フェラーリ:F133E型エンジンの諸元と性能まとめ [V型12気筒 5748cc]

ここではフェラーリ・612 [Scaglietti|2009/03モデル] に搭載されているF133E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。

F133E型の自然吸気エンジン諸元


612
主要諸元と走行性能まとめ
車名&グレード612
Scaglietti
エンジン型式F133E
種類V型12気筒
排気量5748cc
内径×行程89.0mm×77.0mm
ボアストローク比0.86
単気筒容積479.0cc
圧縮比11.2
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力540PS/7250rpm
最大トルク60.0kgm/5250rpm

まず基本的な成り立ちとして、F133E型エンジンはボア(内径)89.0mm、ストローク(行程)77.0mm、ボアストローク比0.86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、F133E型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、2002/05から発売された初代575 [F575M型|2004/09]、最も新しい車種は2004/04から発売された初代612 [2009/03]となっており、NA車は4車種、ターボ/SC車は0車種の全4車種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
F133Eのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷439.7PS → 540PS
トルクの変遷60.0kgm → 53.4kgm
リッター馬力93.9PS/L
リッタートルク10.4kgm/L

今回の参考車両である612のV型12気筒5748cc、圧縮比11.2でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、7250回転のとき最高出力540馬力を、7250回転のとき最大トルク60.0kgm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5250回転での馬力は439.7PS、最高出力が発生する7250回転でのトルクは53.4kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は93.9PS/L、トルクは10.4kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積479.0cc)あたりの馬力は45.0PS、トルクは5.0kgmです。

F133E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[ 9 ]、換算トルクが[ 8 ]の「かなりの高出力エンジン」にカテゴライズされます。

ちなみに、F133E型エンジン搭載車種のうち、最高出力が最も大きかったのは612の540PS/60.0kgm、最も小さかったのはF575M型575の515PS/60.0kgmとなっています。

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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
89.077.05748cc11.20.86
ボアアップによる排気量拡大
89.577.05813cc11.30.86
90.05878cc11.40.86
90.55944cc11.50.85
91.06009cc11.70.85
91.56076cc11.80.84
92.06142cc11.90.84
ストロークアップによる排気量拡大
89.078.05823cc11.30.88
79.05897cc11.40.89
80.05972cc11.60.90
81.06047cc11.70.91
82.06121cc11.90.92

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89.0mmから0.5mm刻みで92.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の77.0mmから1mm刻みで82.0mm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0.86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。F133E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0.86から0.84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

F133E型エンジンのピストン径89.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが21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
レクサス
2AR型
90.0mm
[+1.0mm]
5878cc
[+130cc]
マツダ
JE型
90.0mm
[+1.0mm]
5878cc
[+130cc]
ホンダ
C30A型
90.0mm
[+1.0mm]
5878cc
[+130cc]
ホンダ
C32A型
90.0mm
[+1.0mm]
5878cc
[+130cc]
ホンダ
J37A型
90.0mm
[+1.0mm]
5878cc
[+130cc]
トヨタ
T2型
90.0mm
[+1.0mm]
5878cc
[+130cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、レクサス:AGH30W型クラウン ハイブリッドに搭載される2AR型2493ccの90.0mm、マツダ:HEEA型ルーチェに搭載されるJE型2954ccの90.0mm、ホンダ:NA1型NSXに搭載されるC30A型2977ccの90.0mm、ホンダ:KA8型レジェンド クーペに搭載されるC32A型3206ccの90.0mm、ホンダ:KB2型レジェンドに搭載されるJ37A型3664ccの90.0mm、トヨタ:TJG00型キャバリエに搭載されるT2型2392ccの90.0mm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 5000cc超のエンジン
ピストン径が大きい 5000cc超のエンジン
ストロークが短い 5000cc超のエンジン
ストロークが長い 5000cc超のエンジン
ボアストローク比・昇順 [5000cc超]
ボアストローク比・降順 [5000cc超]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
5250rpm
最高出力
7250rpm
77.0mm13.5m/s18.6m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.1m/s18km/h
4000rpm10.3m/s37km/h
6000rpm15.4m/s55km/h
8000rpm20.5m/s74km/h
10000rpm25.7m/s93km/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77.0mmのエンジンが最高出力を発生する7250回転での平均ピストンスピードは18.6m/sとなり、これは1秒間に18.6メートル(時速にすると67.0km/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5250回転では13.5m/s、最高出力が発生する7250回転より500回転高い7750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77.0mmのF133E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5.15m/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)7790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。


F133E型エンジンを搭載する車種の例

全4車種を最高出力が大きいものから順に表示しています。

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
フェラーリ
-
2009/03
612
Scaglietti
[型式不明]
540PS
60.0kgm
-
3.41kg/PS
自然吸気
FR/6AT
クーペ
4人乗り

612
[Scaglietti]
2009/03モデル
車両型式
最高出力540PS
最大トルク60.0kgm
パワーウェイト3.41kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/6AT
車体形状&乗車定員クーペ/4人乗り
フェラーリ
-
2007/05
612
Scaglietti
[型式不明]
540PS
60.0kgm
-
3.41kg/PS
自然吸気
FR/6MT
クーペ
4人乗り

612
[Scaglietti]
2007/05モデル
車両型式
最高出力540PS
最大トルク60.0kgm
パワーウェイト3.41kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/6MT
車体形状&乗車定員クーペ/4人乗り
フェラーリ
F575M
2004/09
575
M-Maranello
[GH-F575M]
515PS
60.0kgm
-
3.40kg/PS
自然吸気
FR/6MT
クーペ
2人乗り

575
[M-Maranello]
2004/09モデル
車両型式GH-F575M
最高出力515PS
最大トルク60.0kgm
パワーウェイト3.40kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/6MT
車体形状&乗車定員クーペ/2人乗り
フェラーリ
F575M
2004/09
575
M-Maranello F1
[GH-F575M]
515PS
60.0kgm
-
3.40kg/PS
自然吸気
FR/6AT
クーペ
2人乗り

575
[M-Maranello F1]
2004/09モデル
車両型式GH-F575M
最高出力515PS
最大トルク60.0kgm
パワーウェイト3.40kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/6AT
車体形状&乗車定員クーペ/2人乗り

フェラーリ:F133E型エンジンの諸元と性能まとめ [V型12気筒 5999cc]