Oil Cooler


 VR6はコンパクトながら2.8Lの排気量があり、コンパクトクラスのエンジンベイにとってはかなりの発熱量があります。それでもトラブル以外のオーバーヒートは聞いたことないことから、ラジエターの冷却能力はそれなりにあるようです。←残念ながら私のJettaの水温計は、90℃以上は常に90℃を表示し続けるので当てにならず、水温計からオーバーヒートの判断はし難いのですが。。

一方、油温はガンガン上がります。VR6乗りの方はみんな夏場に飛ばすとき、常にMFIを油温表示に切り替えて乗っているのではないでしょうか?夏の高速を130km/hで巡航するだけで、エアコンを切っても油温は120℃を越えます。サーキットを走れば126℃はあっという間です。オイルは一般に90℃〜110℃くらいが適温とされており、低すぎても(水分混入・抵抗増大)高すぎても(熱酸化・粘度低下・油膜切れ)良いことは何もありません。メタルが耐えられる限界温度は150℃と言われており、また油温が10℃上がるとオイル寿命は半分になるとも言われています。エンジンのために油温は何とか120℃以下に抑えたいものです。

A3車は全車、純正の水冷オイルクーラーを装備しており、油温が水温を上回る高負荷時のオイル冷却と、冷間時の水温ウォームアップの短縮を両立しようとしています。私のVR6は、吸気マニフォールドとECUのROMを換えた以外、エンジン本体・排気系はフルノーマルです。それでも夏場に油温を120℃以下に抑えて安心して踏むためには積極的なオイル冷却、即ち「空冷オイルクーラー」が必要と考えた訳です。

と言う事で、オイルクーラ装着プロジェクトは2003年にスタートしました。最初はNEW DimensionsやAutoTechのサイトを見て、VR6用のキットの購入を考えましたが、日本で有名なEarl'sのフィティングを使ってなかったり、取り付け位置が気に入らなかったりしたので、結局パーツをバラで買い、一から自分の好きなように組み立てることにしました。

 パーツ選定  2003/5〜2003/11
まず絶対外せなかったのがステンメッシュホースと赤&青にアルマイト処理されたアルミのフィッティング(ホースエンド)です。日本では圧倒的にEarl'sが有名ですが、老舗のエアロクイップもメジャーどころです。USAではあまりこだわりはないようで、最近はXRPなんていう、見た目はエアロクイップで構造はEarl'sそっくりなんてものも評判がいいようです。

写真左側のEarl'sの特徴は、カッタースタイルのホースエンドにありあます。右側のエアロクイップのコンンプレッションタイプ(ホースをソケットで圧縮してシールする)との違いは、カッター部がゴムホースに切りこんでいって、より高いシール性を狙っていることです。

そうは言っても性能差なんて大してないだろうから、どっちでも良く、実は先にエアロクイップをオーダしたりしていたのですが、通販上の手違いもあり、結果的にEarl'sになりました。と言う訳でステンメッシュホースと90°エンド4個はEarl'sを採用。次に一番重要なクーラーコアですが、何のためらいもなくEarl'sをチョイス。←ってのはウソで、ホントは最初、クーラーコアで超メジャーなスウェーデン製のSetrabをオーダしていたのですが、その業者となかなかコンタクトが取れなかったため、キャンセルして別の業者にEarl'sのコアをオーダして受け取ってから、かなり遅れてすっとぼけてその業者がSetrabを送ってきたのでした。この業者Baker Precisionはお勧めできませんね。さて実物を見ると、Setrabの方が、外幅は同じでもコア面積を最大限に稼ぐ構造で、たまたま段数も多かった(16段vs19段)こともあり、送り返さずに冷却効率の高いSetrabのコア採用に決定しました。逆にEarl'sコアのほうがオイル通路(フィッティング下の縦パス部)が広く、圧力損失低減を優先したデザインに見えます。とは言ってもチューブ部(フィンの部分)が最もオイルの抵抗が大きいだろうから(熱交換効率を上げるため、チューブの中にタービュレイターが入ってます。)トータルでは気にする程の差はないだろうと思います。恐らく段数が多くて、コア幅が短いものが油圧の損失は最も少ないでしょう。なおEarl'sのホースエンドには一般的なベントチューブタイプと、よりコンパクトなフォージタイプがありますが、ドリルで穴開け加工しているフォージは内部に若干の段差があるので、より圧力損失の少なさそうなベントチューブを選択しました。こっちのほうが価格もちょっと安いです。

