222 うエンジンである。水冷直列 4 気筒 S O H C で , ボア x ストロークは C A 16 型が 78 x 83.6mm , CA18 型が 83X 83.6mm で , 排気量は 1598CC , 1809cc である。ボア を広げることによって排気量の増大が行なわれている。燃焼室は半球形で , ツイン プラグを持ち , 吸排気配置はクロスフローである。圧縮比は C A 16 S が 9.0 , C A 18 S と C A 18 E が 8.8 である。 ビスタ / カム CA 型工ンジン Z 型工ンジン C A 型工ンジンではシリンダープロックを ハーフスカート式として軽量化をはかっ ている。 CA 田型と幻 8 型の比較では , シ リンダープロックは 28 % , クランクシャ フトは 22 % , フライホイールは 27 % 軽量 化されている。 図 7 シリンダープロックの軽量化 シリンダープロックは , 軽量化のためにハーフスカート式としている。 C A 18 S および CA18E では , ボアが広げられているために , 冷却水路は鋳抜きではなく 3.5 rnm のドリルで加工されている。 吸気ポートは断面が角型となっており , 角で渦を発生するスワールポートである。 クランクシャフトは , 同じ 1.6 宅と 1.8 ぞを持っ Z 型にくらべて , 長さが 532.5 mm から 483.3 mm へと 49.2 mm 短くなり , クランクピン径はの 50 からの 45 へと 5 mm 減少し , ジャーナル径もの 55 からの 53 へと 2 mm 小さくなっている。 C A 18 E 型では , エキゾーストマニホールドをデュアルタイプとし , 排気効率を 向上させている。 CA16S 型の最高出力は 90ps / 5600rpm , 最大トルクは 13.6kg ・ m/2800rpm である。 CA18S 型のそれは , 100ps/5600rpm, 15.2kg ・ m / 2800rpm , 1 S ー U 型工ンジンは , コロナ等の F R 車にも搭載されているが , 2. トヨタ 1 S ー U 型工ンジン 18E 型では 110ps/5600rpm, 16. 5kg ・ m / 3600rpm である。 C A

第 4 章ターポチャー ジャーエンジン 197 最高出力は自然吸入式の 110PS / 5500rpm から 145PS / 5500rpm へと 20.8 % 向上し , 最大トルクは 16. 7kg ・ m / 3500rPm から 22kg ・ m / 3000rpm へと 31.0 % 向上している。 G 63 B 型には輸出仕様がある。これは三菱ランサー 2000 ターボ E C I に搭載され ているものだ。過給圧を 327mmHg から 570mmHg ( -0.75 気圧 ) へと大幅に高め たことにより , 圧縮比は国内ターボ仕様の 8.0 よりも低い 7.6 となっているが , 最 高出力は 170 / 5500rPm , 最大トルクは 25kg ・ m / 3500rPm と高性能になっ ている。 また , G 63 B 型の W C R 仕様として 4 G 63 型シリウス 20 00 ラリーターボもある。 ターボュニットにはひと回り大型の T C 06 型を用いており , 最高出力は 28 0 ps/ 7000rpm, 最大トルクは 33. 7kg ・ m / 5000rpm と , 大幅な向上が見られ , インタ ークーラーを装着している。 G 62 B 型ターボは , G 63 B 型ターボとシステム的にはまったく同一である。これ は水冷直列 4 気筒でサイレントシャフトを持ち , S O H C で , ボア x ストロークは 80.6x88mm , 排気量は 1795CC , 燃料系は EC I で , ターボユニットは TC05 型 である。 最高出力は自然吸入式の 100 / 5500rPm から 135ps/5800rpm へと 35 % 向 上し , 最大トルクは 15. 0kg ・ m / 3500rpm から 20.0 ・ m / 3500rpm へと 33 % 向上している。 3. トヨタのターポエンジン トヨタには 2 ぞの M ー T E U 型ターボ工ンジンと , 1.8 D O H C の 3 T ー T G E U 型の 2 種類のターボ工ンジンがある。 M ー T E U 型は A T と組み合わせるなど , 徹底した低速トルク型を狙ったターポ 工ンジンであるが , ツインカムターボの 3 T ー T G E U 型は , 前章で述べたように 省燃費を狙ってはいるものの , トルク特性は高回転・高出力型である。 M ー T E U 型ターボ工ンジンは , 水冷直列 6 気筒 , S OH C, ボア x ストロークは 75X75mm , 排気量は 1988CC , 燃焼室は半球形であり吸排気配置はクロスフロー である。過給圧は 350mmHg ( 0.46 気圧 ) , 圧縮比は自然吸人式の 8.6 から 7.6 へ と下げられている。ノッキング回避装置が装着され , センサーは 2 コである。過給

