ローバー F20Z1型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒1997cc]

ここではローバーのRHF20型の初代600 [620SLi] に搭載されているF20Z1型の自然吸気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。

F20Z1型の自然吸気エンジン諸元


RHF20型 600 主要諸元まとめ
車両型式E-RHF20
車名&グレード600
[620SLi]
エンジン型式F20Z1
種類直列4気筒
排気量1997cc
内径×行程85.0mm×88.0mm
単気筒容積499.3cc
ボアストローク比1.04
圧縮比9.5
燃焼室容積58.7cc
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力131PS/5400rpm
最大トルク18.1kgm/4800rpm

まず基本的な成り立ちとして、F20A型エンジンはボア(内径)85.0mm、ストローク(行程)88.0mm、ボアストローク比1.04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。

1気筒あたりのシリンダー容積と圧縮比を使って燃焼室容積を計算してみますと、今回のF20Z1型エンジンの場合の計算式は499.3cc÷(9.5-1)となり、燃焼室容積は58.7ccになります。

F20Z1型と類似するエンジン型式としては、[ F20A型 ]の1種類があります。

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
F20Aのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷121.3PS → 131PS
トルクの変遷18.1kgm → 17.4kgm
リッター馬力65.6PS/L
リッタートルク9.06kgm/L

今回の参考車両である600の直列4気筒1997cc、圧縮比9.5でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、5400回転のとき最高出力131馬力を、4800回転のとき最大トルク18.1kgm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4800回転での馬力は121.3PS、最高出力が発生する5400回転でのトルクは17.4kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は65.6PS/L、トルクは9.06kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積499.3cc)あたりの出力は32.8PS、4.5kgmです。

排気量1リットルあたりの馬力が65.6PS/L、トルクが9.06kgm/LであるF20A型の自然吸気エンジンを、このサイトで登録している全てのNA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[ 4 ]、換算トルクが[ 5 ]の「やや控えめな出力のエンジン」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
BoreStroke排気量圧縮比B/S比
85.0mm88.0mm1997cc9.51.04
ボアアップによる排気量アップ
85.5mm88.0mm2021cc9.601.03
86.0mm2045cc9.711.02
86.5mm2068cc9.811.02
87.0mm2092cc9.911.01
87.5mm2117cc10.011.01
88.0mm2141cc10.111.00

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85.0mmから0.5mm刻みで+3.0mmまで拡大(85.0mm→88.0mm)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。

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。F20A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1.04から1.00に変化するという具合です。


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
4800rpm
最高出力
5400rpm
88.0mm14.1m/s15.8m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.9m/s21.2km/h
4000rpm11.7m/s42.1km/h
6000rpm17.6m/s63.4km/h
8000rpm23.5m/s84.6km/h
10000rpm29.3m/s105.5km/h

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88.0mmのエンジンが最高出力を発生する5400回転での平均ピストンスピードは15.8m/sとなり、これは1秒間に15.8メートル(時速にすると56.9km/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4800回転では14.1m/s、最高出力が発生する5400回転より500回転高い5900回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は17.3m/sとなっています。

参考までにストロークが88.0mmのF20A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5.85m/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)6820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。


F20Z1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
ローバー
RHF20
600
620SLi
(1998/12)
131ps
18.1kgm
9.7kmL
NA [FF/4AT]
セダン
5人乗り
[投稿日:2016/11/09]

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