BMW:S38B38型エンジンの諸元と性能まとめ [直列6気筒 3795cc]

ここではBMWのM5H型・M5 [BaseGrade E34|1993/05モデル] に搭載されているS38B38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。

S38B38型の自然吸気エンジン諸元


M5H型 M5
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-M5H型
車名&グレードM5
BaseGrade E34
エンジン型式S38B38
種類直列6気筒
排気量3795cc
内径×行程94.6mm×90.0mm
ボアストローク比0.95
単気筒容積632.6cc
圧縮比10.5
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力340PS/6900rpm
最大トルク40.8kgm/4750rpm

まず基本的な成り立ちとして、S38B38型エンジンはボア(内径)94.6mm、ストローク(行程)90.0mm、ボアストローク比0.95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
S38B38のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷270.5PS → 340PS
トルクの変遷40.8kgm → 35.3kgm
リッター馬力89.6PS/L
リッタートルク10.8kgm/L

今回の参考車両であるM5の直列6気筒3795cc、圧縮比10.5でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6900回転のとき最高出力340馬力を、6900回転のとき最大トルク40.8kgm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4750回転での馬力は270.5PS、最高出力が発生する6900回転でのトルクは35.3kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は89.6PS/L、トルクは10.8kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積632.6cc)あたりの馬力は56.7PS、トルクは6.8kgmです。

S38B38型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[ 8 ]、換算トルクが[ 9 ]の「結構な高出力エンジン」にカテゴライズされます。

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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
94.690.03795cc10.50.95
ボアアップによる排気量拡大
95.190.03836cc10.60.95
95.63876cc10.70.94
96.13917cc10.80.94
96.63958cc10.90.93
97.13999cc11.00.93
97.64040cc11.10.92
ストロークアップによる排気量拡大
94.691.03838cc10.60.96
92.03880cc10.70.97
93.03922cc10.80.98
94.03964cc10.90.99
95.04006cc11.01.00

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94.6mmから0.5mm刻みで97.6mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の90.0mmから1mm刻みで95.0mm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0.95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。S38B38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0.95から0.92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

S38B38型エンジンのピストン径94.6mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが7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
日産
VQ35型
95.5mm
[+0.9mm]
3868cc
[+73cc]
日産
VQ37型
95.5mm
[+0.9mm]
3868cc
[+73cc]
日産
VQ35改型
95.5mm
[+0.9mm]
3868cc
[+73cc]
日産
ZD30型
96.0mm
[+1.4mm]
3909cc
[+114cc]
トヨタ
3L型
96.0mm
[+1.4mm]
3909cc
[+114cc]
スバル
EJ22型
96.9mm
[+2.3mm]
3982cc
[+187cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:PV36型ディグニティに搭載されるVQ35型3498ccの95.5mm、日産:BKNY51型プラウディアに搭載されるVQ37型3696ccの95.5mm、日産:Z33型フェアレディZに搭載されるVQ35改型3798ccの95.5mm、日産:CWMGE25型キャラバンコーチに搭載されるZD30型2953ccの96.0mm、トヨタ:LH107G型ハイエースワゴンに搭載される3L型2779ccの96.0mm、スバル:BG7型レガシィ ツーリングワゴンに搭載されるEJ22型2212ccの96.9mm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 4000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 4000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 4000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 4000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [4000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [4000ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
4750rpm
最高出力
6900rpm
90.0mm14.2m/s20.7m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.0m/s22km/h
4000rpm12.0m/s43km/h
6000rpm18.0m/s65km/h
8000rpm24.0m/s86km/h
10000rpm30.0m/s108km/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90.0mmのエンジンが最高出力を発生する6900回転での平均ピストンスピードは20.7m/sとなり、これは1秒間に20.7メートル(時速にすると74.5km/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4750回転では14.2m/s、最高出力が発生する6900回転より500回転高い7400回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は22.2m/sとなっています。

参考までにストロークが90.0mmのS38B38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6.00m/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、6670回転くらいが良い感じの回転数になるのではないかと思いますが、このエンジンは最高出力を発生している時点で既に20.0m/sを超えており、レブリミットを考慮するともう少し余分に(300~500回転?)回ることから、内部では大変なことになりながらも頑張って回っているエンジンです。


S38B38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
M5H
1993/05
M5
BaseGrade E34
[E-M5H]
340PS
40.8kgm
-
4.940kg/PS
自然吸気
FR/5MT
セダン
5人乗り

M5
[BaseGrade E34]
1993/05モデル
車両型式E-M5H
最高出力340PS
最大トルク40.8kgm
パワーウェイト4.940kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/5MT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り

BMW製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】