ジャガー:9J型エンジンの諸元と性能まとめ [直列6気筒 3980cc]

ここではジャガーのJLDA型・XJ [XJ6-4.0S|1996/11モデル] に搭載されている9J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。

9J型の自然吸気エンジン諸元


JLDA型 XJ
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-JLDA型
車名&グレードXJ
XJ6-4.0S
エンジン型式9J
種類直列6気筒
排気量3980cc
内径×行程91.0mm×102.0mm
ボアストローク比1.12
単気筒容積663.4cc
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245PS/4800rpm
最大トルク39.9kgm/4000rpm

まず基本的な成り立ちとして、9J型エンジンはボア(内径)91.0mm、ストローク(行程)102.0mm、ボアストローク比1.12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。

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
9Jのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷222.8PS → 245PS
トルクの変遷39.9kgm → 36.6kgm
リッター馬力61.6PS/L
リッタートルク10.0kgm/L

今回の参考車両であるXJの直列6気筒3980cc、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、4800回転のとき最高出力245馬力を、4800回転のとき最大トルク39.9kgm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4000回転での馬力は222.8PS、最高出力が発生する4800回転でのトルクは36.6kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は61.6PS/L、トルクは10.0kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積663.4cc)あたりの馬力は40.8PS、トルクは6.6kgmです。

9J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[ 4 ]、換算トルクが[ 7 ]の「やや控えめな出力のエンジン」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
91.0102.03980cc10.01.12
ボアアップによる排気量拡大
91.5102.04024cc10.11.11
92.04068cc10.21.11
92.54113cc10.31.10
93.04157cc10.41.10
93.54202cc10.51.09
94.04247cc10.61.09
ストロークアップによる排気量拡大
91.0103.04019cc10.11.13
104.04058cc10.21.14
105.04097cc10.31.15
106.04136cc10.31.16
107.04175cc10.41.18

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91.0mmから0.5mm刻みで94.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の102.0mmから1mm刻みで107.0mm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。9J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1.12から1.09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

9J型エンジンのピストン径91.0mm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
スバル
EJ20型
92.0mm
[+1.0mm]
4068cc
[+88cc]
トヨタ
2L型
92.0mm
[+1.0mm]
4068cc
[+88cc]
スバル
EA71型
92.0mm
[+1.0mm]
4068cc
[+88cc]
スズキ
J24B型
92.0mm
[+1.0mm]
4068cc
[+88cc]
マツダ
G5型
92.0mm
[+1.0mm]
4068cc
[+88cc]
トヨタ
3MZ型
92.0mm
[+1.0mm]
4068cc
[+88cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、スバル:BCM型アスカに搭載されるEJ20型1994ccの92.0mm、トヨタ:LH100G型ハイエースワゴンに搭載される2L型2446ccの92.0mm、スバル:AA2型レオーネに搭載されるEA71型1595ccの92.0mm、スズキ:RF91S型キザシに搭載されるJ24B型2393ccの92.0mm、マツダ:UV56R型プロシード マービーに搭載されるG5型2494ccの92.0mm、トヨタ:MHU38W型ハリアー ハイブリッドに搭載される3MZ型3310ccの92.0mm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 4000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 4000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 4000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 4000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [4000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [4000ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
4000rpm
最高出力
4800rpm
102.0mm13.6m/s16.3m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.8m/s24km/h
4000rpm13.6m/s49km/h
6000rpm20.4m/s73km/h
8000rpm27.2m/s98km/h
10000rpm34.0m/s122km/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102.0mmのエンジンが最高出力を発生する4800回転での平均ピストンスピードは16.3m/sとなり、これは1秒間に16.3メートル(時速にすると58.7km/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4000回転では13.6m/s、最高出力が発生する4800回転より500回転高い5300回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は18.0m/sとなっています。

参考までにストロークが102.0mmの9J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6.80m/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)5880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。


9J型エンジンを搭載する車種の例

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
ジャガー
JLDA
1996/11
XJ
XJ6-4.0S
[E-JLDA]
245PS
39.9kgm
6.9km/L
7.06kg/PS
自然吸気
FR/4AT
セダン
5人乗り

XJ
[XJ6-4.0S]
1996/11モデル
車両型式E-JLDA
最高出力245PS
最大トルク39.9kgm
10-15モード燃費6.9km/L
パワーウェイト7.06kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/4AT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り

ジャガー製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】