フォード:H型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒2260cc]

ここではフォードの1FM5KH型4代目エクスプローラー [XLT EcoBoost] に搭載されているH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。

H型のターボエンジン諸元


1FM5KH型 エクスプローラー 主要諸元まとめ
車両型式 ABA-1FM5KH
車名&グレード エクスプローラー
XLT EcoBoost
エンジン型式 H
種類 直列4気筒
排気量 2260cc
内径×行程 87.5mm×94.0mm
ボアストローク比 1.07
圧縮比 10.0
吸気方式 ターボ
使用燃料 レギュラーガソリン
最高出力 261PS/5500rpm
最大トルク 42.8kgm/3000rpm

まず基本的な成り立ちとして、H型エンジンはボア(内径)87.5mm、ストローク(行程)94.0mm、ボアストローク比1.07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
Hのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷179.2PS → 261PS
トルクの変遷42.8kgm → 34.0kgm
リッター馬力115.49PS/L
リッタートルク18.94kgm/L

今回の参考車両であるエクスプローラーの直列4気筒2260cc、圧縮比10.0でレギュラーガソリン仕様のターボエンジンは、5500回転のとき最高出力261馬力を、5500回転のとき最大トルク42.8kgm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3000回転での馬力は179.2PS、最高出力が発生する5500回転でのトルクは34.0kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は115.49PS/L、トルクは18.94kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積565.2cc)あたりの出力は65.2PS、10.7kgmです。

排気量1リットルあたりの馬力が115.49PS/L、トルクが18.94kgm/LであるH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[ 9 ]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
BoreStroke排気量圧縮比B/S比
87.5mm94.0mm2260cc10.01.07
ボアアップによる排気量拡大
88.0mm94.0mm2287cc10.11.07
88.5mm2313cc10.21.06
89.0mm2339cc10.31.06
89.5mm2365cc10.41.05
90.0mm2392cc10.51.04
90.5mm2419cc10.61.04
ストロークアップによる排気量拡大
87.5mm95.0mm2285cc10.11.09
96.0mm2309cc10.21.10
97.0mm2333cc10.31.11
98.0mm2357cc10.41.12
99.0mm2381cc10.51.13

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87.5mmから0.5mm刻みで+3.0mmまで拡大(87.5mm→90.5mm)した場合および、ストロークを純正の94.0mmから1mm刻みで+5.0mmまで延長(94.0mm→99.0mm)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。H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1.07から1.04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
3000rpm
最高出力
5500rpm
94.0mm 9.4m/s 17.2m/s
回転数/分 秒速 時速
2000rpm 6.3m/s 22.7km/h
4000rpm 12.5m/s 45.0km/h
6000rpm 18.8m/s 67.7km/h
8000rpm 25.1m/s 90.4km/h
10000rpm 31.3m/s 112.7km/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94.0mmのエンジンが最高出力を発生する5500回転での平均ピストンスピードは17.2m/sとなり、これは1秒間に17.2メートル(時速にすると61.9km/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3000回転では9.4m/s、最高出力が発生する5500回転より500回転高い6000回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は18.8m/sとなっています。

参考までにストロークが94.0mmのH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6.25m/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)6380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。


H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
フォード
1FM5KH
エクスプローラー
XLT EcoBoost
(2015/10)
261PS
42.8kgm
8.6kmL
TB [FF/6AT]
SUV
7人乗り
[投稿日:2016/11/11]

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