ホンダS2000はなぜ9000回転まで回る？1999年のF20Cを、ピストンとVTECの図で見てみよう

S2000の話でよく聞く「9000回転」。すごい数字だとは分かっても、エンジンの中で何が起きているのか、少し想像しづらいですよね。

今回は、昔のホンダ車に興味を持ち始めた20〜30代の方にも分かるように、1999年に日本で発売されたS2000のF20Cエンジンを部品から見ていきます。

私が気になったのは、回転数を上げる工夫と、エンジンを小さくする工夫が、別々の話ではないこと。高回転、配置、排ガス対策をつなぐと、この車の狙いが見えてきます。

250PSは8300回転。9000回転とは意味が違う！

S2000は1999年4月15日に国内で発売されました。初期の日本仕様に搭載されたF20Cは、2.0Lの直列4気筒、自然吸気のDOHC VTECエンジンです。

自然吸気とは、ターボなどで空気を押し込む過給を使わない方式。DOHCは、シリンダーヘッドの上に吸気側と排気側の二本のカムシャフトを持つ構成です。

最高出力250PSが発生するのは8300rpm。一方、9000rpmは最高許容回転数として案内された数字です。rpmは一分間に何回転するかを表す単位です。

「一番大きな出力が出る回転数」と「許される回転の上限」を同じものだと思うと、諸元表が読みにくくなります。出力の数字だけでなく、その隣の回転数も見てください。

今回は国内発売時の2.0Lに対象を絞ります。後年の2.2Lや海外仕様の出力を、同じF20Cの数字として足し合わせないようにしましょう。

エンジンを後ろへ置くには、小さく作る必要があった

S2000は、前にエンジンを置いて後輪を駆動するFR方式です。ただ、エンジンは前輪車軸より後ろに配置されています。

Hondaが「ビハインドアクスル・レイアウト」と呼んだ構成です。ビハインドは後ろ、アクスルは車軸。言葉を分けると、何を示す名前か分かります。

発売時の資料では、エンジンだけでなく燃料タンクなどの重い物も車体の中心に近づけ、前後重量配分50対50を実現したと説明されています。

長いエンジンを、そのまま後ろへ動かせる？

エンジンのすぐ後ろには、人が座る空間があります。大きな部品を後ろに寄せるだけでは、その空間とぶつかりますよね。

だから、配置を決める話は、エンジンを小さくする話につながります。幅、高さ、前後の長さのどれも、車体に収まる条件の一部です。

重量配分だけが50対50になれば、どんな車も同じ動きをするわけではありません。重い物がどこにあるか、車体の寸法や足回りなども関わります。今回見るのは、そのための設計上の工夫です。

ピストンは、9000回転で何回往復するの？

燃焼の力を受けるピストンは、シリンダーの中を上下に動きます。その往復運動を、コンロッドを介してクランクシャフトの回転へ変えるのが基本の仕組みです。

クランクシャフトが一回転すると、ピストンは下がって上がる一往復をします。9000rpmなら、一秒間の回転は9000÷60で150回。その間に150回往復する計算です。

F20Cの内径と行程は87.0×84.0mm。内径はシリンダーの太さ、行程はピストンが上端から下端まで動く片道の距離です。

Hondaの技術解説では、F20Bの85.0×88.0mmに対し、内径を広げて行程を短くしたと説明されています。同じ回転数なら、動く距離を短くすると平均のピストン速度を抑えられます。