左がEarl's16段コアで、右が最終的に採用したSetrabの19段コアです。コア幅はどちらもナローの16cm。同じコア幅でも、右のSetrabの方がチューブ・フィン部が若干長く、冷却効率優先な構造です。

オイルラインを取り出すサンドイッチブロックは、VR6の場合MOCALの専用品しかないので、迷うことなくMOCALを採用。

80℃のサーモスタット(←写真下のバネがついているやつがそれで、油温が上がるとバイパス通路を閉じるだけのタイプ)を内蔵しているため、エンジンによろしくないオーバークールの心配もなく安心できます。

ところが実物を買って見ると下の写真のように、オイルポートの作りが雑で、思いっきり抵抗になりそうな形状です。ただでさえ流路の抵抗となり油圧が下がり得るオイルクーラーを取りつけるので、とてもそのまま装着する気になりません。そこでオイルの気持ちになって?削りました。この作業に2週間。結果は↓写真にマウスのポインタを置いてみてください。

でかい写真の割には向きが違うから、加工前後の違いがちょっとわかりにくいかも知れませんが、これが工場出荷時の仕上げの実情です。In/Outのポートが猫の目のように細くなってるので、このポート拡大をメインに、各部面取り・R付けを行い、なるべくオイルが滑らかに流れるよう心がけて削りました。流体を流れやすくするという点では、インマニ研磨と一緒ですね。

←写真はオイルブロックをエンジン側から見たポートですが、大きく滑らかな形状に加工したのがわかりますか?

ここのオイル通路は人間でたとえると、心臓から出ている動脈なので、動脈硬化は年齢的にも気になるところです。(何のこっちゃ)このオイルブロックで油圧を落とすと、この先全ての油圧が落ちることになりますから、納得いくまでキュイーン(リューター)+ぎりぎり(ヤスリ)+ごしごし(サンドペーパー)と、VGIに引き続き、指先を灰色にしながら削りました。

 製作  2003/7/27〜2004/5/30

クーラーコアの取りつけ場所は、一般的なラジエター前ではなく、左前輪前のフェンダーエリア(NEW Dimensionsのキットと同じ場所)に決めていました。この場所はTDI(日本未発売のインタークーラー付きターボディーゼル)のインタークーラー設置場所でもあり、ラジエター前(正確にはエアコンのコンデンサー前)に付けた時のような、クーラーコアを抜けた熱風がコンデンサやラジエターの温度を上げ、エアコンの効きを悪化させたり、水温を上げる弊害がないからです。←とは言っても左前輪へと抜けた熱風はブレーキの効きを悪化させるので、ブレーキへの冷却ダクトもそのうち付けようと思ってますが。。

取りつけはSetrabのクーラコアをEarl'sのアルミブラケットで保護し、TDI純正インタークーラー用ステー(1H0145808)をUSAのVWディーラーで買って、ボディに直付けしました。

←これが装着場所。

製作はとにかく現物合わせです。パーツが全部届いてから、車の下にもぐって、あれやこれやと考えました。しかしがらんどうだと思っていた左フェンダーエリアも、実際にクーラーコアを入れて見るとほとんど隙間がなく、かなり一杯一杯です。しかも出し入れは知恵の輪状態。

仮組しては取りつけての現物合わせを、何度も繰り返し、迷いに迷ってここに決定。

←鉄製のTDI純正インタークーラーステーを、切って・曲げて・削って加工しました。コア上部を支える追加アルミステーは、家にあった1.5mm厚アルミL字アングルを、切って・削って・曲げて製作し、ステー全部が完成したのは数ヶ月後の04年5月。写真は加工終了した塗装前のステーで、この後、鉄製のTDIステーに錆びとめ塗装をスプレーして完成。

相変わらず作業が遅いのは、涼しくなってくると気温とともにオイルクーラ装着のモチベーションが下がってくるのと、例によって冬は毎週のようにSnowBoardに行っていたため。ただし時間を存分に掛けただけあって、ステーの出来や装着場所を含めた完成度はほぼ完璧!かな。ただバンバンパー横との隙間はほとんどないので、左前を何処かにぶつけたらコア潰して即オイル漏れですね。←もしものためにコアバイパス用アダプターを持ち歩くようにしよっと。

←そしてこれが苦心の末、完成したクーラーユニット!

