ホンダ:F20A型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1997cc]

ここではホンダのCB6型・アコード クーペ [2.0Si|1992/02モデル] に搭載されているF20A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。

F20A型の自然吸気エンジン諸元


CB6型 アコード クーペ
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-CB6型
車名&グレードアコード クーペ
2.0Si
エンジン型式F20A
種類直列4気筒
排気量1997cc
内径×行程85.0mm×88.0mm
ボアストローク比1.03
単気筒容積499.3cc
圧縮比9.5
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150PS/6100rpm
最大トルク19.0kgm/5000rpm

まず基本的な成り立ちとして、F20A型エンジンはボア(内径)85.0mm、ストローク(行程)88.0mm、ボアストローク比1.03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。

このサイトにて登録されている車種のうち、F20A型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、1989/09から発売された4代目アコード [CB4型|1990/09]、最も新しい車種は1992/03から発売された初代アスコット イノーバ [CB3型|1994/02]となっており、NA車は12車種、ターボ/SC車は0車種の全12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
F20Aのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷132.6PS → 150PS
トルクの変遷19.0kgm → 17.6kgm
リッター馬力75.1PS/L
リッタートルク9.5kgm/L

今回の参考車両であるアコード クーペの直列4気筒1997cc、圧縮比9.5でレギュラーガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6100回転のとき最高出力150馬力を、6100回転のとき最大トルク19.0kgm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5000回転での馬力は132.6PS、最高出力が発生する6100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75.1PS/L、トルクは9.5kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積499.3cc)あたりの馬力は37.5PS、トルクは4.8kgmです。

F20A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[ 6 ]、換算トルクが[ 6 ]の「標準的な出力(中の上)のエンジン」にカテゴライズされます。

ちなみに、F20A型のターボ・SC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CB6型アコード クーペの150PS/19.0kgm、最も小さかったのはCB3型アスコット イノーバの135PS/18.5kgm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
85.088.01997cc9.51.03
ボアアップによる排気量拡大
85.588.02021cc9.61.03
86.02045cc9.71.02
86.52068cc9.81.02
87.02092cc9.91.01
87.52117cc10.01.01
88.02141cc10.11.00
ストロークアップによる排気量拡大
85.089.02020cc9.61.05
90.02043cc9.71.06
91.02065cc9.81.07
92.02088cc9.91.08
93.02111cc10.01.09

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85.0mmから0.5mm刻みで88.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の88.0mmから1mm刻みで93.0mm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。F20A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1.03から1.00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

F20A型エンジンのピストン径85.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが58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
SR20型
86.0mm
[+1.0mm]
2045cc
[+48cc]
トヨタ
3S型
86.0mm
[+1.0mm]
2045cc
[+48cc]
トヨタ
1JZ型
86.0mm
[+1.0mm]
2045cc
[+48cc]
日産
RB25型
86.0mm
[+1.0mm]
2045cc
[+48cc]
トヨタ
1AZ型
86.0mm
[+1.0mm]
2045cc
[+48cc]
トヨタ
2JZ型
86.0mm
[+1.0mm]
2045cc
[+48cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:HP12型プリメーラに搭載されるSR20型1998ccの86.0mm、トヨタ:SXE10型ナディアに搭載される3S型1998ccの86.0mm、トヨタ:JZS171型クラウンに搭載される1JZ型2491ccの86.0mm、日産:ER34型スカイライン セダンに搭載されるRB25型2498ccの86.0mm、トヨタ:AZR60G型ヴォクシーに搭載される1AZ型1998ccの86.0mm、トヨタ:JZS177型クラウン マジェスタに搭載される2JZ型2997ccの86.0mm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 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
5000rpm
最高出力
6100rpm
88.0mm14.7m/s17.9m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.9m/s21km/h
4000rpm11.7m/s42km/h
6000rpm17.6m/s63km/h
8000rpm23.5m/s85km/h
10000rpm29.3m/s105km/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88.0mmのエンジンが最高出力を発生する6100回転での平均ピストンスピードは17.9m/sとなり、これは1秒間に17.9メートル(時速にすると64.4km/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5000回転では14.7m/s、最高出力が発生する6100回転より500回転高い6600回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は19.4m/sとなっています。

参考までにストロークが88.0mmのF20A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5.85m/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)6820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。


F20A型エンジンを搭載する車種の例

全12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F20A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
ホンダ
CB6
1992/02
アコード クーペ
2.0Si
[E-CB6]
150PS
19.0kgm
9.6km/L
8.73kg/PS
自然吸気
FF/4AT
クーペ
5人乗り

アコード クーペ
[2.0Si]
1992/02モデル
車両型式E-CB6
最高出力150PS
最大トルク19.0kgm
10-15モード燃費9.6km/L
パワーウェイト8.73kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/4AT
車体形状&乗車定員クーペ/5人乗り
ホンダ
CB3
1992/01
アコード
2.0Si-T
[E-CB3]
150PS
19.0kgm
11.0km/L
8.47kg/PS
自然吸気
FF/5MT
セダン
5人乗り

アコード
[2.0Si-T]
1992/01モデル
車両型式E-CB3
最高出力150PS
最大トルク19.0kgm
10-15モード燃費11.0km/L
パワーウェイト8.47kg/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
ホンダ
CB4
1990/09
アコード
2.0Si-4WS
[E-CB4]
150PS
19.0kgm
11.8km/L
8.40kg/PS
自然吸気
FF/5MT
セダン
5人乗り

アコード
[2.0Si-4WS]
1990/09モデル
車両型式E-CB4
最高出力150PS
最大トルク19.0kgm
10-15モード燃費11.8km/L
パワーウェイト8.40kg/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
F20A型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全12車種

その他のF20A型エンジン型式と代表的な車種

F20Z1型
全1車種
ローバー:600 [620SLi]
最高出力131PS/最大トルク18.1kgm
1998/12モデル
ローバー
F20Z1型
全1車種
600
[620SLi]
131PS/18.1kgm

ホンダ製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】