チップチューンの利害得失

質問

BMWの１シリーズのエンジン諸元を見て疑問に思うところがあります。

同じ排気量のエンジンで、116iと120iでは、最大トルクが１割ほど違います。

116i 1600cc DOHC 圧縮日10.5　最大トルク　220Nｍ/1350-4300ｒｐｍ
120i 1600cc DOHC 圧縮日10.5　最大トルク　250Nｍ/1500-4500ｒｐｍ

質問は下記のとおりです。
１．120iのトルク特性を達成するため、機構的にはどのような相違点が考えられるのでしょうか？
２．120iのエンジンは116iのエンジンと比較のうえで、なにか失ったものがあるのでしょうか？
３．両者ともに高トルク版のエンジンに統一すればよいと思うのですが、生産コストが大きく異なるものなのでしょうか？
４．高性能を得る代償として、同一出力時での燃費の差や、耐久性の差、整備コストの差など、考えられるトレードオフがあれば、それもご教示ください。

エンジン設計者からのご回答をいただれば有り難いと存じます。

回答No.3

paddrink · ベストアンサー

回答２です
お返事ありがとうございます。

ヨーロッパの場合、長距離を１００km／h以上で移動する機会が多いと思いますが、
このような使用条件では、プリウスのようなハイブリッドの恩恵は少なくなります。
過給器と、燃料を直接シリンダ内部に噴射する組み合わせにメリットがあります。

したがってヨーロッパのマーケットに軸足をおいたメーカー、マツダ等は直接噴射のエンジン開発に熱心であり、
北米や新興国をターゲットにしたホンダ等は直接噴射よりハブリッドや、コンパクトカーに注力します。
ハイブリッドの恩恵を受けるのは渋滞の多い国です。
特にヨーロッパでは今後、規制が強化される燃費や排気ガスの問題があり
燃費の悪い車には高い税金が課せられます。

過給器と燃料直接噴射技術は、新しい物ではなく戦時中のドイツの戦闘機により実用化された歴史があります。
（日本も戦時中、ライセンスを購入し実戦配備しましたが、当時の工作精度では稼働率が低かったようです）
他国の航空機エンジンに比べると生産コストや精度が要求されましたが、
燃料事情の悪いドイツが他国と同等の性能を引き出すために開発され、一定の速度で運用する航空機エンジンに適したシステムです。

現在、BMW,VWが採用している技術はその延長線上にありますが、最新の解析技術で高度な制御を行っています。
特にスプレーガイド方式の制御は、噴射タイミング、霧の形状、熱分布が最も複雑です。
複雑で精密すぎるので、耐久性が気になるところですが
バルブトロニッックに関して言えば、BMWが可変バルブでスロットルを制御するシステムですが、非常に少ない移動距離でアクセルを制御しなければなりません。トヨタも同様のシステムを採用してますが、バルブリフト量を大きくして耐久性を高めています。

近年のドイツの車の凄いところは、生産技術や品質管理です。
高精度な物を安定して生産できる技術、異種材料を確実に接着できる技術
これらが、大幅なコストダウンと軽量化をもたらし、更なる品質向上に繋がっています。

ドイツ車は魅力的ですが、海外の価格を知ると悲しくなります。
日本の市場では、車は白もの家電製品のような存在、
燃費が良くて室内の広い車が最も好まれます。

お礼

再度のコメントありがとうございます。

日本人は走行速度を下げれば安全になると信じている節があり、その結果、自動車は、ワンボックスで広いスペース、エンジンは静かで、サスペンションは柔らかいクルマに進化してきました。いまや、ドアの開閉が手動か自動かで競争するような特殊な市場になりました。

一方のドイツでは、目的地への到達時間＝平均速度の速さ自体が価値をもっています。したがって、空気抵抗の少ないセダンが主流で、高性能のブレーキと安定したサスペンションを備えるように進化してきました。その結果、ドイツ国内の高い生産コストでも全世界で売れる魅力のあるクルマが多いですね。