20 ところで , ノヾワ となる。 r x 秤の読み = トルク T であるから , 2 兀 x 回転数 x トルクー回転数 (rpm ) x トルク 60 x 75 716 つまり , パワーはトルクとそのときの回転数に比例して大きくなるということ 最後の式を使ってパワーを求めると , ① T = 10kg ・ m ② T = 15kg ・ m ③ T = 20kg ・ m ④ T = 10kg ・ m となる。 ノヾワ ノヾワ ノヾワ ノヾワ =14ps = 42 ps = 84 ps = 56 ps これを図に表したものが次のグラフであり , 工ンジン性能曲線と呼ばれている。 sec となる。 o=rad/sec (rad: ラジアン ) とすれば , P=TW となる。 T: トルク kgm であれば , p は kgm/ 回転する物体についての動力の計算は , 角速度 : ( オメガ ) の考えを導入した方が簡単になる。 注 ) 角速度 で表わされる。 rpm は , revolution per minute の略で , 1 分間の回転数である。工ンジンの回転数はこの rpm 注 ) rpm の . 大まかな説明である。 以上が , 先に述べた「 2 ) ノヾワーはトルクと回転数から計算で求める」ということ 4000 rpm のときのパワー ; 56 ps をくらべてみればわかるだろう。 ②は , T = 15 kg ・ m / 2000 rpm のときのパワー ; 42 ps と , T = 10 kg ・ m / 10 kg ・ m / 4000 rpm のときのパワー ; 56 ps をくらべてみるとわかるだろう。 ①は , 上記の解で , T = 10 kg ・ m / 1000 rpm のときのパワー ; 14 ps と , T = ということだ。 ②トルクが小さくても , そのときの回転数が高ければ , パワーが大きいこともある。 ①同じトルクでも , 回転数が違えばパワーも違う。 このことからいえるのは , のときの回転数をかけて , 716 で割ったものがパワーである。 動力計では , パワーは直接測定できない。式を見るとわかるように , トルクにそ

高圧縮比仕様は 85ps / 5600rPm , 12.5kg ・ m / 3600rPm となっている。 E15E 型は 95 / 6000rPm ・ , 12. 5kg ・ m/ 3600rPm だ。 CA 型は E 型の排気量アップモデルといえ , 設計思想は似ている。構造的には違 20 30 40 50 70 出 80 軸 90 田 0 に 0 第 6 章軽量・コンパクトエンジン ーツ 221 図 4 CA18S 工ンジン 図 5 8 に 20 24 28 32 36 40 44 48 52 X 田 3 機関回転数「 pm CA18E 型工ンジン性能曲線図 いい三 0 ・ 0 図 6 : 0 : 0 : 00 : CA18E 型工ンジンの構成パ

