エンジンについて質問です。 同排気量のNAでパワーの差があるエンジンは具体的にどんなところに違いがあるのでしょうか？

Question

わかりやすい例で言うと、スズキのzzはカタログ上では7.2馬力ですが、レッツ2は同排気量で同じ2stエンジンなのにも関わらず、6.1馬力のモデルがあったりします。その差はエンジン(吸排気系？)のどの部分から生まれてくるのでしょうか？友人の素朴な疑問から自分も気になりました。回答お待ちしてます。

Answer 1

同じエンジンで馬力に違いが出るのは、①圧縮比 ②吸排気タイミング ③点火タイミング ④燃焼室形状・・・です。

①圧縮比
圧縮比を上げると、トルクが増えるのでパワーが上がります。
しかし低回転で異常燃焼を起こし易くなるので、低速であまり『粘り』がなくすぐエンストするエンジンになります。

②吸排気タイミング
高回転では、吸気タイミングと排気タイミングをキッチリ分けると、吸排気効率が落ちます。
そこで、『掃気』という現象を利用します。
具体的には、排気ポートと排気ポートを同時に開けると、膨張して出て行く排気ガスに引っ張られて吸気量が増えます。また吸気の流れにより排ガスが押され、排気効率が上がります。
『掃気』というのは2ストでよく言われる現象ですが、これは4ストでも起こります。
そこで高回転を狙うエンジン（＝表示馬力を大きくしたいエンジン）では、吸排気のオーバーラップ時間を長くします。
しかし、オーバーラップを大きくすると、今度は低回転で吸い込んだ混合気がそのまま燃焼室を通過して排気されてしまう『吹き抜け』という現象が起こり、低回転でのトルクが減少して街乗りが乗り難いバイクになってしまいます。

③点火タイミング
ガソリンが燃焼するには時間がかかるので、高回転で安定して回そうとすると早めにガソリンに着火する必要があり、それで点火のタイミングを早めます。
しかしこれでは、低回転で早期着火が起こり、すぐにエンストしてしまいます。
昔（戦前から’40年代一杯ぐらいまで）は点火タイミングは手動で、小さいレバーがハンドルに付いていて、走行しながら最適の点火タイミングに合わせる必要がありましたが（手動進角といいます）、その後エンジンの回転の遠心力で点火タイミングを自動で進める『進角ガバナー』が登場し、運転手が点火タイミング調整作業から解放されましたが・・・馬力を上げる改造では、点火タイミングの見直しも『エンジンチューンの項目の一つ』となっています。
で、全くの余談ですが。
ガチのクラシックバイクでは、ハンドルにはブレーキレバーとクラッチレバーの他、手動進角レバーや手動デコンプレバー、更にはキャブによってはチョークレバーもついて、『レバーだらけ』です。
知識が無いヒトには、何がなんだか判りませんね。（デコンプで圧縮上死点を出し、チョークを閉じて点火タイミングをメ一杯遅らせないと始動出来ないので、今のバイクにしか乗ったことが無いヒトには、戦前のバイクはエンジンを始動させることすら出来ないでしょう。）

④燃焼室形状
今は、トルク重視の実用車でもSSでも燃焼室形状を大きくは変えないので、この話は『古い技術』と言えますが。
低回転で粘って欲しいエンジンでは、低回転で混合ガスの吹き抜けを防ぎ、また混合ガスの空気とガソリンがよく混ざる様に、燃焼室内を敢えて『吹き抜けが悪い』形状にします。
具体的には吸排気ポートの交差角度や点火プラグの位置、ピストントップの形状などを工夫して渦が発生し易い様にします。
2ストのピストントップの山や排気ポートと直行する位置の掃気ポート、4ストのOHVエンジンの『カウンターフロー』やSV（サイドバルブ）エンジンの極端に大きなスキッシュエリアなどは、全て燃焼室内で渦を作り出すための工夫です。
それと渦絡みの話で、もう一つ。キャブの口径です。
キャブの口径は、吸入抵抗を減らすためにはなるべく大径の方がいいですが、しかし大径過ぎると、低回転で流速が足りず、ガソリンと空気が十分混ざりません。
そこで低回転の特性を重視するエンジンでは、キャブを小径として低回転の流速を増やして渦を作り、ガソリンとより均等に混ざった混合ガスを作っています。
故にオフロード車や街乗り重視のキャブは、オンロードのレーサーレプリカよりも小径キャブを使っています。

質問者からのお礼コメント

とても詳しく説明されていて、他の方が仰っていた回転数の違いというのがここから生まれていることが分かったのでベストアンサーとさせていただきます！多くの方に回答をいただきました、やはり原動機というのもは面白いものです。回答していただいた方々ありがとうございました！！

Answer 2

直接の回答は他の回答者の通りなので任せますが、一点だけ。

どんなところに違いがあるのでしょうか？

違うところがあるからパワーに差がある、というのも間違いじゃ無いけど、むしろ、パワーの出方をバイクのキャラに合わせて設計した結果、エンジンに違いが出る、という方がより正解に近いです。

同じ排気量であなたが見たような馬力の値を大きくすると、必ず出てくるチカラが弱くなるところがあります。例えば低回転時のトルクとかね。

もちろんギャ比を変えたりとかしながらだけども、そのバイクに適した出力特性をメーカーが考えて、その結果がエンジンの違いやパワーの違いになってるんです。

Answer 3

エンジンのトルク発生回転数とトルク自体の大きさですね。
例えば高回転で高トルクが出せるエンジンは馬力が出ますが一般的には低回転は苦手になります。
またトルク自体も出来のいいエンジンや高圧縮エンジンなんかは空気が沢山入るのでトルクが少し大きくなります。

バイクにはないですがターボはエンジンが要求する以上の空気を圧縮して押し込む事で排気量以上のトルクが出せます。(ザックリ1.5～2.5倍です)
なので例えば隼は1300ccですがこれをターボ化して過給圧を1kとした場合最大の効率の時は2600cc相当となります。
もちろん魔改造して2kとかかければエンジンが壊れなくて燃料をちゃんと出せて着火できれば3倍の3900cc相当となります。

Answer 4

吸排気系やピストンの形状などによるものが大きいでしょう。

もちろんパワーが上がる代わりに燃費は悪くなったりしますけどね。

Answer 5

2ストのレッツ2のスペック。

最高出力6.1ps(4.5kw)/6500rpm

最大トルク0.69kg・m(6.8N・m)/6000rpm

ZZのスペック。

最高出力7.2ps(5.3kw)/7000rpm

最大トルク0.76kg・m(7.5N・m)/6500rpm

同排気量でパワーが違うのは、エンジンの回転数です。

この数値を見ると、最大出力、最大トルク共にZZの方が高い回転数で出ていることが分かると思います。

つまり、ターボなしのエンジンの場合、パワーを上げるには回転数を上げるしかないってことです。

細かいことまでは、エンジンを分解したわけではないので分かりませんが、ZZの方がより高回転まで回るエンジンにチューニング（回転部品の軽量化とか）してあるってことでしょう。

Answer 6

2つの側面からあると思います。
1）は差別化による営業サイドの需要
2）は機能別に分けた戦略 パワーを落としてトルクを太らせる。もしくは燃費を優先するなどです。

とおもったのですが、そちらではなく、エンジン自体の話であれば、吸気を変えたり、一次減速比や二次減速比の違い、ポートの位置の違いなど多種多様に方法はあります。

Answer 7

最適化してる
回転数が違うからです

馬力とは
回転数とトルクの積で

排気量が同じなら
原則としてトルクは
同じですから

回転数が低いと
馬力が低くなります