バルブトロニックも当初は、高回転・高出力を狙う技術かと思われましたがスロットルによるエンジンの吸気抵抗を無くしているわけですから、省エネ時代になっても十分利用価値のある技術であることが分かりました。

過給についても同様で、本来エンジンの効率を向上させているのですから、高出力の観点だけでなく、省エネの観点からも十分に利用価値があるのですが、日本の三菱やスバルは過給エンジンに十分な技術的蓄積があるにも関わらず省エネ時代なると過給を諦める方向に動いていませんか？

トヨタ・センチュリーの6リッターV12エンジンを、２リッター4気筒エンジン＋過給で動かすぐらいのチャレンジがあれば、日本の自動車メーカーも再び世界のリーダーとなれるかもしれないですね。

日本の自動車が”白物家電”になってしまったとたん、生産コストが高い日本の自動車工場が中国やタイ・インドネシアに移転し、往年のイギリスのように自動車産業が衰退するのでは無いかと心配です。

回答No.4

noname#208392

そのエンジン自身は見たことないのですが、一般的な話。
ところで、これBMWの標準ラインアップですね。どっか外部の会社のチップチューンキットの話ではないですね？

標準的に売りに出しているものなら、耐久性に問題はないです。
きちんと時間と金をかけて耐久試験しますから。

まず、燃費は違うと思います。加給圧を下げれば、それは空気の量が少ないということであり、だから必要な燃料の量が少なくなります。
同じ条件で走れば、必要なエネルギーは同じはずですが、それは"必要な"エネルギーの話です。しかし、エンジンの方はそう単純にはいきません。一例を挙げれば、回転数とスロットルの開度と燃費にはモデルごとに特有の関係があります。発生するエネルギーは同じでも、それに必要な燃料の量は違うというのは必ずあることです。
必ずしも、高出力のエンジンを求めるユーザーだけとも限りませんので、燃費を重視したエンジンもラインナップにそろえることは多いです。

また、エンジンの主要部分は同じでも、周りのユニットが違うこともよくあります。私の知っている例では、インタークーラが違いました。確か、出力の差は10馬力程度だったと思いますが、出力の低い方はインタークーラーが小さかったです。
ECUのプログラムも変えてあると思います。プログラムが違うからインタークーラーが違うのか、インタークーラーが違うからプログラムが違うのかは分かりませんが、小さいインタークーラーの方が安いだろうことは間違いないです。

これがメンテナンスに影響があることもあります。
小さいエンジンルームに無理やりに押し込んでいるようなレイアウトの場合、形や大きさの違いで部品の交換がやりにくくなる、と言う場合があります。でも、これは自分でやる場合の話。
ディーラーなどでは"作業の種類"に値段がついているはずです。

想像にしか過ぎませんが、ラジエーター、インタークーラーなどの冷却に関するユニットと、排気に関するユニットは、エンジンの出力の違いによって違うことがあると思います。

あ、エンジンの設計者への質問か・・・・・・失礼。私単なる愛好家にしかすぎないんです。

お礼

回答ありがとうございます。

BMWに限らず、VWもMBもドイツ車は小排気量エンジンで過給とチップチューンでエンジンを作り分ける方向が主流になってきましたが、なぜか日本では排気量によって作り分けるのが主流ですよね。
かろうじてホンダが２．４Lエンジンをヘッドの違いで作り分け、高回転・高出力版を用意しているぐらいです。

排気量の差や、ヘッドの違いよる利害得失は分かりやすいですが、同排気量・同機構でのチューンの違いでは、低出力バージョンにどのような利点があるのかに興味があります。
製造コストや整備費に大差が無いとすると、低出力バージョンを用意する意味に疑問が生じます。
実際、BMW120の場合は、最大トルクの発生回転数も十分低いし、部品点数や重量面、あるいは回転マスの大小の差も無いとすると、やはり耐久性ぐらいしか差がないのでしょうか。燃費も理論面はさておき、JC08燃費が共通ですからBMW116版のエンジンを積極的に選ぶ理由はないのかな、と。

