BMW:B38K15A型エンジンの諸元と性能まとめ [直3+モーター 1498cc]

ここではBMWの2Z15型・i8 [BaseGrade|2014/08モデル] に搭載されているB38K15A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。

B38K15A型のターボエンジン諸元


2Z15型 i8
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式DLA-2Z15型
車名&グレードi8
BaseGrade
エンジン型式B38K15A
種類直3+モーター
排気量1498cc
内径×行程82.0mm×94.6mm
ボアストローク比1.15
単気筒容積499.6cc
圧縮比9.5
吸気方式ターボ
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力231PS/5800rpm
最大トルク32.6kgm/3700rpm

まず基本的な成り立ちとして、B38K15型エンジンはボア(内径)82.0mm、ストローク(行程)94.6mm、ボアストローク比1.15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
B38K15のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷168.4PS → 231PS
トルクの変遷32.6kgm → 28.5kgm
リッター馬力154.2PS/L
リッタートルク21.8kgm/L

今回の参考車両であるi8の直3+モーター1498cc、圧縮比9.5でハイオクガソリン仕様のターボエンジンは、5800回転のとき最高出力231馬力を、5800回転のとき最大トルク32.6kgm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3700回転での馬力は168.4PS、最高出力が発生する5800回転でのトルクは28.5kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は154.2PS/L、トルクは21.8kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積499.6cc)あたりの馬力は77.0PS、トルクは10.9kgmです。

B38K15型ターボエンジンを、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[ 10 ]、換算トルクが[ 10 ]の「稀に見る高出力エンジン」にカテゴライズされます。

エンジンオイルの通販革命!高品質×低価格
TAKUMIモーターオイル HIGH QUALITY
【5W-30】


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
82.094.61498cc9.51.15
ボアアップによる排気量拡大
82.594.61517cc9.61.15
83.01535cc9.71.14
83.51554cc9.81.13
84.01573cc9.91.13
84.51591cc10.01.12
85.01610cc10.11.11
ストロークアップによる排気量拡大
82.095.61515cc9.61.17
96.61530cc9.71.18
97.61546cc9.81.19
98.61562cc9.91.20
99.61578cc9.91.21

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82.0mmから0.5mm刻みで85.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の94.6mmから1mm刻みで99.6mmまで延長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。B38K15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1.15から1.11に変化するという具合です。

ピストン径が近いエンジンと排気量アップ

B38K15型エンジンのピストン径82.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが13件ありますので、余興としてピストン流用でボアアップした場合の排気量を計算してみます。

Eg型式ピストン径排気量
三菱
4D68型
82.7mm
[+0.7mm]
1524cc
[+26cc]
日産
m274型
83.0mm
[+1.0mm]
1535cc
[+37cc]
マツダ
BP型
83.0mm
[+1.0mm]
1535cc
[+37cc]
トヨタ
7M型
83.0mm
[+1.0mm]
1535cc
[+37cc]
日産
CA18型
83.0mm
[+1.0mm]
1535cc
[+37cc]
日産
274930型
83.0mm
[+1.0mm]
1535cc
[+37cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、三菱:N28WG型RVRに搭載される4D68型1998ccの82.7mm、日産:YV37型スカイラインに搭載されるm274型1991ccの83.0mm、マツダ:NB8C型ロードスターに搭載されるBP型1839ccの83.0mm、トヨタ:MZ20型ソアラに搭載される7M型2954ccの83.0mm、日産:S13型シルビアに搭載されるCA18型1809ccの83.0mm、日産:ZV37型スカイラインに搭載される274930型1991ccの83.0mmなどが該当します。

(もはやこのような探求に楽しみを見い出す人は減ってしまいましたが)いくら径が近かろうとも、ピストンピンの径やピストンの高さ、バルブリセスの都合などなどありますので、なるべくなら同じメーカー、なるべくなら同じ燃料で同じ吸気方式、なるべくなら排気量が近いものを選ぶと純正流用できる可能性が高くなる、かもしれません。

ピストン径が小さい 1500ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 1500ccクラスのエンジン
ストロークが短い 1500ccクラスのエンジン
ストロークが長い 1500ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [1500ccクラス]
ボアストローク比・降順 [1500ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
3700rpm
最高出力
5800rpm
94.6mm11.7m/s18.3m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.3m/s23km/h
4000rpm12.6m/s45km/h
6000rpm18.9m/s68km/h
8000rpm25.2m/s91km/h
10000rpm31.5m/s113km/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94.6mmのエンジンが最高出力を発生する5800回転での平均ピストンスピードは18.3m/sとなり、これは1秒間に18.3メートル(時速にすると65.9km/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3700回転では11.7m/s、最高出力が発生する5800回転より500回転高い6300回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は19.9m/sとなっています。

参考までにストロークが94.6mmのB38K15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6.30m/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)6340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。


B38K15A型エンジンを搭載する車種の例

メーカー
車両型式
画像車名&グレード出力/燃費
パワーウェイト
排気量
変速機
BMW
2Z15
2014/08
i8
BaseGrade
[DLA-2Z15]
231PS
32.6kgm
19.4km/L
6.49kg/PS
ターボ
4WD/6AT
クーペ
4人乗り

i8
[BaseGrade]
2014/08モデル
車両型式DLA-2Z15
最高出力231PS
最大トルク32.6kgm
JC08モード燃費19.4km/L
パワーウェイト6.49kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/6AT
車体形状&乗車定員クーペ/4人乗り

BMW製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】