ホンダ:LEA型の過給エンジンの諸元と性能まとめ [直4+モーター 1496cc]

ここではホンダのZF2型・CR-Z [MUGEN-RZ|2012/09モデル] に搭載されているLEA型のスーパーチャージャー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。

LEA型のスーパーチャージャーエンジン諸元


ZF2型 CR-Z
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式DAA-ZF2型
車名&グレードCR-Z
MUGEN-RZ
エンジン型式LEA
種類直4+モーター
排気量1496cc
内径×行程73.0mm×89.4mm
ボアストローク比1.23
単気筒容積374.2cc
圧縮比10.4
吸気方式スーパーチャージャー
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力156PS/6600rpm
最大トルク18.9kgm/5200rpm

まず基本的な成り立ちとして、LEA型エンジンはボア(内径)73.0mm、ストローク(行程)89.4mm、ボアストローク比1.23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LEA型のスーパーチャージャーエンジンを搭載している車種は、2010/02から発売された初代CR-Z [ZF2型|2012/09]となっており、1車種のターボ/SC車が登録されています。

関連ページ
ホンダ:LEA型 自然吸気エンジン 諸元と性能まとめ

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
LEAのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷137.2PS → 156PS
トルクの変遷18.9kgm → 16.9kgm
リッター馬力104.28PS/L
リッタートルク12.6kgm/L

今回の参考車両であるCR-Zの直4+モーター1496cc、圧縮比10.4でハイオクガソリン仕様のスーパーチャージャーエンジンは、6600回転のとき最高出力156馬力を、6600回転のとき最大トルク18.9kgm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5200回転での馬力は137.2PS、最高出力が発生する6600回転でのトルクは16.9kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は104.28PS/L、トルクは12.6kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積374.2cc)あたりの馬力は39.0PS、トルクは4.7kgmです。

LEA型スーパーチャージャーエンジンを、このサイトで登録している全てのターボ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[ 4 ]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。

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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
73.089.41496cc10.41.23
ボアアップによる排気量拡大
73.589.41517cc10.51.22
74.01538cc10.61.21
74.51559cc10.81.20
75.01580cc10.91.19
75.51601cc11.11.18
76.01622cc11.21.18
ストロークアップによる排気量拡大
73.090.41513cc10.51.24
91.41530cc10.61.25
92.41547cc10.71.27
93.41564cc10.81.28
94.41580cc10.91.29

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73.0mmから0.5mm刻みで76.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の89.4mmから1mm刻みで94.4mm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。LEA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1.23から1.18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

LEA型エンジンのピストン径73.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが10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
4E型
74.0mm
[+1.0mm]
1538cc
[+42cc]
トヨタ
1N型
74.0mm
[+1.0mm]
1538cc
[+42cc]
マツダ
JF型
74.0mm
[+1.0mm]
1538cc
[+42cc]
トヨタ
1NZ型
75.0mm
[+2.0mm]
1580cc
[+84cc]
トヨタ
1G型
75.0mm
[+2.0mm]
1580cc
[+84cc]
三菱
4B40型
75.0mm
[+2.0mm]
1580cc
[+84cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、トヨタ:EP82型スターレットに搭載される4E型1331ccの74.0mm、トヨタ:NL50型コルサに搭載される1N型1453ccの74.0mm、マツダ:HCFS型ルーチェに搭載されるJF型1997ccの74.0mm、トヨタ:NZE127型WiLL VSに搭載される1NZ型1496ccの75.0mm、トヨタ:GX81型チェイサーに搭載される1G型1988ccの75.0mm、三菱:GK1W型エクリプス クロスに搭載される4B40型1498ccの75.0mm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 1500ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 1500ccクラスのエンジン
ストロークが短い 1500ccクラスのエンジン
ストロークが長い 1500ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [1500ccクラス]
ボアストローク比・降順 [1500ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
5200rpm
最高出力
6600rpm
89.4mm15.5m/s19.7m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.0m/s22km/h
4000rpm11.9m/s43km/h
6000rpm17.9m/s64km/h
8000rpm23.8m/s86km/h
10000rpm29.8m/s107km/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89.4mmのエンジンが最高出力を発生する6600回転での平均ピストンスピードは19.7m/sとなり、これは1秒間に19.7メートル(時速にすると70.9km/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5200回転では15.5m/s、最高出力が発生する6600回転より500回転高い7100回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は21.2m/sとなっています。

参考までにストロークが89.4mmのLEA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5.95m/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)6710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。


LEA型の過給エンジンを搭載する車種の例

全1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LEA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
ZF2
2012/09
CR-Z
MUGEN-RZ
[DAA-ZF2]
156PS
18.9kgm
-
7.615kg/PS
SC
FF/6MT
クーペ
4人乗り
車両型式:DAA-ZF2

CR-Z
[MUGEN-RZ]
2012/09モデル
最高出力156PS
最大トルク18.9kgm
吸気方式SC
車体構成4人乗りクーペ
FF/6MT
LEA型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全11車種

ホンダ製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】