52 このことを図 27 で示しておいた。 こうすると 5M ー GEU 型の最大トルク発生回転数は 4400rPm から 3000rPm へ と , 1400 rpm 低回転側にずれる。 ここで注意しなければならないのはパワーである。 図中の実線のグラフは , 5 M- GEU のトルク特性を 3700 「 pm で 左右対称に折り返し , 低速ト ルク型とした場合のトルク曲 線とパワー曲線を示している。 この場合の最大トルク発生回 転数は 4400 から 3000 「 pm へと 00 「 pm 低速側にずれる。実 線のパワー曲線が点線で示さ れた標準値よりも高いパワー を示しているのは , 高回転域 で実線のトルク曲線が低下し ていないためのものだ 軸出力 Q- ′最大トルクを低速側に ずらしたものル 標うトルク曲線ク 24 22 20 田 0 80 60 40 20 0 2 3 7 X 田 3 回転数「 pm 図 27 工ンジンのトルク特性を低速トルク型に変える 標準仕様 5M ー GEU 型の最高出力は 170ps / 5600rPm だ。これを図 27 のような トルク特性に変更すると , 176.5ps / 6500rPm へとパワーアップする。これは , 変更 したトルク特性の曲線において , 最大トルク発生回転数の 3000rPm 以降でトルク がそれほど低下しないことによるものである。 すでに述べたように , = トルク x 回転数 / 716 ノヾワ というトルクとパワーの関係がある。 変更後のトルク特性では , 高回転域においてトルクが大きくドロップしないため に , パワーを回転数で稼いだことになるわけである。しかし , 標準仕様にくらべる と , 低速トルク型のエンジンにはなっている。 さて , この特性をコンピューターにインブットして , 0 ー 400 m 加速を行なって みた。 4 6 5

162 ン式であった。 燃料供給装置には三国工業製ソレックス 40PHH が採用されていた。 ニングされた 3M 型は , 200 / 7200rPm , 21kg ・ m/5500 レース用にチュ rpm という性能であった。 続いてデビューしたのは , トヨタ 1600 GT に搭載された 9 R 型であった。直列 4 気 筒 1587CC の 9 R 型は , 110ps/6200rpm, 14.0kg ・ m / 5000rpm という性能で , これは 10 R 型 , そして 18 R ー G , 18 R ー G E U 型という流れの最初のエンジンとな 図 44 トヨタ 9 R 工ンジン 10R 型は , 8R 型をベースにして開発されたエンジンであり , 1969 年にコロナマ ークⅡ 1900 G S S に搭載されてデビュー 0 直列 4 気筒 1858CC の 10R 型は , 9R 型にくらべて , クランクシャフトの支持べア リング数が 2 コ多い , 5 べアリング式であった。 バルプはさみ角も 9R 型の 39 。 / 39 。に対して , 32 。 / 32 。とし , 燃焼室 また , 形状を浅くし , ピストン頭部に過大な熱負荷をかけずに , 圧縮比を 9R 型の 9.0 か ら 9. 7 へと高めている。 ボア x ストロークは , 9 R 型の 80.5 x 78 mm から , 86 x 80 mm へとともに大き くなっている。 川 R 型のパワーは 140 / 6400rpm , トルクは 17.0kg ・ m / 5200rpm であった。 10 R 型は後に 8 R ー G 型と呼称変更 ( 8 R 型をベースにしているため ) され , こ

156 料消費率 ( ェンジン自身の ) は 210g / ps ・ h / 3600rPm である。 トルクともに 2 としては十分に大きなものであり , F J 20 型のポテン ノヾワ シャルがうかがえる。また最高出力時回転数が 6000 印 m , 最大トルク時回転数が 4800 rpm という値は , F J 20 型がストリートユースとして , 十分にフレキシビリテ ィに富んだ工ンジンであることを示している。 パワーやトルクの最大値は , 工ンジン性能の一角は示すものの , すべてを示して いるわけではなく , それにとらわれすぎるのは危険である。むしろ扱いやすさは ( コンペティションユースにおいても ) , トルク曲線がなだらかでしかもフラットで あることによる。その点に関しても , F J 20 型は中低速域のトルクを犠牲にしては いず , 扱いやすい D O H C だといえる。 かっての S20 型は , 最終的には 250PS / 8400rPm であった。また 18R - G 型のラ リー用 16 バルプエンジンは 230ps / 7300rPm , 25kg ・ m / 5500rPm , LZ20B( ラ ・バイオレット 16 バルプ ) は , 230 + ps / 7500rPm , 22kg ・ m / 6000 rpm である。 F J 20 型も , 少なくともこのクラス程度のチュ 5. 工ンジン寸法 / 重量 ニングは可能であるはずだ。 FJ20 型のエンジン寸法は , 長さが 680mm , 幅が 720mm , 高さが 696mm で ある。 2 宅の D O H C ェンジンとしては , 標準的なものであり , 補機類を整備する ことによってフォーミュラーカーへの搭載も十分可能である。 整備重量は 160kg である。けっして軽量ではないが , 量産工ンジンとしては重す ぎて困るものではない。 ただし , コンペティション用の B MW ・ M 12 / 7 は 129 kg であり , アルミプロッ ニングにあたっては F J 20 クのハート 4 20 R は 107 kg であるから , もちろんチュ 型は軽量化が必要になる。 6. ボアビッチ FJ20 型のボアピッチは , 100 ー 106 ー 100mm と , 十分に広い値である。たとえ ばボアを 89 mm から 92.3 mm に拡大して 2.2 とし , これにターボを装着 (G 5

