アウディ:CDL型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1984cc]

ここではアウディの8PCDLF型・S3 [SportBack|2011/07モデル] に搭載されているCDL型のターボ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。

CDL型のターボエンジン諸元


8PCDLF型 S3
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式ABA-8PCDLF型
車名&グレードS3
SportBack
エンジン型式CDL
種類直列4気筒
排気量1984cc
内径×行程82.5mm×92.8mm
ボアストローク比1.12
単気筒容積496.1cc
圧縮比9.8
吸気方式ターボ
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力256PS/6000rpm
最大トルク33.7kgm/2400-5200rpm

まず基本的な成り立ちとして、CDL型エンジンはボア(内径)82.5mm、ストローク(行程)92.8mm、ボアストローク比1.12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。

このサイトにてCDL型のターボエンジンを搭載している車種は、2009/02から発売された2代目S3 [8PCDLF型|2011/07]となっており、NA車は0車種、ターボ/SC車は2車種の全2車種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
CDLのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷112.9PS → 256PS
トルクの変遷33.7kgm → 30.6kgm
リッター馬力129.0PS/L
リッタートルク17.0kgm/L

今回の参考車両であるS3の直列4気筒1984cc、圧縮比9.8でハイオクガソリン仕様のターボエンジンは、6000回転のとき最高出力256馬力を、6000回転のとき最大トルク33.7kgm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112.9PS、最高出力が発生する6000回転でのトルクは30.6kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は129.0PS/L、トルクは17.0kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積496.1cc)あたりの馬力は64.0PS、トルクは8.4kgmです。

CDL型ターボエンジンを、このサイトで登録している全てのターボ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[ 8 ]、換算トルクが[ 7 ]の「結構な高出力エンジン」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
82.5mm92.8mm1984cc9.81.12
ボアアップによる排気量拡大
83.0mm92.8mm2008cc9.91.12
83.5mm2033cc10.01.11
84.0mm2057cc10.11.10
84.5mm2082cc10.21.10
85.0mm2106cc10.31.09
85.5mm2131cc10.51.09
ストロークアップによる排気量拡大
82.5mm93.8mm2006cc9.91.14
94.8mm2027cc10.01.15
95.8mm2048cc10.11.16
96.8mm2070cc10.21.17
97.8mm2091cc10.31.19

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82.5mmから0.5mm刻みで85.5mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の92.8mmから1mm刻みで97.8mmまで延長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。

※ストロークアップと口で言うのは簡単なのですが、ロングストローク化するにあたってはクランクシャフトおよび対応コンロッドが必要になり、純正流用できない場合はワンオフで作らなければならないなど、とにかくお高く付きますので、手を出すには相当の覚悟を求められるメニューです。

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。CDL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1.12から1.09に変化するという具合です。

ピストン径が近いエンジンと排気量アップ

CDL型エンジンのピストン径82.5mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが9件ありますので、余興としてピストン流用でボアアップした場合の排気量を計算してみます。

Eg型式ピストン径排気量
日産
M9R型
84.0mm
[+1.5mm]
2057cc
[+73cc]
日産
CD20ET型
84.5mm
[+2.0mm]
2082cc
[+98cc]
日産
CD20ETi型
84.5mm
[+2.0mm]
2082cc
[+98cc]
日産
CD20T型
84.5mm
[+2.0mm]
2082cc
[+98cc]
日産
VQ25DET型
85.0mm
[+2.5mm]
2106cc
[+122cc]
日産
RD28ETi型
85.0mm
[+2.5mm]
2106cc
[+122cc]

ピストン径が小さい 2000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 2000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 2000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 2000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [2000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [2000ccクラス]


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
6000rpm
92.8mm7.4m/s18.6m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.2m/s22km/h
4000rpm12.4m/s45km/h
6000rpm18.6m/s67km/h
8000rpm24.7m/s89km/h
10000rpm30.9m/s111km/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92.8mm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18.6m/sとなり、これは1秒間に18.6メートル(時速にすると67.0km/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7.4m/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20.1m/sとなっています。

参考までにストロークが92.8mmのCDL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6.17m/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)6470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。


CDL型エンジンを搭載する車種の例

全2車種を最高出力が大きいものから順に表示しています。

メーカー
車両型式
画像車名&グレード出力/燃費
パワーウェイト
排気量
変速機
アウディ
8JCDLF
2011/07
TTSクーペ
BaseGrade
[ABA-8JCDLF]
272PS
35.7kgm
10.8km/L
5.40kg/PS
ターボ
4WD/6AT
クーペ
4人乗り

TTSクーペ
[BaseGrade]
2011/07モデル
車両型式ABA-8JCDLF
最高出力272PS
最大トルク35.7kgm
10-15モード燃費10.8km/L
パワーウェイト5.40kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/6AT
車体形状&乗車定員クーペ/4人乗り
アウディ
8PCDLF
2011/07
S3
SportBack
[ABA-8PCDLF]
256PS
33.7kgm
10.4km/L
6.02kg/PS
ターボ
4WD/6AT
ハッチバック
5人乗り

S3
[SportBack]
2011/07モデル
車両型式ABA-8PCDLF
最高出力256PS
最大トルク33.7kgm
10-15モード燃費10.4km/L
パワーウェイト6.02kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/6AT
車体形状&乗車定員ハッチバック/5人乗り

その他のCDL型エンジン型式と代表的な車種

CDL型
全3車種
VW:ゴルフVI [R]
最高出力256PS/最大トルク33.7kgm|2010/03モデル
CDL型
全3車種
VW:ゴルフVI
[R]
256PS/33.7kgm|2010/03