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V型10気筒エンジン

 世の中でトップエンドのスーパースポーツカーと呼ばれる世界では12気筒エンジンを搭載することが常識であった。その象徴的な存在がフェラーリでありランボルギーニだ。他の圧倒する排気量やパワーが求められていたからだ。もちろん歴史上では16気筒といったエンジンもあったのだが。
 またプレステージリムジンの世界でも頂点には12気筒エンジンを搭載するという不文律もある。
 例えば1986年に登場したBMW・7シリーズはメルセデスを差し置いてV型12気筒エンジンを搭載している。このためメルセデスも91年にW140・Sクラスの上級グレードはV型12気筒を搭載し、グロッサーメルセデスとしての威厳を主張している。
 そういう意味では、12気筒はクルマの頂点を意味するエンジンだったといってもいいだろう。
 エンジンのパッケージとしても、従来はV型8気筒というレイアウトよりさらに大排気量を求めると12気筒とされるのが常識であった。
 しかし、その一方で2000年からF1グランプリでV型12気筒が禁止され、V型10気筒エンジンの採用が決定されると、これまでの常識が覆ることになった。
 V型10気筒というエンジンパッケージングはもともとは、トラック用のディーゼルエンジンのモジュール設計エンジンの1バージョンとして定着していたが、F1エンジンがV10になることが契機になり、一挙にスポーツカー専用エンジンとしてクローズアップされることになった。
 もっともスポーツカー用にV型10気筒が登場してきた理由は、もちろんF1エンジンというだけではない。
 もともとV型12気筒エンジンや水平対向12気筒(正確には180度V12)は、完全な等間隔爆発の直列6気筒エンジンを連結した究極の完全バランス・エンジンであり、大排気量のスーパースポーツカーや最上級のプレステージリムジンに搭載されたのもこの理由が大きかった。こうした12気筒エンジンは従来から存在した直列6気筒エンジンをベースにしたり技術的な経験を使用していることが多かったのだ。しかし、V10エンジンが登場する背景には、肝心の直列6気筒エンジンが次第に世の中から姿を消し、V型6気筒エンジンに転換しつつある時代と重なっているとも考えられる。
 V型6気筒は、直列6気筒よりエンジンルームのパッケージングが有利で、特に衝突安全構造と適合しやすいという理由で、従来は直列6気筒を搭載していたミディアムクラス以上のクルマの主流になり、それまでの常識であった直列6気筒は次第に姿を消す。
 もうひとつ、直列6気筒エンジンの長いクランクシャフトよりV6の短いクランクシャフトのほうが高回転化のために必要な剛性が高く、有利という点も上げられる。
 このように直列6気筒エンジンの存在が危うくなり、直列6気筒×2の12気筒の意義が薄れてくるのだ。
 新しいV型10気筒は、V型8気筒に2気筒を追加するという設計モジュールで成立することも見逃せない。
 V型10気筒は、V型12気筒よりパッケージ全長、重量、燃費で有利なのである。V型12気筒、水平対向12気筒エンジンの全長は直列6気筒エンジンよりわずかに長くなるが、V型10気筒エンジンはV型8気筒エンジンとV型12気筒エンジンの中間の全長に納まる。当然エンジン重量でも、V12とV8の中間になる。
 ただし、うまく設計するとV10はV8エンジンの全長よりわずかに長いといったレベルにまとめることもできる。
 V型10気筒エンジンが受け持つ排気量は5.0L以上となり、これは実質的に12気筒エンジンの排気量とオーバーラップし、今日の技術水準では出力的にも同等となる。
 V型10気筒エンジンというレイアウトでは、720度÷10=72度のバンク角が等間隔爆発となり振動面ではこの72度が有利だが、F1では90度バンク角が主流である。これは等間隔爆発という面より、全高を低くでき、Vバンクの谷間の吸気系のレイアウトも有利になるといったパッケージングの有利さを優先したためで、F1用エンジンでは90度以外にも80度、111度などの変わり種もある。、いずれにしてもF1用のV10はフォーミュラカーに搭載したときの重心の低さ、空力対策のパッケージングを追及した結果のバンク角になっているのだ。
 もっともスポーツカーエンジンが必ずしもすべてF1グランプリと関係があるわけではなく、まったく無関係なV10スポーツカーエンジンも存在する。
 1992年に登場したダッジ・バイパーRT/10である。バイパーは、大排気量エンジンを実現するためにピックアップ・トラック用のOHV・V型10気筒をベースにスポーツカー用にチューニングしたエンジンを採用したのだ。このOHVエンジンはその後には8400cc、600psにまで拡大されている。アメリカでV8エンジン以上を求めるとトラック用のV10しかなかったため、このような選択が行われたと考えていい。

 F1グランプリでのV10エンジンのイメージを利用しながら、ハイパフォーマンス・スポーツカー用の量産エンジンとしてV型10気筒エンジンを作り出したのはBMWである。
 M5用に開発されたV10エンジンは、大排気量でありながら高回転型にしたスポーツカー用のパワー ユニットだ。
 M5は以前のモデルははV8エンジンを搭載していたがよりハイパワーの新型M5にふさわしいエンジンとして、コンパクトで、高回転型の自然吸気エンジンという条件でエンジンのパッケージングを検討した結果がV10だったのである。このV10エンジンはレッド ゾーンが8250rpmで、高回転型レーシングエンジンの領域に迫り、リッター当たり出力は100 馬力を超えるレベルに達している。
 排気量は4999cc、ボア×ストロークは92.0×72.5㎜。圧縮比は12.0である。最高出力は507ps/7750rpm 、最大トルクは520Nm/6100rpmである。
 V10エンジンの左右 5 気筒から成るシリンダーバンク角を90度にし、クランクピンは左右バンク共通のクランクシャフトを採用し、コンパクト化をはかっている。BMWはF1では72度のバンク角を採用していたが、M5用は90度なのだ。
 クランクケースにはベッドプレート(ベアリングビーム)構造を採用し、高い剛性を得ることで燃焼時の圧力、エンジン回転数による高負荷に対応している。
 BMW は、量産型の V 型エンジン搭載車に初めてこのベッドプレート構造を採用しました。なおアルミニウム製のベッドプレートにねずみ鋳鉄製インサートが組み込まれている。これは、エンジンサウンドの改善や振動抑制による快適性の向上、そして高い潤滑効率の維持にも貢献しているという。ちなみにクランクシャフトは、6個のベアリングで支えられている。
 このエンジンに採用されているダブル VANOS(可変バルブ タイミング機構)は、充填効率の向上によりパフォーマンスの向上、トルクカーブの改善、最適なレスポンス、低燃費、排出ガスの低減を実現している。また、レスポンスを向上させるために各シリンダーに独立した電子制御式スロットルバルブを装備。
 エンジン制御ではイオン電流テクノロジーという新しい技術が採用され、点火プラグを利用してエンジンのノッキングの検知を行っている。このシステムは、各シリンダー独立でノッキングをピンポイントで検知できる。
 このように、BMWは単に高出力だけではなく最新の技術をV10に投入しているのはさすがにエンジンに極度のこだわりを見せるメーカーらしい。

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