BMW N42B18A型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒1796cc]

ここではBMWのAT18型4代目3シリーズ ハッチバック [316ti N42B18A E46/5] に搭載されているN42B18A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。

N42B18A型の自然吸気エンジン諸元


AT18型 3シリーズ ハッチバック 主要諸元まとめ
車両型式GH-AT18
車名&グレード3シリーズ ハッチバック
[316ti N42B18A E46/5]
エンジン型式N42B18A
種類直列4気筒
排気量1796cc
内径×行程84.0mm×81.0mm
単気筒容積448.9cc
ボアストローク比0.96
圧縮比10.2
燃焼室容積48.8cc
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力115PS/5500rpm
最大トルク17.9kgm/3750rpm

まず基本的な成り立ちとして、N42B18型エンジンはボア(内径)84.0mm、ストローク(行程)81.0mm、ボアストローク比0.96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。

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N42B18A型エンジンの場合の計算式は448.9cc÷(10.2-1)となり、燃焼室容積は48.8ccになります。

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
N42B18のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷93.7PS → 115PS
トルクの変遷17.9kgm → 15.0kgm
リッター馬力64.0PS/L
リッタートルク9.97kgm/L

今回の参考車両である3シリーズ ハッチバックの直列4気筒1796cc、圧縮比10.2でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、5500回転のとき最高出力115馬力を、3750回転のとき最大トルク17.9kgm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93.7PS、最高出力が発生する5500回転でのトルクは15.0kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は64.0PS/L、トルクは9.97kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積448.9cc)あたりの出力は28.8PS、4.5kgmです。

排気量1リットルあたりの馬力が64.0PS/L、トルクが9.97kgm/LであるN42B18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[ 7 ]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
84.0mm81.0mm1796cc10.20.96
ボアアップによる排気量アップ
84.5mm81.0mm1817cc10.300.96
85.0mm1838cc10.430.95
85.5mm1860cc10.530.95
86.0mm1882cc10.630.94
86.5mm1904cc10.750.94
87.0mm1926cc10.880.93

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84.0mmから0.5mm刻みで+3.0mmまで拡大(84.0mm→87.0mm)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0.96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。N42B18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0.96から0.93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
5500rpm
81.0mm10.1m/s14.9m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.4m/s19.4km/h
4000rpm10.8m/s38.9km/h
6000rpm16.2m/s58.3km/h
8000rpm21.6m/s77.8km/h
10000rpm27.0m/s97.2km/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81.0mmのエンジンが最高出力を発生する5500回転での平均ピストンスピードは14.8m/sとなり、これは1秒間に14.8メートル(時速にすると53.3km/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10.1m/s、最高出力が発生する5500回転より500回転高い6000回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は16.2m/sとなっています。

参考までにストロークが81.0mmのN42B18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5.40m/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)7410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。


N42B18A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
BMW
AT18
3シリーズ ハッチバック
316ti N42B18A E46/5
(2004/04)
115ps
17.9kgm
11.4kmL
NA [FR/5AT]
ハッチバック
5人乗り
[投稿日:2016/11/04]

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