クルマのエンジンについて教えてください！ 私はグランツーリスモで車を好きになりましたけど知識は0なので優しく教えてくださると助かります。

Question

基本的に気筒数が多いほど音は高くなると聞きましたが、気筒数も排気量も同じ別の型のエンジンで音が違うのはなぜですか？80スープラでF1みたいな甲高い音を出すにはV10やV12をスワップするだけじゃダメなんですか？

あと排気量や馬力についてです。昔は280psの自主規制があったのは知っていますが、5.0L V12の1GZが280psで4.8L V10のLFAが500ps以上出るのはなぜなんですか？

Answer 1

古いイタリア車では、排気音チューンと言いましてある程度までは排気管の構造で音を変える事が出来ました。
パイプオルガンで、低い音のパイプは太く高い音のパイプは細い言った話を排気管に応用する訳です。
また、F1でもアイドリング時と走行中ではかなり音が変わるでしょ。
あれは、排気管を排ガスが通り抜ける速度が遅いと低くなり、速くなると高く成るからです。
しかし、音が良いからと言ってエンジンの効率が悪くなると本末転倒ですので最近はあまりやりませんね。

と言う訳で、気筒数も排気量も同じ別の型のエンジンで音が違うのは排気バルブの開き具合や排気管の太さ、取り回し等が異なるからです。
なので、高回転まで回るエンジンを積み替えても配管の太さや取り回しを計算しないとF1の様な甲高い音には出来ません。

排気量と馬力の話に関してですが、馬力は回転数×トルクに比例します。
つまり、高い回転数で高いトルクを出せれば高い馬力のエンジンになる訳です。
で、ガソリンエンジンではすべての回転数で安定してトルクを出す事が出来ないので、トルクバンドと言われる限られた範囲で必要なトルクを得られる様に設計します。
また、高回転になるほどトルクは出しにくくなります。

V12の1GZ-FEの場合、車体の重いセンチュリーで使用しますので低回転でのトルクを重視した設計になっています。
その為、481 Nm(49.0 kgm)/4,000 rpm と4000回転をピークにトルクが下がり始めて、206 kW(280 ps)/5,200 rpm と5200回転で最大馬力を発揮します。
V10の1LR-GUEは、スポーツカーとしてLFAに搭載する事を前提で作られましたので、低回転でのトルクはスカスカでも良いので高回転での馬力を稼げるように設計されています。
その為、480 N·m (48.9 kgf·m) / 7,000 rpm と7000回転をピークにトルクが下がり始めて、412 kW (560 PS) / 8,700 rpm と8700回転で最大馬力を発揮します。

と言う様に、トルクは排気量にほぼ比例している訳ですが、そのトルクを発揮する回転数が倍近く違うので、V10の1LR-GUEの方が倍近い馬力が出せるのです。

質問者からのお礼コメント

皆さんご回答ありがとうございました！

Answer 2

・気筒数も排気量も同じ別の型のエンジンで音が違うのはなぜ？

回転数、排気関係、また搭載方法やシャーシ(ボディー)に貼った消音材などの違いでしょう。
回転数が多いほど、高い音になります。
また排気管の取り回しや消音器などでも変わります。
例えば、同じ4気筒でも水平対向だとエキマニの取り回しのせいで「ドロドロ」と言うった感じの音になりやすいようです。


・80スープラでF1みたいな甲高い音を出すにはV10やV12をスワップするだけじゃダメなんですか？

お気に入りのサウンドのエンジンに乗せ換えれば、近い音になるんじゃないでしょうか。先に書いた通り、エンジンだけの問題ではないので、全く同じになるかというとそうではないとも思いますが。
実車ではエンジンスワップはあまり現実的ではないのですすめしません。
車自体買い換えた方が手っ取り早くて安全だし、トータルで見ると安い事の方が多いと思います。

蛇足ですが。
安くF1サウンドを聞きたいのであれば、古いホンダの4気筒250ccのバイクが似た様な音出しますよ。
4気筒時代のCBR250RRは20000回転近く回ります。
殆どF1みたいなエンジン音がしますよ。


・5.0L V12の1GZが280psで4.8L V10のLFAが500ps以上出るのはなぜなんですか？

エンジンの性格(設計思想)の違いです。
どっちも乗ったことは無いけど、1GZは運転手付きで乗るような車。
LFAはスーパーカーです。
1GZは公道を合法的にゆったりと余裕を持って走るためのエンジン。
最大馬力・最大トルクを4000～5000回転程度で発揮するようにしてあります。
圧縮比も10.5と、実用エンジンの圧縮比です。


片や1LRはサーキットの様な場所で早く走るためのエンジン。
最大馬力は9000回転近く、最大トルクは7000回転で出す設計です。
圧縮比は12、ハイオクガソリンが必要ですね。
圧縮比は高いほど、高出力になります。
だいたい11ぐらいからハイオクが必要なエンジンになって来るようです。


1GZも高回転型に全体的に設計し直せば、1LRを超える馬力とトルクが出せると思いますよ。
ただし、それはもう1GZではないと思いますが。

Answer 3

ストロークが短いと高音になりやすいかなぁ、エキマニが、ステンレスだと鉄より高音かなぁ、力がちがうのは、理由が多すぎて性能やら、時代とか

Answer 4

高回転エンジンなら高くなる。

デチューンして280だったから

Answer 5

レッドゾーンを越えて回せばカン高い音になります。
https://youtu.be/irrkC9jx6YU?si=LqmVbP0SRQ7pWHjH

4G63の重低音のはずのエボでこの高音です。
またハイカムを入れることにより高音が出やすくなります。

ちなみにエンジンスワップなんて現実的じゃありませんよ…。多分全部綺麗にやると1000万位は吹き飛びます。

安く高音を出す方法としては材質を硬い物にすると高くなります。例えばスチールよりステンレス…ステンレスよりチタンです。
また薄く硬くすると高音が出やすくなり排気管も短くしこもらないよう段つきや絞り無しのストレート構造にすると最高です。(逆に純正マフラーの出口に鉄パイプつないで5mとか伸ばすと物凄い重低音が出ます)

Answer 6

エンジン音は色んな要素で変わってきますからね。
マフラーによる違いもありますし。
ただ、F1みたいな甲高い音は、「高回転型エンジン」を実際に高回転まで回さないと出ないです。
市販車だとフェラーリなどのスーパーカーレベルじゃないとあんまりそういうエンジンが搭載されているものはありませんけどね。
バイク用（レーサーレプリカなど）のエンジンなら同じような方向性もありますけどね。