ローバー:12A型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1271cc]

ここではローバーのXN12A型・ミニ [Cooper|1997/04モデル] に搭載されている12A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。

12A型の自然吸気エンジン諸元


XN12A型 ミニ
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-XN12A型
車名&グレードミニ
Cooper
エンジン型式12A
種類直列4気筒
排気量1271cc
内径×行程70.6mm×81.2mm
ボアストローク比1.15
単気筒容積317.9cc
圧縮比10.1
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力62PS/5700rpm
最大トルク9.6kgm/3900rpm

まず基本的な成り立ちとして、12A型エンジンはボア(内径)70.6mm、ストローク(行程)81.2mm、ボアストローク比1.15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12A型の自然吸気エンジンを搭載している車種は、1959から発売された初代ミニ [XN12A型|1997/04]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
12Aのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷52.3PS → 62PS
トルクの変遷9.6kgm → 7.8kgm
リッター馬力48.8PS/L
リッタートルク7.5kgm/L

今回の参考車両であるミニの直列4気筒1271cc、圧縮比10.1でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、5700回転のとき最高出力62馬力を、5700回転のとき最大トルク9.6kgm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3900回転での馬力は52.3PS、最高出力が発生する5700回転でのトルクは7.8kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は48.8PS/L、トルクは7.5kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積317.9cc)あたりの馬力は15.5PS、トルクは2.4kgmです。

12A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[ 2 ]、換算トルクが[ 1 ]の「やや心もとない出力のエンジン」にカテゴライズされます。

ちなみに、12A型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XN12A型ミニの62PS/9.6kgm、最も小さかったのはXN12A型ミニの53PS/9.3kgm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
70.681.21271cc10.11.15
ボアアップによる排気量拡大
71.181.21290cc10.21.14
71.61308cc10.41.13
72.11326cc10.51.13
72.61345cc10.61.12
73.11363cc10.81.11
73.61382cc10.91.10
ストロークアップによる排気量拡大
70.682.21287cc10.21.16
83.21303cc10.31.18
84.21318cc10.51.19
85.21334cc10.61.21
86.21350cc10.71.22

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70.6mmから0.5mm刻みで73.6mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の81.2mmから1mm刻みで86.2mm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。12A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1.15から1.10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

12A型エンジンのピストン径70.6mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが23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
K3型
72.0mm
[+1.4mm]
1322cc
[+51cc]
日産
CGA3型
72.0mm
[+1.4mm]
1322cc
[+51cc]
トヨタ
3SZ型
72.0mm
[+1.4mm]
1322cc
[+51cc]
トヨタ
EJ型
72.0mm
[+1.4mm]
1322cc
[+51cc]
トヨタ
2SZ型
72.0mm
[+1.4mm]
1322cc
[+51cc]
ホンダ
ECA型
72.0mm
[+1.4mm]
1322cc
[+51cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、トヨタ:S231E型デュエットに搭載されるK3型1297ccの72.0mm、日産:AZ10型キューブに搭載されるCGA3型1348ccの72.0mm、トヨタ:M502G型ブーン ルミナスに搭載される3SZ型1495ccの72.0mm、トヨタ:M100A型ミラジーノ1000に搭載されるEJ型989ccの72.0mm、トヨタ:SCP90型ヴィッツに搭載される2SZ型1296ccの72.0mm、ホンダ:ZE1型インサイトに搭載されるECA型995ccの72.0mm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
3900rpm
最高出力
5700rpm
81.2mm10.6m/s15.4m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.4m/s19km/h
4000rpm10.8m/s39km/h
6000rpm16.2m/s58km/h
8000rpm21.7m/s78km/h
10000rpm27.1m/s98km/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81.2mmのエンジンが最高出力を発生する5700回転での平均ピストンスピードは15.4m/sとなり、これは1秒間に15.4メートル(時速にすると55.4km/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3900回転では10.6m/s、最高出力が発生する5700回転より500回転高い6200回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は16.8m/sとなっています。

参考までにストロークが81.2mmの12A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5.43m/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)7390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。


12A型エンジンを搭載する車種の例

全2車種を最高出力が大きいものから順に表示しています。

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
ローバー
XN12A
1997/04
ミニ
Cooper
[E-XN12A]
62PS
9.6kgm
14.5km/L
11.61kg/PS
自然吸気
FF/4MT
ハッチバック
4人乗り

ミニ
[Cooper]
1997/04モデル
車両型式E-XN12A
最高出力62PS
最大トルク9.6kgm
10-15モード燃費14.5km/L
パワーウェイト11.61kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/4MT
車体形状&乗車定員ハッチバック/4人乗り
ローバー
XN12A
1997/04
ミニ
Cooper
[E-XN12A]
53PS
9.3kgm
9.7km/L
13.96kg/PS
自然吸気
FF/4AT
ハッチバック
4人乗り

ミニ
[Cooper]
1997/04モデル
車両型式E-XN12A
最高出力53PS
最大トルク9.3kgm
10-15モード燃費9.7km/L
パワーウェイト13.96kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/4AT
車体形状&乗車定員ハッチバック/4人乗り

ローバー製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】