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中型車のガソリン4気筒エンジンで、1.2Lや1.4Lの排気量が採用さ...

中型車のガソリン4気筒エンジンで、1.2Lや1.4Lの排気量が採用されるケースがあるのは何故でしょうか? シリンダーあたり500ccのサイズが燃焼において最適と言われますが、これであれば4気筒エンジンは2.0Lになります。
過給器のセッティングで出力は調整できるのに、何故最適値の容量より小さいシリンダーを採用しているのでしょうか?

例えば、乾燥重量で1.4tから1.5t程度の一般的な中型乗用車では140〜170馬力くらいの車が多いように思いますが、このようなレベルのエンジン出力では、2.0Lの低過給より、1.4Lの高過給ターボ・チャージャーの方が出力、燃費共に優れているのでしょうか?

あるいは振動の少なさ、レスポンスの良さを重視して採用されるのでしょうか。
それとも単純に、商品ラインナップ構成における差別化のためなのでしょうか?

トヨタ・ビッツやVWポロのような小型車、レクサスLSやメルセデス・ベンツSクラスのような大型車、一部の高性能スポーツカーを除けば、ほとんどの一般乗用車のガソリンエンジンは、すべて2.0L直列4気筒ターボエンジンになるのが合理的だと思えてしまいます。(感性面での性能は別として)
Yahoo!知恵袋 4625日前
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質問者が選んだベストソリューション
排気量の選定は,下記の要素の組み合わせでおこないます。

(1) 出力
(2) 損失(効率の裏返し)
(3) 振動・騒音
(4) コスト

●売れ筋のCセグメントは?
車両重量が1.2~1.4ton程度であれば,最高トルクは140~200Nm,最高出力は100~140馬力あれば,良いことになります。

このため自然吸気(NA)エンジンと過給エンジンでは下記くらいの排気量になります。

NAエンジン = 1.5~2.0L
過給エンジン = 1.2~1.5L

●損失
1気筒あたりの最適排気量は,500~600ccくらいといわれます。この主要因は冷却損失です。このため4気筒エンジンであれば,2000~2400ccくらいが最適排気量になります。上記のCセグメント用エンジンであれば,NAエンジンで良いことになります。
ところが街乗りのような負荷の低い条件で燃費を改善するためには,ポンピングロスの低減が重要です。ガソリンエンジンでこの改善をおこなうには,バルブトロニック(=BMWの吸気弁リフト連続可変)のようにスロットルバルブを廃止するか,過給機をつかって吸気系負圧を正圧(あるいはより正圧側に近づける)にするしかありません。
つまり冷却損よりポンプ損を考慮して,単気筒排気量を300ccくらいまで下げているといえます。

●3気筒化は?
排気量1200ccくらいなら,3気筒化も可能です。ただ4気筒にくらべてクランク軸周りの振動・騒音が大きくなるので,その対策コストがかかります。つまり将来,来るであろう,「2気筒 1000cc」のようなエンジンは冷却損を重要視し,振動・騒音に大きな対策を施すことになります。実際,3気筒1200ccエンジンと4気筒1200ccを比べると,エンジン単体の振幅は3~5倍くらい違います。ただエンジン・マウンティングの改善や車体剛性で,何とか,車室内侵入振動を低減しているのが現状です。もし3気筒1500ccにすると,かなり振動・騒音へのコスト増が必要になります。

●系列化は?
過給ダウンサイジングは,ポンプ損失低減が主目的ですが,もうひとつの目的は系列化です。少ないエンジン系列のままで過給量調整により種々の出力のエンジンを得ることが,コスト低減に重要です。日本では,第3のエコカーに代表されるように,一点豪華のエンジンが多いのですが,欧州は,自社エンジン系列をできるだけ少なくし,コストを下げ,その分,燃費改善技術を投入するのが主流です。
欧州メーカの言い方を借りれば,日本のエンジンは特殊解,欧州のエンジンは一般解ということになります。

●過給機付き4気筒2Lエンジンは?
冷却損からみて最良の排気量ですが,出力は下記のようになります。

出力 = 180~250馬力
トルク = 250~360Nm

この出力ですと,Cセグメントではなく,DセグメントからEセグメント,つまりBMWでいえば,3シリーズの上級クラス以上になります。Cセグメントでも使えなくありませんが,いわゆるスポーツモデルに限定されるでしょう。

過給量を落として,上記の出力やトルクから落とすことも可能ですが,そうなると,わざわざ過給機をつけてダウンサイジングをやる意味がなくなります。なぜなら過給機をつけるためには,下記がコストアップ要因になるからです。

・過給機(ターボ・チャージャなど)
・ターボ・チャージャ用冷却系(エンジン停止時のベアリング冷却)
・インタクーラおよびその空気系配管
・エンジン剛性
・燃焼温度低減ツール(直噴化など)

簡単ですが,ご参考になれば幸いです。
Yahoo!知恵袋 4624日前
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