Earl'sアルミブラケットはコアにストレスを与えないように、4本のM6ボルトをダブルナット留めして、ストレスは全てボルトで受ける構造にしてます。Earl'sのブラケットは、そのままではSetrabのコアのオイル取りだし口に当たるので、ヤスリで削りました。なおサブフレームやバンパーと干渉する部分も微妙に面取り加工してます。

手前側に見える黒いTDI用純正ステーのおかげで、ボディへの取り付けはボルト2本でOKです。

次に冷却効率を上げるのに重要なエアダクト(シュラウド)の製作です。こいつがないと、フェンダー奥に鎮座しているコアに効率良く冷却風が当たりません。

ダクトは0.2mm厚のごく薄アルミ板を、切って・叩いて・曲げて作りました。最初採寸して珍しく図面を書いたのですが、どうも寸法的にどこか矛盾していて現実の形になりそうもなかったので、妻のアドバイスもあり、まずは型紙を製作しました。写真はアルミ製の完成品です。

型紙を実際に装着してみて、修正すべき点を把握してからアルミ板で本ちゃん品を製作。。したつもりでしたが、取り付け時にずれが発覚し、さらなる修正が入ったのでした。

コアとの接続部には、入ったエアが全てコアを通過するように、EPDMのスポンジテープで密閉しています。

写真で解るように、フェンダー奥に引っ込んでいるコアに十分な冷却風が当たるように、ダクト開口面積はコア面積と同等以上を確保しています。

手前の黒いグリル裏にはアルミメッシュを追加して、小石等からコアを保護するようにしています。

次にいよいよステンメッシュホースへエンドの取り付けです。手順はこちらのサイトを参考にさせて頂きました。Thanks! 

ただ締めつけトルクが不明だったため、ついつい締めすぎてしまったかも知れません。後で90°のエンドを120°に取り替えた時、微妙にホース内部のゴムが痛んでました。。ありゃりゃ。やっぱ相手がステンメッシュとはいえ中身はゴムなので、手加減が足りなかったか。まあ、オイル漏れするようならそのうちホースを少し切って、エンドを付けをやり直せばいいか。

ちなみに後ろの赤い壁は、置き場に困ってる純正の鉄製ボンネットです。

メッシュホースは実際に位置合わせをして長さを決めてから切断します。高価なので短く切りすぎて使いものにならないと、すごく後悔する羽目になるので多少長めに。。したつもりだったのですが、予期せぬサンドイッチブロック側90°エンドの干渉があり、一本作りなおしました。。長めに買っといて良かった! 手順は切る位置にガムテープを巻いて、パイプカッターですじを入れてから(ホントは切るつもりだったけど無理だった)、万力に挟んで金ノコで切断し、金切りバサミでほつれたステンメッシュを切りそろえてから、エンドの装着です。

万力にエンドを挟む時に、直接挟むとアルミは対鉄では一方的に潰れる可能性があるので、ステーに使ったL時アルミアングルをかましました。ちなみにEarl'sのアルミバイスジョーなんぞを日本で買うと3000円近くしますが、数百円のアルミアングルで十分です。装着はMobil1をたっぷり塗って上記サイトの手順を参考に行いましたが、クリアランス2.4mmになかなか収まらなかったり、どこまでトルクを掛けていいのやら、ちょっと悩みましたね。次回からはトルクの掛けすぎに気を付けます。

 取り付け  2004/5/30〜2004/6/20

これで全部部品がそろったのでいよいよ取り付けです。

まずはクーラーコア部を取り付け、エアダクトを取り付けたら、仮組時と微妙にコア位置が違ったため(仮組ではボルトを締め付けていなかったため、本締めしたら位置が変わった)、それに合わせてダクトを修正したところで、時間切れ。翌週の琵琶湖オフミは、このコアのみ取り付けた状態で、往復1000Km走行。その結果、見事にラバーマウントされたFサブフレームに、微妙にコアブラケットが干渉することが判明したので(サブフレームの塗装が擦ってはげてた)、ブラケットを少し削り、装着位置も微妙に修正しました。これでコアまわりのハードウェア装着は完了。

