フォード:X型エンジンの諸元と性能まとめ [V型6気筒3958cc]

ここではフォードの1FMXU3型2代目エクスプローラー [XL] に搭載されているX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。

X型の自然吸気エンジン諸元


1FMXU3型 エクスプローラー 主要諸元まとめ
車両型式E-1FMXU34
車名&グレードエクスプローラー
XL
エンジン型式X
種類V型6気筒
排気量3958cc
内径×行程100.0mm×84.0mm
ボアストローク比0.84
圧縮比9.0
吸気方式自然吸気
使用燃料レギュラーガソリン
最高出力162PS/4200rpm
最大トルク31.1kgm/2800rpm

まず基本的な成り立ちとして、X型エンジンはボア(内径)100.0mm、ストローク(行程)84.0mm、ボアストローク比0.84のショートストローク型エンジン(ストローク量よりもピストン径のほうが大きい)です。

排気量と気筒数が同一の場合、ロングストローク型に比べて低回転域でのトルク特性に劣り、扱いにくいエンジンとされるものの、高回転域では充填効率の向上や摺動抵抗の増大も(ロングストローク型に比べれば)軽微なことから出力の向上が見込まれます。

また同じ回転数でも平均ピストンスピードが抑えられることから、その分だけエンジンへの負荷は低減される傾向にあります。

このサイトにて登録されている車種のうち、X型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、1990/10から発売された初代エクスプローラー [1993/10]、最も新しい車種は1995/03から発売された2代目エクスプローラー [1997/05]となっており、全部で4車種(NA車4台・ターボ車0台)が登録されています。

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
Xのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷121.6PS → 162PS
トルクの変遷31.1kgm → 27.6kgm
リッター馬力40.9PS/L
リッタートルク7.86kgm/L

今回の参考車両であるエクスプローラーのV型6気筒3958cc、圧縮比9.0でレギュラーガソリン仕様の自然吸気エンジンは、4200回転のとき最高出力162馬力を、4200回転のとき最大トルク31.1kgm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2800回転での馬力は121.6PS、最高出力が発生する4200回転でのトルクは27.6kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は40.9PS/L、トルクは7.86kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積659.7cc)あたりの出力は27.0PS、5.2kgmです。

排気量1リットルあたりの馬力が40.9PS/L、トルクが7.86kgm/LであるX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[ 1 ]、換算トルクが[ 1 ]の「心もとない出力のエンジン」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
100.0mm84.0mm3958cc9.00.84
ボアアップによる排気量拡大
100.5mm84.0mm3998cc9.10.84
101.0mm4038cc9.20.83
101.5mm4078cc9.20.83
102.0mm4118cc9.30.82
102.5mm4159cc9.40.82
103.0mm4199cc9.50.82
ストロークアップによる排気量拡大
100.0mm85.0mm4005cc9.10.85
86.0mm4053cc9.20.86
87.0mm4100cc9.30.87
88.0mm4147cc9.40.88
89.0mm4194cc9.50.89

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100.0mmから0.5mm刻みで+3.0mmまで拡大(100.0mm→103.0mm)した場合および、ストロークを純正の84.0mmから1mm刻みで+5.0mmまで延長(84.0mm→89.0mm)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0.84からさらに値は小さくなり、ショートストローク型の恩恵と弊害が顕著になっていきます。X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0.84から0.82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
2800rpm
最高出力
4200rpm
84.0mm7.8m/s11.8m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.6m/s20.2km/h
4000rpm11.2m/s40.3km/h
6000rpm16.8m/s60.5km/h
8000rpm22.4m/s80.6km/h
10000rpm28.0m/s100.8km/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84.0mmのエンジンが最高出力を発生する4200回転での平均ピストンスピードは11.8m/sとなり、これは1秒間に11.8メートル(時速にすると42.5km/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2800回転では7.8m/s、最高出力が発生する4200回転より500回転高い4700回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は13.2m/sとなっています。

参考までにストロークが84.0mmのX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5.60m/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)7140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。


X型のエンジンを搭載する車種の例

全4件をアクセスが多いものから順に表示しています。
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
FMUX4
エクスプローラー
XLT
(1993/10)
160PS
30.4kgm
-
NA [4WD/4AT]
SUV
5人乗り
フォード
1FMXU3
エクスプローラー
XL
(1997/05)
162PS
31.1kgm
7.4kmL
NA [4WD/5MT]
SUV
5人乗り
フォード
1FMXU3
エクスプローラー
XLT
(1995/10)
160PS
31.1kgm
6.4kmL
NA [4WD/4AT]
SUV
5人乗り
フォード
1FMXU2
エクスプローラー
Expedition 3door
(1995/10)
160PS
31.1kgm
6.4kmL
NA [4WD/4AT]
SUV
4人乗り
[投稿日:2016/11/11]

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