ここではアウディのF8CZSF型4代目A8 [55TFSI quattro] に搭載されているCZS型のターボエンジンのデータを参考に、このエンジンが持つ特性や素性について調べてみます。
CZS型のターボエンジン諸元
 F8CZSF型 A8 主要諸元まとめ |
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| 車両型式 | AAA-F8CZSF |
|---|---|
| 車名＆グレード | A8 55TFSI quattro |
| エンジン型式 | CZS |
| 種類 | V型6気筒 |
| 排気量 | 2994cc |
| 内径×行程 | 84.5mm×89.0mm |
| ボアストローク比 | 1.05 |
| 圧縮比 | 11.2 |
| 吸気方式 | ターボ |
| 使用燃料 | ハイオクガソリン |
| 最高出力 | 340PS/5000-6400rpm |
| 最大トルク | 51.0kgm/1370-4500rpm |
まず基本的な成り立ちとして、CZS型エンジンはボア(内径)84.5mm、ストローク(行程)89.0mm、ボアストローク比1.05のロングストローク型エンジン（ピストン径よりもストローク量のほうが大きい）です。
排気量と気筒数が同一の場合、ショートストローク型に比べて低回転域でのトルク特性に優れ、扱い易いエンジンとされますが、高回転域では充填効率の悪化や摺動抵抗が増大して出力の低下が懸念されます。
なおかつ回転数も同一の場合、ショートストローク型に比べて平均ピストンスピードが高くなりがちなことから、エンジンへの負荷が大きくなる傾向にあります。
過渡特性とリッター換算馬力から見た評価
| エンジン性能曲線のイメージ | |
|---|---|
| 馬力の変遷 | 97.5PS → 340PS |
| トルクの変遷 | 51.0kgm → 38.1kgm |
| リッター馬力 | 113.56PS/L |
| リッタートルク | 17.03kgm/L |
今回の参考車両であるA8のV型6気筒2994cc、圧縮比11.2でハイオクガソリン仕様のターボエンジンは、5000-6400回転のとき最高出力340馬力を、5000-6400回転のとき最大トルク51.0kgmを発生させます。
馬力と回転数が分かればトルクが、トルクと回転数が分かれば馬力を知ることができますので計算してみますと、最大トルクが発生する1370回転での馬力は97.5PS、最高出力が発生する6400回転でのトルクは38.1kgmになります。
排気量1リットルあたりの馬力は113.56PS/L、トルクは17.03kgm/Lとなり、1気筒（単気筒容積499.1cc）あたりの出力は56.7PS、8.5kgmです。
排気量1リットルあたりの馬力が113.56PS/L、トルクが17.03kgm/LであるCZS型のターボエンジンを、このサイトで登録している全てのターボ車から集計した偏差値ベースの10段階評価に当てはめると、評価は換算馬力が[ 7 ]、換算トルクが[ 7 ]の「なかなかの高出力エンジン」にカテゴライズされます。
排気量アップと圧縮比の上昇、ボアストローク比の変化
| ノーマルの排気量と圧縮比 | ||||
|---|---|---|---|---|
| Bore | Stroke | 排気量 | 圧縮比 | B/S比 |
| 84.5mm | 89.0mm | 2994cc | 11.2 | 1.05 |
| ボアアップによる排気量拡大 | ||||
| 85.0mm | 89.0mm | 3030cc | 11.3 | 1.05 |
| 85.5mm | 3066cc | 11.4 | 1.04 | |
| 86.0mm | 3102cc | 11.6 | 1.03 | |
| 86.5mm | 3138cc | 11.7 | 1.03 | |
| 87.0mm | 3174cc | 11.8 | 1.02 | |
| 87.5mm | 3211cc | 11.9 | 1.02 | |
| ストロークアップによる排気量拡大 | ||||
| 84.5mm | 90.0mm | 3028cc | 11.3 | 1.07 |
| 91.0mm | 3062cc | 11.4 | 1.08 | |
| 92.0mm | 3095cc | 11.6 | 1.09 | |
| 93.0mm | 3129cc | 11.7 | 1.10 | |
| 94.0mm | 3163cc | 11.8 | 1.11 | |
エンジンの排気量を決める要素には気筒数、ボア径、ストローク量の3つがあり、これらを増減することでさまざまな排気量のエンジンが生まれます。
ここでは実際に可能かどうかは別として、ピストン径を純正の84.5mmから0.5mm刻みで+3.0mmまで拡大（84.5mm→87.5mm）した場合および、ストロークを純正の89.0mmから1mm刻みで+5.0mmまで延長（89.0mm→94.0mm）した場合の排気量と、燃焼室容積が変化しないと仮定した場合の圧縮比の変化を一覧表にしています。
※ストロークアップと口で言うのは簡単なのですが、ロングストローク化するにあたってはクランクシャフトおよび対応コンロッドが必要になり、純正流用できない場合はワンオフで作らなければならないなど、とにかくお高く付きますので、手を出すには相当の覚悟を求められるメニューです。
圧縮比については、実際のところピストンが大径化するに伴ってピストン天面の凸凹容量も変化する場合が大半ですから、一覧表にある圧縮比の数値の通りにはなりませんが、排気量を大きくすると自ずと圧縮比も上昇しますよ、という雰囲気をご堪能ください。
B/S比はボアストローク比の略で、ボア径を広げていくとロングストローク型からスクエア型、あるいはショートストローク型の特性へと近付いていきます。CZS型エンジンの場合、純正ピストンから+3.0mmのボアアップをすると比は1.05から1.02に変化するという具合です。
平均ピストンスピード
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続きまして平均ピストンスピードについて見てみます。ストロークが89.0mmのエンジンが最高出力を発生する6400回転での平均ピストンスピードは19.0m/sとなり、これは1秒間に19.0メートル（時速にすると68.4km/h）の距離を進む速さでピストンが上下運動していますよ、という意味です。
最大トルクを発生する1370回転では4.1m/s、最高出力が発生する6400回転より500回転高い6900回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は20.5m/sとなっています。
参考までにストロークが89.0mmのCZS型エンジンを10000回転/毎分まで回したときのピストンスピードの変化を計算してみました。これを見ると回転数が2000回転高くなるごとに概ね5.95m/sずつ速度が増していくようです。
大量生産を前提とした一般的なエンジンの目安である20.0m/sのみを基準として考えると、高回転化の上限を（回るか回らないかは別として）6740回転くらいにするのが機械的にも精神的にも好ましそうです。
CZS型のエンジンを搭載する車種の例
| メーカー 車両型式 |
イメージ | 車名＆グレード 記事リンク |
出力 燃費 |
吸気 [駆動系] 車体形状 定員 |
|---|---|---|---|---|
| アウディ F8CZSF |
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A8 55TFSI quattro (2018/10) |
340PS 51.0kgm 10.5kmL |
TB [4WD/8AT] セダン 5人乗り |