この先のサンドイッチブロックとメッシュホースの取りつけは、オイルを抜いて行うので、翌週の土曜日に一気に行いました。

オイルを抜いてから、純正水冷オイルクーラのブランクカバーを外して、サンドイッチブロックの取り付けです。

作業は、シール類にオイルを塗って慎重にやればそんなに難しくないです。ただトップカバーの締めつけは大型のモンキーレンチになるため、締めつけトルクは感になります。ホースエンド(ストレートは除く)を装着してからだと増し締めが出来ないので、ここでの手ルク感は結構重要です。。実は後でエンド外した時に増し締めしました。

水冷オイルクーラとエンジンブロック間のオイルシールもついでに交換します。

またブロックと干渉しそうな、エンジンスピードセンサ・ノックセンサ・エアコンホースラインにスパイラルチューブ等を被せておきました。

そしていよいよホースの装着。ここで3つの問題に直面しました。

@サンドイッチブロック側のホースがFサブフレームに当たる

アクセルON/OFFでエンジンは首を振るので、エンドに負担がかかりこれは絶対にヤバイ。Mocalのサンドイッチブロックに突き出しの大きいNPTアダプタが付いてきたことも一因ですが、まあ、出っ張りの大きい90°ベントチューブのエンドを使うという構想自体がミスっていたようですね。→急遽120°エンドをオーダー。購入は日本最安値と思われるこちらから。

←写真は取り寄せた120°エンドに交換したところです。サブフレと干渉してた、90°エンドの写真は撮り忘れました。

Aエンドの1個からどうしてもオイル漏れが直らない

アイドリングしただけでダダ漏れ。外しても傷もごみも見えない。(後で外して洗浄してみたら、形状不良でした。)→120°エンド購入で余った90°エンドを使用。

←写真はオイル漏れの原因を突き止めるため、左右のホースを入れ替えているとこ。コア側のアダプター不良かなあと思ってたけど、おっとどっこい、ホースの左右入れ替えると、オイル漏れも見事に入れ替わったので、Earl'sのエンド不良が判明。Earl'sは有名ブランドだけど、チューブの中にバリがあったエンドもあったので、USA製らしく品質はそれなりにばらついてるようですね。やはり装着前の確認は必要です。

Bレンチが入らず、サンドイッチブロック側のホースエンドをどうしても締めつけられない。

取り敢えずアストロプロダクツで、90°ロングラジペンを買って仮組しました。→24mmソケットを買って、ディスクグラインダーで派手に火花を飛ばしながら切って削って特殊工具(セミオープンソケット)を作って本締めしました。

←これがホース接続に使った工具です。トルクレンチに短いエクステンションを介してつけられてる黒いソケットが、Earl'sエンド専用スペシャルハーフオープンソケット!製作に2時間近くかけました。

これで締めにくいエンドにも、きっちりトルクが掛けられます。

業者に無理を言って翌週の土曜に120°エンドを届けてもらい、3つの問題も無事解決! 夜にはやっと待望の装着完了に漕ぎ着けたのでした。

早速エンジン掛けてアイドリングでオイル漏れをチェックするが、今度こそ問題なさそう。オイル増加量は、途中でホース付け替えてるから正確には解らないけど、500ccは増えているかな。これでオイル総量は6Litterを越えたでしょう。でもオイル交換時にいちいちクーラの配管外さないので、交換量は今まで通りの5.5L.のはず。

いや〜、今回は長かったな。部品調達開始から1年以上かかっちゃったもんね。でももう1個だけ作業が残ってます。

それはコアからの熱気の抜けを良くするための、インナーフェンダーのルーバー加工です。

ドリル・カッター・バーナーを駆使してルーバー加工を行いました。これで冷却効率アップとブレーキ過熱の若干の弊害低減が図れるはず。(その分、左前タイヤは温まるけどね。)

タイヤハウスを覗くと、ぱっと見?純正インタークーラー付き国産車のようです。ルーバー加工でフェンダー強度は落ちてるので、雪が凍りついた時に蹴ると折れるかも。でも補強を入れる程ではないと思うので、壊れたらインナーフェンダー中古品でも買って、再加工すればいいか。

