アウディ:CEU型エンジンの諸元と性能まとめ [V型8気筒 3992cc]

ここではアウディの4HCEUL型・A8 [D4 L-4.0TFSI-Quattro|2012/09モデル] に搭載されているCEU型のツイン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。

CEU型のツインターボエンジン諸元


4HCEUL型 A8
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式ABA-4HCEUL型
車名&グレードA8
D4 L-4.0TFSI-Quattro
エンジン型式CEU
種類V型8気筒
排気量3992cc
内径×行程84.5mm×89.0mm
ボアストローク比1.05
単気筒容積499.1cc
圧縮比10.1
吸気方式ツインターボ
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力420PS/5000-6000rpm
最大トルク61.2kgm/1500-4500rpm

まず基本的な成り立ちとして、CEU型エンジンはボア(内径)84.5mm、ストローク(行程)89.0mm、ボアストローク比1.05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。

このサイトにて登録されている車種のうち、CEU型のツインターボエンジンを搭載する最も古い車種は、2012/08から発売された初代S7スポーツバック [4GCEUL型|2012/08]、最も新しい車種は2010/12から発売された3代目A8 [4HCEUL型|2012/09]となっており、NA車は0車種、ターボ/SC車は5車種の全5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
CEUのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷128.2PS → 420PS
トルクの変遷61.2kgm → 50.1kgm
リッター馬力105.2PS/L
リッタートルク15.3kgm/L

今回の参考車両であるA8のV型8気筒3992cc、圧縮比10.1でハイオクガソリン仕様のツインターボエンジンは、5000-6000回転のとき最高出力420馬力を、5000-6000回転のとき最大トルク61.2kgm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1500回転での馬力は128.2PS、最高出力が発生する6000回転でのトルクは50.1kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は105.2PS/L、トルクは15.3kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積499.1cc)あたりの馬力は52.5PS、トルクは7.7kgmです。

CEU型ツインターボエンジンを、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[ 6 ]、換算トルクが[ 6 ]の「標準的な出力(中の上)のエンジン」にカテゴライズされます。

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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
84.589.03992cc10.11.05
ボアアップによる排気量拡大
85.089.04040cc10.21.05
85.54088cc10.31.04
86.04136cc10.41.03
86.54184cc10.51.03
87.04232cc10.71.02
87.54281cc10.81.02
ストロークアップによる排気量拡大
84.590.04038cc10.21.07
91.04082cc10.31.08
92.04127cc10.41.09
93.04172cc10.51.10
94.04217cc10.61.11

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84.5mmから0.5mm刻みで87.5mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の89.0mmから1mm刻みで94.0mm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。CEU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1.05から1.02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

CEU型エンジンのピストン径84.5mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが20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
レクサス
V35A型
85.5mm
[+1.0mm]
4088cc
[+96cc]
日産
SR20型
86.0mm
[+1.5mm]
4136cc
[+144cc]
トヨタ
3S型
86.0mm
[+1.5mm]
4136cc
[+144cc]
トヨタ
1JZ型
86.0mm
[+1.5mm]
4136cc
[+144cc]
日産
RB25型
86.0mm
[+1.5mm]
4136cc
[+144cc]
マツダ
SH型
86.0mm
[+1.5mm]
4136cc
[+144cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、レクサス:VXFA50型LSに搭載されるV35A型3444ccの85.5mm、日産:PNT30型シルビアに搭載されるSR20型1998ccの86.0mm、トヨタ:ST246W型カルディナに搭載される3S型1998ccの86.0mm、トヨタ:JZS171型クラウンに搭載される1JZ型2491ccの86.0mm、日産:ER34型スカイライン セダンに搭載されるRB25型2498ccの86.0mm、マツダ:KG2P型アテンザ ワゴンに搭載されるSH型2188ccの86.0mmなどが該当します。

(もはやこのような探求に楽しみを見い出す人は減ってしまいましたが)いくら径が近かろうとも、ピストンピンの径やピストンの高さ、バルブリセスの都合などなどありますので、なるべくなら同じメーカー、なるべくなら同じ燃料で同じ吸気方式、なるべくなら排気量が近いものを選ぶと純正流用できる可能性が高くなる、かもしれません。

ピストン径が小さい 4000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 4000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 4000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 4000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [4000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [4000ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
1500rpm
最高出力
6000rpm
89.0mm4.5m/s17.8m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.9m/s21km/h
4000rpm11.9m/s43km/h
6000rpm17.8m/s64km/h
8000rpm23.7m/s85km/h
10000rpm29.7m/s107km/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89.0mm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17.8m/sとなり、これは1秒間に17.8メートル(時速にすると64.1km/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1500回転では4.5m/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19.3m/sとなっています。

参考までにストロークが89.0mmのCEU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5.95m/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)6740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。


CEU型エンジンを搭載する車種の例

全5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
4HCEUL
2012/09
A8
D4 L-4.0TFSI-Quattro
[ABA-4HCEUL]
420PS
61.2kgm
9.6km/L
5.05kg/PS
ターボ
4WD/8AT
セダン
4人乗り

A8
[D4 L-4.0TFSI-Quattro]
2012/09モデル
車両型式ABA-4HCEUL
最高出力420PS
最大トルク61.2kgm
JC08モード燃費9.6km/L
パワーウェイト5.05kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/8AT
車体形状&乗車定員セダン/4人乗り
アウディ
4HCEUF
2012/09
A8
D4 4.0TFSI-Quattro
[ABA-4HCEUF]
420PS
61.2kgm
9.8km/L
4.76kg/PS
ターボ
4WD/8AT
セダン
5人乗り

A8
[D4 4.0TFSI-Quattro]
2012/09モデル
車両型式ABA-4HCEUF
最高出力420PS
最大トルク61.2kgm
JC08モード燃費9.8km/L
パワーウェイト4.76kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/8AT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
アウディ
4GCEUL
2012/08
S7スポーツバック
BaseGrade
[ABA-4GCEUL]
420PS
56.1kgm
9.6km/L
4.93kg/PS
ターボ
4WD/7AT
セダン
4人乗り

S7スポーツバック
[BaseGrade]
2012/08モデル
車両型式ABA-4GCEUL
最高出力420PS
最大トルク56.1kgm
JC08モード燃費9.6km/L
パワーウェイト4.93kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/7AT
車体形状&乗車定員セダン/4人乗り
アウディ
4GCEUA
2012/08
S6
BaseGrade C7
[ABA-4GCEUA]
420PS
56.1kgm
9.6km/L
4.81kg/PS
ターボ
4WD/7AT
セダン
5人乗り

S6
[BaseGrade C7]
2012/08モデル
車両型式ABA-4GCEUA
最高出力420PS
最大トルク56.1kgm
JC08モード燃費9.6km/L
パワーウェイト4.81kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/7AT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
アウディ
4GCEUA
2012/08
S6アバント
BaseGrade C7
[ABA-4GCEUA]
420PS
56.1kgm
9.6km/L
4.90kg/PS
ターボ
4WD/7AT
ワゴン
5人乗り

S6アバント
[BaseGrade C7]
2012/08モデル
車両型式ABA-4GCEUA
最高出力420PS
最大トルク56.1kgm
JC08モード燃費9.6km/L
パワーウェイト4.90kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/7AT
車体形状&乗車定員ワゴン/5人乗り

アウディ製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】