フォード:UEJ型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒1497cc]

ここではフォードのMAJUEJ型の初代エコスポーツ [Titanium] に搭載されているUEJ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。

UEJ型の自然吸気エンジン諸元


MAJUEJ型 エコスポーツ 主要諸元まとめ
車両型式ABA-MAJUEJ
車名&グレードエコスポーツ
Titanium
エンジン型式UEJ
種類直列4気筒
排気量1497cc
内径×行程79.0mm×76.4mm
ボアストローク比0.97
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力111PS/6300rpm
最大トルク14.3kgm/4400rpm

まず基本的な成り立ちとして、UEJ型エンジンはボア(内径)79.0mm、ストローク(行程)76.4mm、ボアストローク比0.97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。

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
UEJのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷87.8PS → 111PS
トルクの変遷14.3kgm → 12.6kgm
リッター馬力74.1PS/L
リッタートルク9.55kgm/L

今回の参考車両であるエコスポーツの直列4気筒1497ccでハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6300回転のとき最高出力111馬力を、6300回転のとき最大トルク14.3kgm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4400回転での馬力は87.8PS、最高出力が発生する6300回転でのトルクは12.6kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は74.1PS/L、トルクは9.55kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積374.5cc)あたりの出力は27.8PS、3.6kgmです。

排気量1リットルあたりの馬力が74.1PS/L、トルクが9.55kgm/LであるUEJ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[ 6 ]、換算トルクが[ 6 ]の「標準的な出力(中の上)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
79.0mm76.4mm1497cc-0.97
ボアアップによる排気量拡大
79.5mm76.4mm1517cc-0.96
80.0mm1536cc-0.96
80.5mm1555cc-0.95
81.0mm1575cc-0.94
81.5mm1594cc-0.94
82.0mm1614cc-0.93
ストロークアップによる排気量拡大
79.0mm77.4mm1518cc-0.98
78.4mm1537cc-0.99
79.4mm1557cc-1.01
80.4mm1576cc-1.02
81.4mm1596cc-1.03

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79.0mmから0.5mm刻みで+3.0mmまで拡大(79.0mm→82.0mm)した場合および、ストロークを純正の76.4mmから1mm刻みで+5.0mmまで延長(76.4mm→81.4mm)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。

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0.97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。UEJ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0.97から0.93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
4400rpm
最高出力
6300rpm
76.4mm11.2m/s16.0m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.1m/s18.4km/h
4000rpm10.2m/s36.7km/h
6000rpm15.3m/s55.1km/h
8000rpm20.4m/s73.4km/h
10000rpm25.5m/s91.8km/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76.4mmのエンジンが最高出力を発生する6300回転での平均ピストンスピードは16.0m/sとなり、これは1秒間に16.0メートル(時速にすると57.6km/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4400回転では11.2m/s、最高出力が発生する6300回転より500回転高い6800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76.4mmのUEJ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5.10m/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)7850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。


UEJ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
MAJUEJ
エコスポーツ
Titanium
(2014/05)
111PS
14.3kgm
14.5kmL
NA [FF/6AT]
SUV
5人乗り
[投稿日:2016/11/11]

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