キャデラック:3H型エンジンの諸元と性能まとめ [V型6気筒 3564cc]

ここではキャデラックのX322B型・CTS スポーツワゴン [3.6-Premium|2012/01モデル] に搭載されている3H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。

3H型の自然吸気エンジン諸元


X322B型 CTS スポーツワゴン
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式ABA-X322B型
車名&グレードCTS スポーツワゴン
3.6-Premium
エンジン型式3H
種類V型6気筒
排気量3564cc
内径×行程94.0mm×85.6mm
ボアストローク比0.91
単気筒容積594.0cc
吸気方式自然吸気
使用燃料レギュラーガソリン
最高出力322PS/6800rpm
最大トルク38.0kgm/4900rpm

まず基本的な成り立ちとして、3H型エンジンはボア(内径)94.0mm、ストローク(行程)85.6mm、ボアストローク比0.91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。

このサイトにて登録されている車種のうち、3H型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、2003/03から発売された初代CTS [AD33H型|2007/02]、最も新しい車種は2010/02から発売された2代目CTS スポーツワゴン [X322B型|2012/01]となっており、NA車は6車種、ターボ/SC車は0車種の全6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
3Hのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷259.9PS → 322PS
トルクの変遷38.0kgm → 33.9kgm
リッター馬力90.3PS/L
リッタートルク10.7kgm/L

今回の参考車両であるCTS スポーツワゴンのV型6気筒3564ccでレギュラーガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6800回転のとき最高出力322馬力を、6800回転のとき最大トルク38.0kgm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4900回転での馬力は259.9PS、最高出力が発生する6800回転でのトルクは33.9kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は90.3PS/L、トルクは10.7kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積594.0cc)あたりの馬力は53.7PS、トルクは6.3kgmです。

3H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[ 8 ]、換算トルクが[ 9 ]の「結構な高出力エンジン」にカテゴライズされます。

ちなみに、3H型のターボ・SCエンジン搭載車種のうち、最高出力が最も大きかったのはX322B型CTS スポーツワゴンの322PS/38.0kgm、最も小さかったのはAD33H型CTSの255PS/34.7kgmとなっています。

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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
94.085.63564cc-0.91
ボアアップによる排気量拡大
94.585.63602cc-0.91
95.03640cc-0.90
95.53679cc-0.90
96.03717cc-0.89
96.53756cc-0.89
97.03795cc-0.88
ストロークアップによる排気量拡大
94.086.63606cc-0.92
87.63647cc-0.93
88.63689cc-0.94
89.63731cc-0.95
90.63772cc-0.96

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94.0mmから0.5mm刻みで97.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の85.6mmから1mm刻みで90.6mm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。

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0.91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。3H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0.91から0.88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

3H型エンジンのピストン径94.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが12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
トヨタ
2TR型
95.0mm
[+1.0mm]
3640cc
[+76cc]
トヨタ
2TZ型
95.0mm
[+1.0mm]
3640cc
[+76cc]
トヨタ
3RZ型
95.0mm
[+1.0mm]
3640cc
[+76cc]
三菱
6G75型
95.0mm
[+1.0mm]
3640cc
[+76cc]
トヨタ
2RZ型
95.0mm
[+1.0mm]
3640cc
[+76cc]
日産
VQ35型
95.5mm
[+1.5mm]
3679cc
[+115cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、トヨタ:TRJ150W型ランドクルーザー プラドに搭載される2TR型2693ccの95.0mm、トヨタ:TCR20G型エスティマ エミーナ&ルシーダに搭載される2TZ型2438ccの95.0mm、トヨタ:RZN185W型ハイラックスサーフに搭載される3RZ型2693ccの95.0mm、三菱:V97W型パジェロに搭載される6G75型3827ccの95.0mm、トヨタ:RZH101G型ハイエースワゴンに搭載される2RZ型2438ccの95.0mm、日産:M35型ディグニティに搭載されるVQ35型3498ccの95.5mm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
4900rpm
最高出力
6800rpm
85.6mm14.0m/s19.4m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.7m/s21km/h
4000rpm11.4m/s41km/h
6000rpm17.1m/s62km/h
8000rpm22.8m/s82km/h
10000rpm28.5m/s103km/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85.6mmのエンジンが最高出力を発生する6800回転での平均ピストンスピードは19.4m/sとなり、これは1秒間に19.4メートル(時速にすると69.8km/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4900回転では14.0m/s、最高出力が発生する6800回転より500回転高い7300回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は20.8m/sとなっています。

参考までにストロークが85.6mmの3H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5.70m/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)7010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。


3H型エンジンを搭載する車種の例

全6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
キャデラック
X322B
2012/01
CTS スポーツワゴン
3.6-Premium
[ABA-X322B]
322PS
38.0kgm
8.2km/L
5.87kg/PS
自然吸気
FR/6AT
ワゴン
5人乗り

CTS スポーツワゴン
[3.6-Premium]
2012/01モデル
車両型式ABA-X322B
最高出力322PS
最大トルク38.0kgm
JC08モード燃費8.2km/L
パワーウェイト5.87kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/6AT
車体形状&乗車定員ワゴン/5人乗り
キャデラック
X322B
2012/01
CTS クーペ
CTS-Coupe
[ABA-X322B]
322PS
38.0kgm
8.3km/L
5.68kg/PS
自然吸気
FR/6AT
クーペ
4人乗り

CTS クーペ
[CTS-Coupe]
2012/01モデル
車両型式ABA-X322B
最高出力322PS
最大トルク38.0kgm
JC08モード燃費8.3km/L
パワーウェイト5.68kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/6AT
車体形状&乗車定員クーペ/4人乗り
キャデラック
X322B
2012/01
CTS セダン
3.6-Premium
[ABA-X322B]
322PS
38.0kgm
8.2km/L
5.62kg/PS
自然吸気
FR/6AT
セダン
5人乗り

CTS セダン
[3.6-Premium]
2012/01モデル
車両型式ABA-X322B
最高出力322PS
最大トルク38.0kgm
JC08モード燃費8.2km/L
パワーウェイト5.62kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/6AT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
キャデラック
X295S
2010/02
STS
3.6L
[ABA-X295S]
311PS
38.1kgm
8.1km/L
5.76kg/PS
自然吸気
FR/6AT
セダン
5人乗り

STS
[3.6L]
2010/02モデル
車両型式ABA-X295S
最高出力311PS
最大トルク38.1kgm
JC08モード燃費8.2km/L
10-15モード燃費8.1km/L
パワーウェイト5.76kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/6AT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
キャデラック
T265S
2009/01
SRX
3.6-Sport
[ABA-T265S]
258PS
35.0kgm
6.7km/L
8.02kg/PS
自然吸気
4WD/5AT
SUV
7人乗り

SRX
[3.6-Sport]
2009/01モデル
車両型式ABA-T265S
最高出力258PS
最大トルク35.0kgm
JC08モード燃費8.2km/L
10-15モード燃費6.7km/L
パワーウェイト8.02kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機4WD/5AT
車体形状&乗車定員SUV/7人乗り
キャデラック
AD33H
2007/02
CTS
3.6L
[GH-AD33H]
255PS
34.7kgm
7.8km/L
6.55kg/PS
自然吸気
FR/5AT
セダン
5人乗り

CTS
[3.6L]
2007/02モデル
車両型式GH-AD33H
最高出力255PS
最大トルク34.7kgm
JC08モード燃費8.2km/L
10-15モード燃費7.8km/L
パワーウェイト6.55kg/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】