←インナーフェンダーを外して、ホイールハウス内から見たオイルクーラーです。TDI用ステーはエアの抜けを考えてちゃんと風穴が開いてるのが見えますね。マウスのポインタを重ねると、ルーバー加工したインナーフェンダー装着状態になります。

そのルーバー加工も日曜の昼には終了。すぐに35℃近い外気温のなか、筑波サーキットで行われるVWレーシングのサーキットトライアルの応援(と言う名の見物)に、エアコン入れっぱなしで行ってきました。

いつもより油温の上昇は遅く、筑波に着く40分後にやっと102℃に到達しました。小型のコア(7700Kcal/hらしい)でも効果絶大です。80℃サーモスタット付なので70℃くらいまでは以前と変わらず、すぐに上がるのですが、そこからの油温上昇が遅くなってます。

後日、外気温36〜37℃(MFI表示なので実気温は34〜35℃?)の高速を速度を変えて巡航して見ました。結果油温は、120Km/h→108℃、130Km/h→110℃、140Km/h→112℃で安定してました。しかもアクセルを戻すとすぐに油温が下がる。以前なら間違いなく130Km/h巡航で120℃は超えていたので、−10℃以上の絶大な効果です。

これでやっと夏も安心して踏めます!しのい夏の走行会が楽しみ!

いや〜「エンジン様申し訳ない」って気にならずに踏めるってのはいいですね〜。VGIに続いて苦労した甲斐がありました。しかも記録的猛暑の前に作業が終わってホント良かった。

これで油温の不安から解消されたので、今のMobil1 15W-50オイルのストックがなくなったら、より柔らかいMotulの10W-40でも探そうかな。

最後に参考までにかかったコストを整理すると。。

Setrabナロー19段クーラーコア119-10 $130 お薦めしないBaker Precisionより購入 

Earl'sクーラーコアブラケット $23.99 これはお薦めのSummit Racing Equipmentより 

Earl's Perform-O-FlexステンメッシュホースAN10 10Feet $76.69 Summit Racing Equipment

Earl's90°スイベルホースエンドAN10 $23.95 2個 Summit Racing Equipmentより

Earl's120°スイベルホースエンドAN10 \4590 2個 日本のSUPERDRAGより

MOCALサンドイッチブロック $159.95 AUTOTECHより

TDI用インタークーラーステー1H0145808 $14.50 モンタナにあるDick Walter VWより

上記単価にプラスして送料と、ビス類や追加で買った工具も入れると、何だかんだで総額6万円は超えてますね。勿論人件費は計算に入れません。。パーツにこだわらなければこういったセットのほうが金額的にはずっとお買い得ですね。MOCALコアだけどステンメッシュホース+エアロクイップエンドのセットで合計$300前後だし。。 きっとステンメッシュ系では最安値でしょう。

オイルクーラは暑いときにはのんびり走ると割り切れる人にはいらないものだけど、欲しい人にはほんと必需品ですね。

と、折角1年の歳月をかけて完成したオイルクーラですが、2004/8/21のしのい走行会でのコースアウトで潰してしまいました。幸いにも丈夫に作ったのでオイル漏れもせず、自走で帰って来れましたが、再度製作する羽目に。。

2代目も初代と同じ構成ですが、ナローサイズのSetrabコアは国内では扱ってる業者がなく、USAでもSetrabとEarl's両方扱ってる業者がないことから、今回はコアもEarl's製にしました。Earl'sのアルミブラケットの必要性(強度)が今回のクラッシュで幸か不幸か証明されてしまった訳ですが、このブラケットも国内の業者は扱ってないので、コアとブラケットはUSAのFluid Systemsから輸入しました。落ち葉散る2004/11/06にやっと装着完了したので、そのうち2代目Oil Coolerページでも作りますね。これから冬だけど、安心して低粘度オイルが使えるようになるので、オイルクーラのメリットは夏だけではないのです。←2004/12/23:Mobil1 15W-50 4本に5W-30を2本混ぜて11.5W-43.1相当?にしてみました。今までは寒い日は完全暖機終了までは回り方が重かったエンジンも、それなりに軽めに回るようになりました。勿論暖機が終わるまでは急のつく操作は慎んでます。

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