キャデラック:2F型エンジンの諸元と性能まとめ [V型6気筒 2596cc]

ここではキャデラックのAD32F型・CTS [2.6L|2004/04モデル] に搭載されている2F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。

2F型の自然吸気エンジン諸元


AD32F型 CTS
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式GH-AD32F型
車名&グレードCTS
2.6L
エンジン型式2F
種類V型6気筒
排気量2596cc
内径×行程83.2mm×79.6mm
ボアストローク比0.96
単気筒容積432.7cc
圧縮比10.0
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力182PS/6000rpm
最大トルク24.9kgm/3400rpm

まず基本的な成り立ちとして、2F型エンジンはボア(内径)83.2mm、ストローク(行程)79.6mm、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。

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
2Fのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷118.2PS → 182PS
トルクの変遷24.9kgm → 21.7kgm
リッター馬力70.1PS/L
リッタートルク9.6kgm/L

今回の参考車両であるCTSのV型6気筒2596cc、圧縮比10.0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182馬力を、6000回転のとき最大トルク24.9kgm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3400回転での馬力は118.2PS、最高出力が発生する6000回転でのトルクは21.7kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は70.1PS/L、トルクは9.6kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積432.7cc)あたりの馬力は30.3PS、トルクは4.1kgmです。

2F型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[ 6 ]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。

エンジンオイルの通販革命!高品質×低価格
TAKUMIモーターオイル HIGH QUALITY
【5W-30】


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
83.279.62596cc10.00.96
ボアアップによる排気量拡大
83.779.62628cc10.10.95
84.22659cc10.20.95
84.72691cc10.30.94
85.22723cc10.40.93
85.72755cc10.50.93
86.22787cc10.70.92
ストロークアップによる排気量拡大
83.280.62629cc10.10.97
81.62662cc10.20.98
82.62694cc10.30.99
83.62727cc10.41.00
84.62760cc10.61.02

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83.2mmから0.5mm刻みで86.2mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の79.6mmから1mm刻みで84.6mm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。2F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0.92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

2F型エンジンのピストン径83.2mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが52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
MR20型
84.0mm
[+0.8mm]
2647cc
[+51cc]
スバル
FB20型
84.0mm
[+0.8mm]
2647cc
[+51cc]
マツダ
J20A型
84.0mm
[+0.8mm]
2647cc
[+51cc]
ホンダ
B20B型
84.0mm
[+0.8mm]
2647cc
[+51cc]
日産
MR18型
84.0mm
[+0.8mm]
2647cc
[+51cc]
スズキ
J18A型
84.0mm
[+0.8mm]
2647cc
[+51cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:CC25型ランディに搭載されるMR20型1997ccの84.0mm、スバル:GT7型XVに搭載されるFB20型1995ccの84.0mm、マツダ:TF52W型プロシード レバンテに搭載されるJ20A型1995ccの84.0mm、ホンダ:RD1型CR-Vに搭載されるB20B型1972ccの84.0mm、日産:JC11型ティーダに搭載されるMR18型1797ccの84.0mm、スズキ:GC41W型カルタス クレセントワゴンに搭載されるJ18A型1839ccの84.0mm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 3000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 3000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 3000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 3000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [3000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [3000ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
3400rpm
最高出力
6000rpm
79.6mm9.0m/s15.9m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.3m/s19km/h
4000rpm10.6m/s38km/h
6000rpm15.9m/s57km/h
8000rpm21.2m/s76km/h
10000rpm26.5m/s95km/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79.6mm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15.9m/sとなり、これは1秒間に15.9メートル(時速にすると57.2km/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3400回転では9.0m/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17.2m/sとなっています。

参考までにストロークが79.6mmの2F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5.30m/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)7540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。


2F型エンジンを搭載する車種の例

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
キャデラック
AD32F
2004/04
CTS
2.6L
[GH-AD32F]
182PS
24.9kgm
8.9km/L
9.01kg/PS
自然吸気
FR/5AT
セダン
5人乗り

CTS
[2.6L]
2004/04モデル
車両型式GH-AD32F
最高出力182PS
最大トルク24.9kgm
10-15モード燃費8.9km/L
パワーウェイト9.01kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/5AT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り

キャデラック製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】