54 そこで , 5M ー GEU で , 4400rPm 付近のトルクの山をなくし , 最大トルク値は 24kgm から 23kgm へと低下したが , わずかだが高回転域においてもトルクが低下 しないようにしてみた。それを図 29 に示しておく。 高回転域でトルクをそれほど低下させなかったことにより , パワーは 170 馬力か ら 190.5 ps / 6500 rpm へと , かなり高くなった。 これと , 標準仕様とを 4500rPm から 7500rPm まで 1000rPm 刻みにシフト回転 0 図 0 軸出力 実線で示したものが , . フラット トルク型のトルク曲線とノヾワー 曲線である。標準トルク曲線の 4500 「 pm 付近の山をなくし , れをフラットとした。また高回 転域でもトルクが落ちこまない ようにしている。その結果 , 3000 ~ 5500 「 pm のパワーはやせたが , 最高出力はロ 0ps から円 0.5ps / 6500 「 pm へと向上している。 軸 ト 標準トルク曲線 ク フラットトルク kg としたもの 24 22 20 P S 80 60 40 20 7 X 田 3 5 回転数「 pm セリカ XX2800GT の 0 ー 400m 加速 図 29 ( 工ンジンのトルク特性をフラットトルクに変える ) 0 ~ 400 m 所要タイム ( 秒 ) ロ . 0 シフト回転数 6 4 3 2 0 標 準 ト 4500 ~ 5500 「 pm では標準仕様のほうが速く , 6500 「 pm で同じ , 7500 「 pm ではフラットトル ク ク型の方が速くなっている。この結果は , そ 性 れぞれの回転数におけるトルクの大小を示し フ ている。標準仕様では 7500 「 pm まで回すと逆 フ に遅くなっている。フラットトルク型がこの ト ト 回転数で速いのは , 回転数でノヾワーを稼いで ク いることによるものだ 特 性 図 30 セリカ XX2800GT の 0 ー 400m 加速 ( トルク特性をフラットトルクに変えた場合 ) 4500 「 pm 5500 「 pm 6500 「 p m 7500 「 pm 4500 「 pm 5500rPm 6500 「 pm 7500 「 p m

