クライスラー:S型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 2429cc]

ここではクライスラーのPT24型・PTクルーザー [Classic|2008/12モデル] に搭載されているS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。

S型の自然吸気エンジン諸元


PT24型 PTクルーザー
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式ABA-PT24型
車名&グレードPTクルーザー
Classic
エンジン型式S
種類直列4気筒
排気量2429cc
内径×行程87.5mm×101.0mm
ボアストローク比1.15
単気筒容積607.3cc
圧縮比9.5
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力143PS/5200rpm
最大トルク21.8kgm/4000rpm

まず基本的な成り立ちとして、S型エンジンはボア(内径)87.5mm、ストローク(行程)101.0mm、ボアストローク比1.15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、S型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、2004/07から発売された初代PTクルーザー カブリオ [PT2K24型|2007/07]、最も新しい車種は2000/07から発売された初代PTクルーザー [PT24型|2008/12]となっており、NA車は2車種、ターボ/SC車は0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
Sのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷121.7PS → 143PS
トルクの変遷21.8kgm → 19.7kgm
リッター馬力58.9PS/L
リッタートルク9.0kgm/L

今回の参考車両であるPTクルーザーの直列4気筒2429cc、圧縮比9.5でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、5200回転のとき最高出力143馬力を、5200回転のとき最大トルク21.8kgm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4000回転での馬力は121.7PS、最高出力が発生する5200回転でのトルクは19.7kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は58.9PS/L、トルクは9.0kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積607.3cc)あたりの馬力は35.8PS、トルクは5.5kgmです。

S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[ 3 ]、換算トルクが[ 4 ]の「控えめな出力のエンジン」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
87.5101.02429cc9.51.15
ボアアップによる排気量拡大
88.0101.02457cc9.61.15
88.52485cc9.71.14
89.02513cc9.81.13
89.52542cc9.91.13
90.02570cc10.01.12
90.52599cc10.11.12
ストロークアップによる排気量拡大
87.5102.02453cc9.61.17
103.02477cc9.71.18
104.02501cc9.81.19
105.02525cc9.81.20
106.02550cc9.91.21

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87.5mmから0.5mm刻みで90.5mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の101.0mmから1mm刻みで106.0mm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。S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1.15から1.12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

S型エンジンのピストン径87.5mm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
2AZ型
88.5mm
[+1.0mm]
2485cc
[+56cc]
日産
QR25型
89.0mm
[+1.5mm]
2513cc
[+84cc]
マツダ
PY型
89.0mm
[+1.5mm]
2513cc
[+84cc]
日産
QR20型
89.0mm
[+1.5mm]
2513cc
[+84cc]
日産
KA24型
89.0mm
[+1.5mm]
2513cc
[+84cc]
マツダ
L5型
89.0mm
[+1.5mm]
2513cc
[+84cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、レクサス:ANH20W型エスティマ ハイブリッドに搭載される2AZ型2362ccの88.5mm、日産:WRP12型プリメーラ ワゴンに搭載されるQR25型2488ccの89.0mm、マツダ:KF5P型アテンザ ワゴンに搭載されるPY型2488ccの89.0mm、日産:TG10型ブルーバード シルフィに搭載されるQR20型1998ccの89.0mm、日産:JQGE25型ルネッサに搭載されるKA24型2388ccの89.0mm、マツダ:GH5FW型アテンザ スポーツワゴンに搭載されるL5型2488ccの89.0mm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 2500ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 2500ccクラスのエンジン
ストロークが短い 2500ccクラスのエンジン
ストロークが長い 2500ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [2500ccクラス]
ボアストローク比・降順 [2500ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
4000rpm
最高出力
5200rpm
101.0mm13.5m/s17.5m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.7m/s24km/h
4000rpm13.5m/s49km/h
6000rpm20.2m/s73km/h
8000rpm26.9m/s97km/h
10000rpm33.7m/s121km/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101.0mmのエンジンが最高出力を発生する5200回転での平均ピストンスピードは17.5m/sとなり、これは1秒間に17.5メートル(時速にすると63.0km/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4000回転では13.5m/s、最高出力が発生する5200回転より500回転高い5700回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は19.2m/sとなっています。

参考までにストロークが101.0mmのS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6.75m/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)5940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。


S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
クライスラー
PT24
2008/12
PTクルーザー
Classic
[ABA-PT24]
143PS
21.8kgm
8.6km/L
10.21kg/PS
自然吸気
FF/4AT
ミニバン
5人乗り

PTクルーザー
[Classic]
2008/12モデル
車両型式ABA-PT24
最高出力143PS
最大トルク21.8kgm
10-15モード燃費8.6km/L
パワーウェイト10.21kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/4AT
車体形状&乗車定員ミニバン/5人乗り
クライスラー
PT2K24
2007/07
PTクルーザー カブリオ
Limited
[ABA-PT2K24]
143PS
21.8kgm
8.3km/L
10.63kg/PS
自然吸気
FF/4AT
オープンカー
4人乗り

PTクルーザー カブリオ
[Limited]
2007/07モデル
車両型式ABA-PT2K24
最高出力143PS
最大トルク21.8kgm
10-15モード燃費8.3km/L
パワーウェイト10.63kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/4AT
車体形状&乗車定員オープンカー/4人乗り

クライスラー製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】