トヨタ 3C-E型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒2184cc]

ここではトヨタのCE121G型9代目カローラ フィールダー [X] に搭載されている3C-E型の自然吸気エンジンのデータを参考に、このエンジンが持つ特性や素性について調べてみます。

3C-E型の自然吸気エンジン諸元


CE121G型 カローラ フィールダー 主要諸元まとめ
車両型式KE-CE121G
車名&グレードカローラ フィールダー
[X]
エンジン型式3C-E
種類直列4気筒
排気量2184cc
内径×行程86.0mm×94.0mm
単気筒容積546.0cc
ボアストローク比1.09
圧縮比23.0
燃焼室容積24.8cc
吸気方式自然吸気
使用燃料ディーゼル
最高出力79PS/4400rpm
最大トルク15.0kgm/2400rpm

まず基本的な成り立ちとして、3C型エンジンはボア(内径)86.0mm、ストローク(行程)94.0mm、ボアストローク比1.09のロングストローク型エンジン(ピストン径よりもストローク量のほうが大きい)です。

排気量と気筒数が同一の場合、ショートストローク型に比べて低回転域でのトルク特性に優れ、扱い易いエンジンとされますが、高回転域では充填効率の悪化や摺動抵抗が増大して出力の低下が懸念されます。

なおかつ回転数も同一の場合、ショートストローク型に比べて平均ピストンスピードが高くなりがちなことから、エンジンへの負荷が大きくなる傾向にあります。

1気筒あたりのシリンダー容積と圧縮比を使って燃焼室容積を計算してみますと、今回の3C-E型エンジンの場合の計算式は546.0cc÷(23.0-1)となり、燃焼室容積は24.8ccになります。

このサイトにて登録されている車種のうち、3C-E型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は1991/09から発売された7代目カローラワゴン [2000/08]、最も新しい車種は2000/08から発売された9代目カローラ フィールダー [2002/09]となっており、全部で11車種(NA車11台・ターボ車0台)が登録されています。

3C-E型と類似するエンジン型式としては、[ 3C-TE型 ]、[ 3C-T型 ]の2種類があります。

過渡特性とリッター換算馬力から見た評価

エンジン性能曲線のイメージ
3Cのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷50.3PS → 79PS
トルクの変遷15.0kgm → 12.9kgm
リッター馬力36.2PS/L
リッタートルク6.87kgm/L

今回の参考車両であるカローラ フィールダーの直列4気筒2184cc、圧縮比23.0でディーゼル仕様の自然吸気エンジンは、4400回転のとき最高出力79馬力を、2400回転のとき最大トルク15.0kgmを発生させます。

馬力と回転数が分かればトルクが、トルクと回転数が分かれば馬力を知ることができますので計算してみますと、最大トルクが発生する2400回転での馬力は50.3PS、最高出力が発生する4400回転でのトルクは12.9kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は36.2PS/L、トルクは6.87kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積546.0cc)あたりの出力は19.8PS、3.8kgmです。

排気量1リットルあたりの馬力が36.2PS/L、トルクが6.87kgm/Lである3C型の自然吸気エンジンを、このサイトで登録している全てのNA車から集計した偏差値ベースの10段階評価に当てはめると、評価は換算馬力が[ 1 ]、換算トルクが[ 1 ]の「心もとない出力のエンジン」にカテゴライズされます。


排気量アップと圧縮比の上昇、ボアストローク比の変化

ノーマルの排気量と圧縮比
BoreStroke排気量圧縮比B/S比
86.0mm94.0mm2184cc23.01.09
ボアアップによる排気量アップ
86.5mm94.0mm2210cc23.261.09
87.0mm2235cc23.541.08
87.5mm2261cc23.781.07
88.0mm2287cc24.061.07
88.5mm2313cc24.311.06
89.0mm2339cc24.591.06

エンジンの排気量を決める要素には気筒数、ボア径、ストローク量の3つがあり、これらを増減することでさまざまな排気量のエンジンが生まれます。

ここでは実際に可能かどうかは別として、ピストン径を純正の86.0mmから0.5mm刻みで+3.0mmまで拡大(86.0mm→89.0mm)した場合の排気量と、燃焼室容積が変化しないと仮定した場合の圧縮比の変化を一覧表にしています。