84mmの片道でも、一秒に進む距離は長い

行程84mmをメートルに直すと0.084m。一往復なので二倍し、一分間の9000回をかけ、60で割ります。

平均25.2m/sは、ピストンがずっと同じ速さで動くという意味ではありません。上下の端では進む向きを変え、途中では速く動きます。

短い行程を選んだら、高回転の問題が全部解決するわけでもありません。往復する部品の重さ、強度、摩擦などを一緒に考える必要があります。

VTECは、バルブの開き方を切り替える仕組み

ピストンが動くだけでは、エンジンは働きません。空気を取り込み、燃焼後のガスを外へ出す必要があります。その通り道を開閉する部品がバルブです。

バルブを押す動きを作るのがカム。カムの形に沿って部品が動き、バルブが開きます。どれだけ開くかをリフト、開閉する時期をタイミングと呼びます。

VTECは、低回転用と高回転用のカムを使い分け、タイミングやリフトを切り替えるHondaの機構です。

ゆっくり回るときと、速く回るときでは、空気を入れる時間や必要量が違います。固定した一つの開き方だけで両方を満たそうとすると、設計上の折り合いが必要になります。

切り替わる回転数だけで、仕組みを覚えなくていい

F20Cの発売時資料では、5850〜9000rpmをハイバルブタイミング域として説明しています。ただし、数字を覚えることと、開き方を切り替える役割を理解することは別です。

車種や仕様が違えば、制御や回転域も同じとは限りません。「VTECは必ず同じ回転数で働く」という覚え方は避けましょう。

Honda公式のF20C解説動画も、部品を見て仕組みをつかむ参考になります。この記事の図と合わせ、どの部品が動くかに注目してみてください。

こする接触を、転がる接触へ。ローラーも大事だった

F20Cでは、カムとの接触部分にローラーを使う、新しいロッカーアームが採用されました。ロッカーアームは、カムの動きをバルブへ伝える部品です。

ローラーは、カムとの接触で生じる摩擦を減らすための工夫です。さらに、VTECの切り替えに使う連結ピンをローラーの中へ収め、まとまりのよい構造にしました。

発売時資料には、動弁系のフリクションを約70％低減したとあります。フリクションは摩擦による抵抗のことです。

高回転になるほど、部品は短い時間で繰り返し動きます。その動きを軽く、無理なく伝えることは、単に回転上限を設定するのとは違う設計の仕事です。

中空カムやチェーンも、置き場所の話につながる

発売時の資料には、中空のカムシャフトを給油の通り道として使い、油路を整理する工夫が載っています。

カムシャフトは回りながら接触部を動かすので、潤滑が必要です。中空にすることを、軽さだけの工夫だと思っていると、油を運ぶ役割を見落としてしまいます。

カム駆動のチェーン化やシリンダーヘッドの小型化も、軽量でコンパクトなエンジンづくりに関わりました。

別の部品を一つ小さくしただけでは、車体全体の配置は変わりません。複数の場所で寸法を詰めるからこそ、前輪車軸より後ろへ置くという狙いにつながります。

ここまで来ると、「高回転のエンジン」と「配置を工夫したFR」は、一台の車を作る同じ話として見えてきませんか？

高回転だけで終わらない。冷えた触媒も早く働かせたい

発売時のS2000は、排出ガスのクリーン化にも取り組んでいました。高い出力を求める一方で、排気を浄化する仕組みも必要だったのです。

触媒は、排気中の有害成分を浄化するための部品。温度が低いままでは十分に働きにくいため、始動後に早く温めることが課題になります。

F20Cには、メタルハニカム触媒とマルチポート排気二次エアシステムが使われました。冷間始動時の排気浄化を早めるための工夫です。

ハニカムは蜂の巣のような構造を示す言葉です。排気が通る面積を持たせながら、材料や構造で温まり方などを考える。ここにも、流れや温度を扱う設計があります。

パワーだけを見ていると、こうした始動直後の工夫は目立ちません。でも、日常でも使う市販車として成立させるためには欠かせない部分です。

次にS2000を見るなら、この三つを思い出してみよう

一つ目は、9000rpmを支えるピストンの往復。二つ目は、空気を取り込むバルブの動き。三つ目は、小さく作ったエンジンの置き場所です。

エンジンの写真を見るときは、シリンダーヘッド、点火コイル、吸排気の通り道を探してみてください。どこがコンパクトさに関わるのか、図と比べると見え方が変わります。

S2000のF20Cは、高回転の数字だけを追ったエンジンではありません。車体への配置と環境への対応まで一緒に読むと、1999年にこの車を作ろうとした狙いが、部品のつながりから伝わってきます。