日産 CGA3DE型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒1348cc]

ここでは日産のWAK11型2代目マーチBOX [BaseGrade] に搭載されているCGA3DE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。

CGA3DE型の自然吸気エンジン諸元


WAK11型 マーチBOX 主要諸元まとめ
車両型式 TA-WAK11
車名&グレード マーチBOX
[BaseGrade]
エンジン型式 CGA3DE
種類 直列4気筒
排気量 1348cc
内径×行程 72.0mm×82.8mm
単気筒容積 337.1cc
ボアストローク比 1.15
圧縮比 9.5
燃焼室容積 39.7cc
吸気方式 自然吸気
使用燃料 レギュラーガソリン
最高出力 85PS/6000rpm
最大トルク 12.2kgm/4000rpm

まず基本的な成り立ちとして、CGA3型エンジンはボア(内径)72.0mm、ストローク(行程)82.8mm、ボアストローク比1.15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CGA3DE型エンジンの場合の計算式は337.1cc÷(9.5-1)となり、燃焼室容積は39.7ccになります。

このサイトにて登録されている車種のうち、CGA3DE型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は1992/01から発売された2代目マーチ [2000/10]、最も新しい車種は2000/03から発売された初代ユーガ [2000/07]となっており、全部で15車種(NA車15台・ターボ車0台)が登録されています。

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
CGA3のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷68.1PS → 85PS
トルクの変遷12.2kgm → 10.1kgm
リッター馬力63.1PS/L
リッタートルク9.05kgm/L

今回の参考車両であるマーチBOXの直列4気筒1348cc、圧縮比9.5でレギュラーガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6000回転のとき最高出力85馬力を、4000回転のとき最大トルク12.2kgm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4000回転での馬力は68.1PS、最高出力が発生する6000回転でのトルクは10.1kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は63.1PS/L、トルクは9.05kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積337.1cc)あたりの出力は21.2PS、3.0kgmです。

排気量1リットルあたりの馬力が63.1PS/L、トルクが9.05kgm/LであるCGA3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[ 4 ]、換算トルクが[ 5 ]の「やや控えめな出力のエンジン」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
72.0mm82.8mm1348cc9.51.15
ボアアップによる排気量アップ
72.5mm82.8mm1367cc9.611.14
73.0mm1386cc9.741.13
73.5mm1405cc9.841.13
74.0mm1424cc9.971.12
74.5mm1444cc10.091.11
75.0mm1463cc10.221.10

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72.0mmから0.5mm刻みで+3.0mmまで拡大(72.0mm→75.0mm)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。CGA3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1.15から1.10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
4000rpm
最高出力
6000rpm
82.8mm11.0m/s16.6m/s
回転数/分 秒速 時速
2000rpm 5.5m/s 19.8km/h
4000rpm 11.0m/s 39.6km/h
6000rpm 16.6m/s 59.8km/h
8000rpm 22.1m/s 79.6km/h
10000rpm 27.6m/s 99.4km/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82.8mmのエンジンが最高出力を発生する6000回転での平均ピストンスピードは16.6m/sとなり、これは1秒間に16.6メートル(時速にすると59.8km/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4000回転では11.0m/s、最高出力が発生する6000回転より500回転高い6500回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は17.9m/sとなっています。

参考までにストロークが82.8mmのCGA3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5.53m/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)7250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。


CGA3DE型のエンジンを搭載する車種の例

全15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
日産
WAK11
マーチBOX
BaseGrade
(2000/10)
85ps
12.2kgm
16.0kmL
NA [FF/4AT]
ワゴン
5人乗り
日産
AZ10
キューブ
ArteⅡ
(2001/10)
85ps
12.2kgm
17.0kmL
NA [FF/CVT]
ミニバン
5人乗り
日産
AZ10
キューブ
ArteⅡ-a
(2001/10)
101ps
12.5kgm
17.0kmL
NA [FF/CVT]
ミニバン
5人乗り
日産
ANZ10
キューブ
X Hyper-CVT-M6
(2001/10)
85ps
12.2kgm
14.6kmL
NA [4WD/CVT]
ミニバン
5人乗り
光岡
-
ユーガ
Royal
(2000/07)
85ps
12.2kgm
-
NA [4WD/CVT]
ミニバン
4人乗り
日産
AZ10
キューブ
ArteⅡ
(2001/10)
85ps
12.2kgm
14.8kmL
NA [FF/4AT]
ミニバン
5人乗り
日産
AK11
マーチ
Autostrada
(1999/11)
85ps
12.2kgm
18.8kmL
NA [FF/5MT]
ハッチバック
5人乗り
日産
WAK11
マーチBOX
BaseGrade
(2000/10)
85ps
12.2kgm
17.2kmL
NA [FF/CVT]
ワゴン
5人乗り
日産
ANK11
マーチ
Mia
(2001/04)
85ps
12.2kgm
14.8kmL
NA [4WD/CVT]
ハッチバック
5人乗り
日産
AK11
マーチ
A-Sharp
(2001/04)
85ps
12.2kgm
17.2kmL
NA [FF/CVT]
ハッチバック
5人乗り
CGA3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15件)
[投稿日:2011/06/03 更新日:2016/10/31]

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