私はBMWのE46、318iに10年以上乗っていますが、なんとSOHCの8バルブエンジンなんです。これでも160Km/hぐらいまでは何も問題がないので、日本で使う限り、十分と思っています。

次期3シリーズは最低価格でも400万円台後半になりそうですから、１シリーズも検討しなくちゃと思います。しかし、1.6リッターで170PSなんてのは一昔前ではレーシングエンジンの領域ですので、なにか未知のデメリットでもあるのかな、と疑問に思い質問した次第です。

BMWは営業戦略として、より高価な車種に誘導する事に長けています。
ひょっとして、より高価な120を116に対して差別化するだけの目的でエンジンを作り分けているのかとも思います。

次期3シリーズにも1.6リッター過給の低出力バージョンを乗せて、300万円台で買えるようにしてくれると嬉しいのですが、、、。

エンジン設計者ならずとも、ご意見いただければ幸いです。

回答No.2

paddrink

この記事を参考にしてください。

http://autoprove.net/2011/11/11470.html

１　出力の差は加給圧の差で行っている模様

２　出力特性が不明ですが、116iのほうが低回転であつかいやすいのではないかと、

３　比較的少ない開発費と部品代、生産設備で、特性の異なる2種類のエンジンを用意できるためではないかと

４　ブースト圧が上がった分、幾分耐久性は低下するのでは

基本的にこのエンジンはＭＩＮＩ、シトロエンなどと共同開発したプリンスと呼ばれるエンジンをベースにしていますが、最新の技術を投入しています。
近年ドイツ車の技術革新はすごいです。

参考URL：

http://autoprove.net/2011/11/11470.html

お礼

回答ありがとうございます。

良いサイトをご紹介いただきました。今まで見ていたサイトは報告者の個人的感想などが多く、エンジニアリングファクトに突っ込みが足りないものでしたので、これからはこちらのサイトをチェックするようにします。

それにしても、日本の自動車エンジニアが電池自動車に取り組んでいるうちに、ドイツ人は内燃機関の根本を改善してきましたね。
BMWだけでなく、MBもVWも直噴や過給技術を成熟し、商品力を高めることに成功しているようにみえます。

翻って、国産の各車をみると、「シリーズの最廉価版で良い」と思ってしまう程、値段と価値がリンクしておりません。日本車は「安い方で良いや」とされ、ドイツ車は「高くても良いものを」という選択になるのでしょうか。

回答No.1

rgm79quel

どちらも無過給で、圧縮までもが同じのようですが
トルク、馬力、ともに発生回転数が異なるようです。

これから想像できる事は
「カムプロフィールの違い」があるであろうという事です。

カムの作用角や、リフト量、オーバーラップのとらせ方、そして、山の形と、その立ち上げ方及び、寝かせ方に違いがあると想像できます。

どちらのエンジンも
無段階可変バルブ・リフト（バルブトロニック）、筒内直接噴射（高精度ダイレクト・インジェクション・システム）、吸排気可変バルブ・タイミング（ダブルVANOS）、は採用しているようですので
カムの物理的な形状の違いと、それにあわせた上記プログラムの組み方が違うのではないかと思います。

最大トルクの違いが１割しかないので
これで十分違いが出ると思います。

排気量や圧縮が同じであれば
その発生回転数を上げれば、トルクや馬力が上がりますが
より低い回転域では
発生トルクが減少する傾向にあります。

お礼

回答ありがとうございます。

質問文には書きませんでしたが、両エンジンとも過給機付きです。

カタログ値をみるかぎり、1500ｒｐｍの低回転からすでに１２０iの方が高トルクをだしているので、低速トルクを失うこともなく、コスト増もなく、高性能が出せている様に見えるのです。

しかし、すべての設計作業はトレードオフの選択なのですから、このエンジンでも、なにか隠れたマイナス点がある様な気がしてなりません。