フォード:AJ型エンジンの諸元と性能まとめ [V型6気筒 2967cc]

ここではフォードのLFAAJ型・エスケープ [Limited|2008/02モデル] に搭載されているAJ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。

AJ型の自然吸気エンジン諸元


LFAAJ型 エスケープ
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式ABA-LFAAJ型
車名&グレードエスケープ
Limited
エンジン型式AJ
種類V型6気筒
排気量2967cc
内径×行程89.0mm×79.5mm
ボアストローク比0.89
単気筒容積494.6cc
圧縮比10.0
吸気方式自然吸気
使用燃料レギュラーガソリン
最高出力203PS/6000rpm
最大トルク27.0kgm/4700rpm

まず基本的な成り立ちとして、AJ型エンジンはボア(内径)89.0mm、ストローク(行程)79.5mm、ボアストローク比0.89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、AJ型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、2006/06から発売された2代目エスケープ [LFAAJ型|2006/06]、最も新しい車種は2006/06から発売された2代目エスケープ [LFAAJ型|2008/02]となっており、NA車は2車種、ターボ/SC車は0車種の全2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
AJのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷177.2PS → 203PS
トルクの変遷27.0kgm → 24.2kgm
リッター馬力68.4PS/L
リッタートルク9.1kgm/L

今回の参考車両であるエスケープのV型6気筒2967cc、圧縮比10.0でレギュラーガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6000回転のとき最高出力203馬力を、6000回転のとき最大トルク27.0kgm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4700回転での馬力は177.2PS、最高出力が発生する6000回転でのトルクは24.2kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は68.4PS/L、トルクは9.1kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積494.6cc)あたりの馬力は33.8PS、トルクは4.5kgmです。

AJ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[ 5 ]、換算トルクが[ 5 ]の「標準的な出力(中の下)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
89.0mm79.5mm2967cc10.00.89
ボアアップによる排気量拡大
89.5mm79.5mm3001cc10.10.89
90.0mm3034cc10.20.88
90.5mm3068cc10.30.88
91.0mm3102cc10.40.87
91.5mm3136cc10.50.87
92.0mm3171cc10.60.86
ストロークアップによる排気量拡大
89.0mm80.5mm3005cc10.10.90
81.5mm3042cc10.20.92
82.5mm3079cc10.30.93
83.5mm3117cc10.40.94
84.5mm3154cc10.60.95

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79.5mmから1mm刻みで84.5mm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0.89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。AJ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0.89から0.86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

AJ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29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
マツダ
JE-ZE型
90.0mm
[+1.0mm]
3034cc
[+67cc]
マツダ
JE-E型
90.0mm
[+1.0mm]
3034cc
[+67cc]
ホンダ
C30A型
90.0mm
[+1.0mm]
3034cc
[+67cc]
ホンダ
C32A型
90.0mm
[+1.0mm]
3034cc
[+67cc]
ホンダ
C35A型
90.0mm
[+1.0mm]
3034cc
[+67cc]
トヨタ
T2型
90.0mm
[+1.0mm]
3034cc
[+67cc]

ピストン径が小さい 3000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 3000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 3000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 3000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [3000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [3000ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
4700rpm
最高出力
6000rpm
79.5mm12.5m/s15.9m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.3m/s19km/h
4000rpm10.6m/s38km/h
6000rpm15.9m/s57km/h
8000rpm21.2m/s76km/h
10000rpm26.5m/s95km/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79.5mmのエンジンが最高出力を発生する6000回転での平均ピストンスピードは15.9m/sとなり、これは1秒間に15.9メートル(時速にすると57.2km/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4700回転では12.5m/s、最高出力が発生する6000回転より500回転高い6500回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は17.2m/sとなっています。

参考までにストロークが79.5mmのAJ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5.30m/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)7550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。


AJ型エンジンを搭載する車種の例

全2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
フォード
LFAAJ
2006/06
エスケープ
XLT-SPORT
[ABA-LFAAJ]
206PS
27.0kgm
-
7.77kg/PS
自然吸気
4WD/4AT
SUV
5人乗り

エスケープ
[XLT-SPORT]
2006/06モデル
車両型式ABA-LFAAJ
最高出力206PS
最大トルク27.0kgm
パワーウェイト7.77kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機4WD/4AT
車体形状&乗車定員SUV/5人乗り
フォード
LFAAJ
2008/02
エスケープ
Limited
[ABA-LFAAJ]
203PS
27.0kgm
8.0km/L
7.88kg/PS
自然吸気
4WD/4AT
SUV
5人乗り

エスケープ
[Limited]
2008/02モデル
車両型式ABA-LFAAJ
最高出力203PS
最大トルク27.0kgm
10-15モード燃費8.0km/L
パワーウェイト7.88kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機4WD/4AT
車体形状&乗車定員SUV/5人乗り

その他のAJ型エンジン型式と代表的な車種

AJ型
全2車種
マツダ:トリビュート [Field-Break]
最高出力203PS/最大トルク27.0kgm|2002/06モデル
AJ型
全2車種
マツダ:トリビュート
[Field-Break]
203PS/27.0kgm|2002/06
AJ-DE型
全1車種
マツダ:MPV [VS]
最高出力197PS/最大トルク27.2kgm|2004/09モデル
AJ-DE型
全1車種
マツダ:MPV
[VS]
197PS/27.2kgm|2004/09