第 4 章ターポチャー 0 ジャーエンジン 193 E 15 E T 型は , これにギャレット・エアリサーチ社の T C ー 02 型ターボユニット 上している。 21 % 向上し , 最大トルクは 12.5kgm / 3600rPm から 17.0kgm / 3200rPm へと 36 % 向 E15ET 型の最大出力は , E15E 型の 95ps / 6000rPm から 115PS / 5600rpm へと 採用することにより , 低中速域の . トルク特性を重視したものとなっている。 またエンジンの制御には E C C S が採用された。バルプタイミングは低速型カムを 噴射方式には F J20 型と同じ各気筒別噴射のシーケンシャル方式が採用されている。 方式である。またノックコントロール装置も持つ。燃料供給系は EGI であるが , 過給圧のコントロールは , L 20 E T および Z 18 E T と同様に排気バイノヾスパルプ なる。 E 15 E T 型は , 過給による出力の向上を意識したエンジンといえる。 きく , この点では三菱の 1.4 および 1.6 の小排気量ターボェンジンと設計思想が異 気圧 ) と高めている。過給にともなう圧縮比の低下は 9.0 → 8.0 であり低下割合は大 トは 2000rpm である一方 , 2400 ~ 2800rPm の間では過給圧を 400mmHg ( 0.53 果を上げるために , 800 rpm という低回転からターボをきかせ , インターセプトボイン 過給圧は 350mmHg ( 0.46 気圧 ) が平均値となっているが , 低中速域でのターポ効 を装着している。 L 20 E T , Z 18 E T のターポユニットにくらべると小型である。 2. 三菱のターポエンジン 三菱はターボに積極的な取り組みを見せており , 1.4 から 2 宅までのガソリン ターボ工ンジンに加えて , 2.3 のディーゼルターボを揃え , これを称してフルラ インターボと呼んでいる。また 2.0 には欧州仕様ターボも持ち , これは過給圧の 設定を変えてパワフルなエンジンとしている。 三菱のガソリンターボ工ンジンには , 1.4 の G 12 B , 1.6 の G 32 B , 1.8 の G 62 B , 2 の G 63 B 型の 4 種類がある。いずれもロングストロークタイプであ ることが , ひとつの特長である。 G 12 B ターボは , 従来までむずかしいとされてきた小排気量のターボ工ンジンを 完成させたものである。そのためには , 小排気量のエンジンに合った小型のターポ の開発が必須の条件であったが , 三菱自動車には , 三菱重工の相模原工場で TC 04 型と呼ばれる小型のターボュニットが開発され , 小排気量ターボェンジン完成の原

第 4 章ターポチャー シャーエンシン 191 べースとなった L 20 E 型工ンジンは , 水冷直列 6 気筒で , バルプ機構は S O H C である。燃焼室形状はウェッジ型であり , そのために吸排気配置はターンフローと なっている。ボア x ストロークは 78. 0 x 69.7 mm で , 排気量は 19 98 cc である。燃 料系は E G I で , 圧縮比は 9. 1 だ。 この L 20 E 型工ンジンにギャレット・エアリサーチ社の T 3 型ターボユニットが 取りつけられ , E C C S と組み合わされると L 20 E T 型 ( E C C S ) ターボ工ンジ ンとなる。過給圧は 350 mmHg ( 0.46 気圧 ) に設定されており , このために圧縮 比は 7.6 に下げられている。インターセプトボイントは 2400 rpm である。 過給圧のコントロールは , 排気バイバスパルプ方式であり , これが故障した場合 には吸気リリーフバルプが作動し , 過給された吸気を大気中に放出することにより , 過度の過給圧の上昇を防いでいる。 バルプ作用角は 224 。と狭く , オーバーラップも 14 。と小さな設定である。これ は , L 20 E T 型が低中速域のドライバビリティと燃費を意識した低速トルク型のタ ーボ工ンジンであることを示すものだ。トルク特性も立ち上がりが早く , フラット なものとなっている。インターセプトボイントが 2400 rpm という設定も , このト ルク特性を考えたものである。 L20ET 型工ンジンの最高出力は , L20E の 125PS / 6000rpm から 145PS / 5600 rpm へと 16 % アップし , 最大トルクは 17kg ・ m / 4400rpm から 21.0kg ・ m / 3200 rpm へと 23.5 % 向上している。また , それぞれの発生回転数も 400 ~ 1200rpm 低 下している。 Z 18 E T 型ターボェンジンのべースとなった Z 18 E 型工ンジンは , 水冷直列 4 気 : Z 18E : 幻 8E ( T ) 図 1 5 Z18ET 型工ンジン ロ 0 軸に 0 PS 70 60 50 40 30 0 図 1 6 22 20 軸 ク 4 圓燃 300 200 費 Z18ET 型工ンジンの性能曲線図 機関回転速度「 pm ( 刈 0 , ) g/PS ・ h 8 に 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 率