燃焼室S/Vから3気筒エンジンのメリットを考える

燃焼室の表面積をS[cm^2]、体積をV[cm^3]としたとき、S/Vは冷却損失しやすさを表す指標になる。
S/Vは無次元量ではなく、しいて言えば[1/cm]という単位になるであろう。
相似形の燃焼室でも、寸法の大きいほうがSは寸法の2乗で効くのにVは３乗で効くから、S/Vは小さくなる。総排気量が同じなら、４気筒より３気筒のほうが燃焼室はでかいから、S/Vは小さくなり、冷却損失は小さくなる可能性がある。

燃焼室の形が単純な円筒形だと仮定すると、燃焼室のS/Vは圧縮比CRとストロークS[cm]、ボア径B[cm]を使って、

S/V=2(CR-1)/S + 4/B

で表せる。
・圧縮比CRが同じなら、まともなエンジンならCR=10とかそれ以上だから、１項目をより小さくするにはボアBよりストロークSが大きいほうが全体を小さくできる。よく言われるように、ロングストロークのほうが有利である。
・１気筒あたりのSもBも大きいほうが、S/Vは小さくできる。
・ただし、この指標は、圧縮比CRが大きいと、大きくなってしまう。冷却損失だけで見ると圧縮比を上げないほうがいいような誤解を与えてしまうが、一方、圧縮比は排気に熱として捨ててしまう排気損失に大きくかかわるから、S/Vが小さいだけで効率高いとは言えない。

面白そうなエンジンや所有や試乗した車のエンジンのデータを拾い出してみた。
←ロッキー来るまでひつまぶし　

総排気量に対するS/Vをグラフにしてみた。

赤矢印はわがVIVIOのEN07(660cc)とRockyのWA-VEX（1200cc）の位置。

マツダキャロルの4気筒360ccエンジンは、ダントツ(に不利）なS/Vを示している。360ccで4気筒とはなんて贅沢な、エキセントリックな選択なのだろうか。
同じ360ccでもスズキの３気筒、スバルの2気筒の順に小さくなる。

550cc時代の軽も、2,3,4気筒が存在していたが、S/Vは順にセオリー通り、2気筒が一番S/Vが低くできる。何故当時のスバルは２気筒から3気筒を通り越して４気筒を選んだのか。クローバー４は、いろいろな面で苦労婆４だったのではないか。

なお、660ccのダイハツ３気筒とスバル４気筒はほぼ同じ値で、グラフでは重なってしまっているが、スバルは660cc化に伴いロングストロークを選んだことが救いだったのと、ダイハツのKFエンジンのほうが圧縮比が高いのでS/Vに関しては大きな差が出なかったわけだ。

さて、ロッキー用のWA-VEXエンジン。ロングストロークだが、圧縮比も頑張っているのでS/Vは特別小さいわけではない。が、最近の圧縮比の大きめの1200ccの中では、頑張っているのだ。

昔のスバルの水平対向EAシリーズは、やっぱりショートストローク傾向。
ジャスティやドミンゴの3気筒はS/Vに関しては優れている。
効率的には1~1.5Lクラスは3気筒がいいというのが時代の趨勢だ。

でもねVIVIOの４気筒は、いくらかは燃費で不利かもしれないが、絶対量的には、軽だから低燃費には違いない。ささやかなプレミアム感、ささやかなぜいたくなのだ。