圧縮比については、実際のところピストンが大径化するに伴ってピストン天面の凸凹容量も変化する場合が大半ですから、一覧表にある圧縮比の数値の通りにはなりませんが、排気量を大きくすると自ずと圧縮比も上昇しますよ、という雰囲気をご堪能ください。

B/S比はボアストローク比の略で、ボア径を広げていくとロングストローク型からスクエア型、あるいはショートストローク型の特性へと近付いていきます。3C型エンジンの場合、純正ピストンから+3.0mmのボアアップをすると比は1.09から1.06に変化するという具合です。


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
2400rpm
最高出力
4400rpm
94.0mm7.5m/s13.8m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.3m/s22.7km/h
4000rpm12.5m/s45.0km/h
6000rpm18.8m/s67.7km/h
8000rpm25.1m/s90.4km/h
10000rpm31.3m/s112.7km/h

続きまして平均ピストンスピードについて見てみます。ストロークが94.0mmのエンジンが最高出力を発生する4400回転での平均ピストンスピードは13.8m/sとなり、これは1秒間に13.8メートル(時速にすると49.7km/h)の距離を進む速さでピストンが上下運動していますよ、という意味です。

最大トルクを発生する2400回転では7.5m/s、最高出力が発生する4400回転より500回転高い4900回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は15.4m/sとなっています。

参考までにストロークが94.0mmの3C型エンジンを10000回転/毎分まで回したときのピストンスピードの変化を計算してみました。これを見ると回転数が2000回転高くなるごとに概ね6.25m/sずつ速度が増していくようです。

大量生産を前提とした一般的なエンジンの目安である20.0m/sのみを基準として考えると、高回転化の上限を(回るか回らないかは別として)6380回転くらいにするのが機械的にも精神的にも好ましそうです。


3C-E型のエンジンを搭載する車種の例

全11件のうち、アクセスが多いものから順に上位10車種までを表示しています。
メーカー
車両型式
イメージ車名&グレード
記事リンク
出力
燃費
吸気 [駆動系]
車体形状 定員
トヨタ
CE121G
カローラ フィールダー
X
(2002/09)
79ps
15.0kgm
14.8kmL
NA [FF/4AT]
ワゴン
5人乗り
トヨタ
CE102G
カローラワゴン
Assista
(2000/08)
79ps
15.0kgm
14.6kmL
NA [FF/4AT]
ワゴン
5人乗り
トヨタ
CE102G
カローラワゴン
Assista
(2000/08)
79ps
15.0kgm
18.0kmL
NA [FF/5MT]
ワゴン
5人乗り
トヨタ
CE101G
カローラツーリングワゴン
L-Touring
(1996/05)
79ps
15.0kgm
-
NA [FF/4AT]
ワゴン
5人乗り
トヨタ
CE116
カローラ
LX
(1998/04)
79ps
15.0kgm
-
NA [4WD/5MT]
セダン
5人乗り
トヨタ
CE116
スプリンター
LX
(1998/04)
79ps
15.0kgm
-
NA [4WD/5MT]
セダン
5人乗り
トヨタ
CE113
スプリンター
LX
(1998/04)
79ps
15.0kgm
-
NA [FF/5MT]
セダン
5人乗り
トヨタ
CE113
スプリンター
LX
(1998/04)
79ps
15.0kgm
-
NA [FF/4AT]
セダン
5人乗り
トヨタ
CE101G
カローラツーリングワゴン
L-Touring
(1996/05)
79ps
15.0kgm
-
NA [FF/5MT]
ワゴン
5人乗り
トヨタ
CE113
カローラ
DX
(1998/04)
79ps
15.0kgm
-
NA [FF/4AT]
セダン
5人乗り
3C型エンジンを搭載する車種の一覧表
パワーウェイトレシオ順(全27件)
[投稿日:2011/06/04 更新日:2016/11/01]

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