ルノー K4J型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒1389cc]

ここではルノーのBK4J型2代目ルーテシア [1.4RXT] に搭載されているK4J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。

K4J型の自然吸気エンジン諸元


BK4J型 ルーテシア 主要諸元まとめ
車両型式GH-BK4J
車名&グレードルーテシア
[1.4RXT]
エンジン型式K4J
種類直列4気筒
排気量1389cc
内径×行程79.5mm×70.0mm
単気筒容積347.5cc
ボアストローク比0.88
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力98PS/6000rpm
最大トルク13.0kgm/3750rpm

まず基本的な成り立ちとして、K4J型エンジンはボア(内径)79.5mm、ストローク(行程)70.0mm、ボアストローク比0.88のショートストローク型エンジン(ストローク量よりもピストン径のほうが大きい)です。

排気量と気筒数が同一の場合、ロングストローク型に比べて低回転域でのトルク特性に劣り、扱いにくいエンジンとされるものの、高回転域では充填効率の向上や摺動抵抗の増大も(ロングストローク型に比べれば)軽微なことから出力の向上が見込まれます。

また同じ回転数でも平均ピストンスピードが抑えられることから、その分だけエンジンへの負荷は低減される傾向にあります。

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
K4Jのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷68.1PS → 98PS
トルクの変遷13.0kgm → 11.7kgm
リッター馬力70.6PS/L
リッタートルク9.36kgm/L

今回の参考車両であるルーテシアの直列4気筒1389ccでハイオク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98馬力を、3750回転のとき最大トルク13.0kgm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3750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11.7kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は70.6PS/L、トルクは9.36kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積347.5cc)あたりの出力は24.5PS、3.2kgmです。

排気量1リットルあたりの馬力が70.6PS/L、トルクが9.36kgm/LであるK4J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[ 5 ]、換算トルクが[ 5 ]の「標準的な出力(中の下)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
79.5mm70.0mm1389cc-0.88
ボアアップによる排気量アップ
80.0mm70.0mm1407cc-0.88
80.5mm1425cc-0.87
81.0mm1443cc-0.86
81.5mm1461cc-0.86
82.0mm1479cc-0.85
82.5mm1497cc-0.85

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79.5mmから0.5mm刻みで+3.0mmまで拡大(79.5mm→82.5mm)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。

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0.88からさらに値は小さくなり、ショートストローク型の恩恵と弊害が顕著になっていきます。K4J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0.88から0.85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
3750rpm
最高出力
6000rpm
70.0mm8.8m/s14.0m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm4.7m/s16.9km/h
4000rpm9.3m/s33.5km/h
6000rpm14.0m/s50.4km/h
8000rpm18.7m/s67.3km/h
10000rpm23.3m/s83.9km/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70.0mm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14.0m/sとなり、これは1秒間に14.0メートル(時速にすると50.4km/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3750回転では8.8m/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15.2m/sとなっています。

参考までにストロークが70.0mmのK4J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4.65m/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)8570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。


K4J型のエンジンを搭載する車種の例

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
ルノー
BK4J
ルーテシア
1.4RXT
(2004/10)
98ps
13.0kgm
-
NA [FF/4AT]
ハッチバック
5人乗り
[投稿日:2016/11/08]

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