日本フォード:KF-ZE型エンジンの諸元と性能まとめ [V型6気筒 1995cc]

ここでは日本フォードのGEEPF型・テルスターTX5 [20Vi|1994/08モデル] に搭載されているKF-ZE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。

KF-ZE型の自然吸気エンジン諸元


GEEPF型 テルスターTX5
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-GEEPF型
車名&グレードテルスターTX5
20Vi
エンジン型式KF-ZE
種類V型6気筒
排気量1995cc
内径×行程78.0mm×69.6mm
ボアストローク比0.89
単気筒容積332.6cc
圧縮比10.0
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力160PS/6500rpm
最大トルク18.3kgm/5500rpm

まず基本的な成り立ちとして、KF型エンジンはボア(内径)78.0mm、ストローク(行程)69.6mm、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、KF-ZE型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、1991/10から発売された3代目テルスターTX5 [GEEPF型|1991/10]、最も新しい車種は1991/10から発売された3代目テルスターTX5 [GEEPF型|1994/08]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
KFのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷140.5PS → 160PS
トルクの変遷18.3kgm → 17.6kgm
リッター馬力80.2PS/L
リッタートルク9.2kgm/L

今回の参考車両であるテルスターTX5のV型6気筒1995cc、圧縮比10.0でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6500回転のとき最高出力160馬力を、6500回転のとき最大トルク18.3kgm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5500回転での馬力は140.5PS、最高出力が発生する6500回転でのトルクは17.6kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は80.2PS/L、トルクは9.2kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積332.6cc)あたりの馬力は26.7PS、トルクは3.1kgmです。

KF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[ 7 ]、換算トルクが[ 5 ]の「なかなかの高出力エンジン」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
78.0mm69.6mm1995cc10.00.89
ボアアップによる排気量拡大
78.5mm69.6mm2021cc10.10.89
79.0mm2047cc10.20.88
79.5mm2073cc10.30.88
80.0mm2099cc10.50.87
80.5mm2125cc10.60.86
81.0mm2152cc10.70.86
ストロークアップによる排気量拡大
78.0mm70.6mm2024cc10.10.91
71.6mm2053cc10.20.92
72.6mm2081cc10.40.93
73.6mm2110cc10.50.94
74.6mm2139cc10.60.96

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78.0mmから0.5mm刻みで81.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の69.6mmから1mm刻みで74.6mm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。KF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

KF型エンジンのピストン径78.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが48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
トヨタ
5A-FE型
78.7mm
[+0.7mm]
2031cc
[+36cc]
トヨタ
5A-FHE型
78.7mm
[+0.7mm]
2031cc
[+36cc]
スバル
FB16型
78.8mm
[+0.8mm]
2037cc
[+42cc]
トヨタ
1ZZ-FE型
79.0mm
[+1.0mm]
2047cc
[+52cc]
日産
MRA8DE型
79.7mm
[+1.7mm]
2083cc
[+88cc]
いすゞ
4XE1型
80.0mm
[+2.0mm]
2099cc
[+104cc]

ピストン径が小さい 2000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 2000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 2000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 2000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [2000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [2000ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
5500rpm
最高出力
6500rpm
69.6mm12.8m/s15.1m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm4.6m/s17km/h
4000rpm9.3m/s33km/h
6000rpm13.9m/s50km/h
8000rpm18.6m/s67km/h
10000rpm23.2m/s84km/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69.6mmのエンジンが最高出力を発生する6500回転での平均ピストンスピードは15.1m/sとなり、これは1秒間に15.1メートル(時速にすると54.4km/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5500回転では12.8m/s、最高出力が発生する6500回転より500回転高い7000回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は16.2m/sとなっています。

参考までにストロークが69.6mmのKF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4.65m/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)8620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。


KF-ZE型エンジンを搭載する車種の例

全2車種のうち、最高出力が大きいものから順に上位3車種を表示しています。その他の車種については、ページ下部にあるリンクよりKF型エンジン搭載車種の一覧をご覧ください。

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
日本フォード
GEEPF
1994/08
テルスターTX5
20Vi
[E-GEEPF]
160PS
18.3kgm
10.4km/L
7.81kg/PS
自然吸気
FF/4AT
セダン
5人乗り

テルスターTX5
[20Vi]
1994/08モデル
車両型式E-GEEPF
最高出力160PS
最大トルク18.3kgm
10-15モード燃費10.4km/L
パワーウェイト7.81kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/4AT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
日本フォード
GEEPF
1991/10
テルスターTX5
20Vi
[E-GEEPF]
160PS
18.3kgm
11.4km/L
7.56kg/PS
自然吸気
FF/5MT
セダン
5人乗り

テルスターTX5
[20Vi]
1991/10モデル
車両型式E-GEEPF
最高出力160PS
最大トルク18.3kgm
10-15モード燃費11.4km/L
パワーウェイト7.56kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/5MT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
KF型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全17車種

その他のKF型エンジン型式と代表的な車種

KF-ZE型
全15車種
マツダ:ランティス [Coupe type-R]
最高出力170PS/最大トルク18.3kgm|1996/07モデル
KF-ZE型
全15車種
マツダ:ランティス
[Coupe type-R]
170PS/18.3kgm|1996/07