
2 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
20.0 |
20.0 |
28.5×2 |
25×2 |
5.0 |
一体 |
36,38 |
34 |
120 |
95 |
GSX1100 |
78φ×59.0× 4気筒 |
281.92 |
1127.69 |
2 |
4 |
ロッカー |
上シム |
20.0 |
20.0 |
28.5×2 |
25×2 |
5.0 |
一体 |
36 |
38 |
120 |
95 |
. |
GS125・SP125 |
57φ×48.8× 単気筒 |
124.53 |
124.53 |
1 |
2 |
ロッカー |
ボルト |
28.0 |
32.0 |
30 |
26 |
5.5 |
組立 |
28,35 |
28 |
― |
― |
. |
GN250・SP250 |
72φ×61.2× 単気筒 |
249.18 |
249.18 |
1 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
26.0 |
28.0 |
26×2 |
22×2 |
5.5 |
組立 |
30 |
31 |
― |
― |
. |
SP500 |
88φ×82.2× 単気筒 |
499.95 |
499.95 |
1 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
― |
― |
. |
DR600S |
94φ×85.0× 単気筒 |
589.88 |
589.88 |
1 |
4 |
ロッカー |
ボルト |
28.5 |
30.0 |
33×2 |
28×2 |
7.0 |
組立 |
35,45 |
37 |
― |
― |
. |
GR650 |
77φ×70.0× 2気筒 |
325.96 |
651.92 |
2 |
2 |
直打 |
上シム |
30.5 |
30.5 |
40 |
34 |
7.0 |
一体 |
36 |
36 |
120 |
― |
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