ルノー:F4R2型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1998cc]

ここではルノーのMF4R2型・メガーヌ [Renault-Sport|2008/10モデル] に搭載されているF4R2型のターボ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。

F4R2型のターボエンジン諸元


MF4R2型 メガーヌ
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式ABA-MF4R2型
車名&グレードメガーヌ
Renault-Sport
エンジン型式F4R2
種類直列4気筒
排気量1998cc
内径×行程82.7mm×93.0mm
ボアストローク比1.12
単気筒容積499.5cc
圧縮比9.8
吸気方式ターボ
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力224PS/5500rpm
最大トルク30.6kgm/3000rpm

まず基本的な成り立ちとして、F4R型エンジンはボア(内径)82.7mm、ストローク(行程)93.0mm、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
F4Rのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷128.2PS → 224PS
トルクの変遷30.6kgm → 29.2kgm
リッター馬力112.1PS/L
リッタートルク15.3kgm/L

今回の参考車両であるメガーヌの直列4気筒1998cc、圧縮比9.8でハイオクガソリン仕様のターボエンジンは、5500回転のとき最高出力224馬力を、5500回転のとき最大トルク30.6kgm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3000回転での馬力は128.2PS、最高出力が発生する5500回転でのトルクは29.2kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は112.1PS/L、トルクは15.3kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積499.5cc)あたりの馬力は56.0PS、トルクは7.7kgmです。

F4R型ターボエンジンを、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[ 7 ]、換算トルクが[ 6 ]の「なかなかの高出力エンジン」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
82.793.01998cc9.81.12
ボアアップによる排気量拡大
83.293.02022cc9.91.12
83.72047cc10.01.11
84.22071cc10.11.10
84.72096cc10.21.10
85.22121cc10.31.09
85.72146cc10.41.09
ストロークアップによる排気量拡大
82.794.02020cc9.91.14
95.02041cc10.01.15
96.02063cc10.11.16
97.02084cc10.21.17
98.02106cc10.31.19

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82.7mmから0.5mm刻みで85.7mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の93.0mmから1mm刻みで98.0mm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。F4R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

F4R型エンジンのピストン径82.7mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが8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
PE型
83.5mm
[+0.8mm]
2037cc
[+39cc]
日産
M9R型
84.0mm
[+1.3mm]
2061cc
[+63cc]
日産
CD20型
84.5mm
[+1.8mm]
2086cc
[+88cc]
三菱
4G63型
85.0mm
[+2.3mm]
2111cc
[+113cc]
日産
VQ25型
85.0mm
[+2.3mm]
2111cc
[+113cc]
日産
RD28型
85.0mm
[+2.3mm]
2111cc
[+113cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、マツダ:DMEP型CX-30に搭載されるPE型1997ccの83.5mm、日産:DNT31型エクストレイルに搭載されるM9R型1995ccの84.0mm、日産:SW11型ラルゴに搭載されるCD20型1973ccの84.5mm、三菱:CT9A型ランサーエボリューションに搭載される4G63型1997ccの85.0mm、日産:NM35型ステージアに搭載されるVQ25型2495ccの85.0mm、日産:WYY61型サファリに搭載されるRD28型2825ccの85.0mm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
3000rpm
最高出力
5500rpm
93.0mm9.3m/s17.1m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.2m/s22km/h
4000rpm12.4m/s45km/h
6000rpm18.6m/s67km/h
8000rpm24.8m/s89km/h
10000rpm31.0m/s112km/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93.0mmのエンジンが最高出力を発生する5500回転での平均ピストンスピードは17.1m/sとなり、これは1秒間に17.1メートル(時速にすると61.6km/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3000回転では9.3m/s、最高出力が発生する5500回転より500回転高い6000回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は18.6m/sとなっています。

参考までにストロークが93.0mmのF4R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6.20m/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)6450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。


F4R2型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F4R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
ルノー
MF4R2
2008/10
メガーヌ
Renault-Sport
[ABA-MF4R2]
224PS
30.6kgm
-
6.25kg/PS
ターボ
FF/6MT
ハッチバック
5人乗り

メガーヌ
[Renault-Sport]
2008/10モデル
車両型式ABA-MF4R2
最高出力224PS
最大トルク30.6kgm
パワーウェイト6.25kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機FF/6MT
車体形状&乗車定員ハッチバック/5人乗り
F4R型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全9車種

その他のF4R型エンジン型式と代表的な車種

F4R型
全8車種
ルノー:メガーヌ [R.S.TROPHY]
最高出力273PS/最大トルク36.7kgm
2015/01モデル
ルノー
F4R型
全8車種
メガーヌ
[R.S.TROPHY]
273PS/36.7kgm

ルノー製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】