シトロエン:HM01型NAエンジンの諸元と性能まとめ [直列3気筒 1199cc]

ここではシトロエンのA5HM01型・C3 [Seduction|2014/02モデル] に搭載されているHM01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。

HM01型の自然吸気エンジン諸元


A5HM01型 C3
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式ABA-A5HM01型
車名&グレードC3
Seduction
エンジン型式HM01
種類直列3気筒
排気量1199cc
内径×行程75.0mm×90.5mm
ボアストローク比1.21
単気筒容積399.8cc
圧縮比11.0
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力82PS/5750rpm
最大トルク12.0kgm/2750rpm

まず基本的な成り立ちとして、HM01型エンジンはボア(内径)75.0mm、ストローク(行程)90.5mm、ボアストローク比1.21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HM01型の自然吸気エンジンを搭載している車種は、2010/05から発売された2代目C3 [A5HM01型|2014/02]となっており、2車種のNA車が登録されています。

関連ページ
シトロエン:HM01型 ターボ/SCエンジン 諸元と性能まとめ

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
HM01のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷46.1PS → 82PS
トルクの変遷12.0kgm → 10.2kgm
リッター馬力68.4PS/L
リッタートルク10.0kgm/L

今回の参考車両であるC3の直列3気筒1199cc、圧縮比11.0でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、5750回転のとき最高出力82馬力を、5750回転のとき最大トルク12.0kgm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2750回転での馬力は46.1PS、最高出力が発生する5750回転でのトルクは10.2kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は68.4PS/L、トルクは10.0kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積399.8cc)あたりの馬力は27.3PS、トルクは4.0kgmです。

HM01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[ 7 ]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。

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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
75.090.51199cc11.01.21
ボアアップによる排気量拡大
75.590.51215cc11.11.20
76.01232cc11.31.19
76.51248cc11.41.18
77.01264cc11.51.18
77.51281cc11.71.17
78.01297cc11.81.16
ストロークアップによる排気量拡大
75.091.51213cc11.11.22
92.51226cc11.21.23
93.51239cc11.31.25
94.51252cc11.41.26
95.51266cc11.61.27

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75.0mmから0.5mm刻みで78.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の90.5mmから1mm刻みで95.5mm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。HM01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1.21から1.16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

HM01型エンジンのピストン径75.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが28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
ダイハツ
HD型
76.0mm
[+1.0mm]
1232cc
[+33cc]
ダイハツ
HE型
76.0mm
[+1.0mm]
1232cc
[+33cc]
トヨタ
HC型
76.0mm
[+1.0mm]
1232cc
[+33cc]
日産
GA16型
76.0mm
[+1.0mm]
1232cc
[+33cc]
日産
VQ20型
76.0mm
[+1.0mm]
1232cc
[+33cc]
ダイハツ
CB型
76.0mm
[+1.0mm]
1232cc
[+33cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、ダイハツ:G311G型パイザーに搭載されるHD型1589ccの76.0mm、ダイハツ:G213S型シャレード ソシアルに搭載されるHE型1498ccの76.0mm、トヨタ:J100G型テリオスに搭載されるHC型1295ccの76.0mm、日産:EN15型パルサーに搭載されるGA16型1596ccの76.0mm、日産:A33型セフィーロに搭載されるVQ20型1995ccの76.0mm、ダイハツ:G100S型シャレードに搭載されるCB型993ccの76.0mm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 1200ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 1200ccクラスのエンジン
ストロークが短い 1200ccクラスのエンジン
ストロークが長い 1200ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [1200ccクラス]
ボアストローク比・降順 [1200ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
2750rpm
最高出力
5750rpm
90.5mm8.3m/s17.3m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.0m/s22km/h
4000rpm12.1m/s44km/h
6000rpm18.1m/s65km/h
8000rpm24.1m/s87km/h
10000rpm30.2m/s109km/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90.5mmのエンジンが最高出力を発生する5750回転での平均ピストンスピードは17.3m/sとなり、これは1秒間に17.3メートル(時速にすると62.3km/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2750回転では8.3m/s、最高出力が発生する5750回転より500回転高い6250回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は18.9m/sとなっています。

参考までにストロークが90.5mmのHM01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6.05m/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)6630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。


HM01型NA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
シトロエン
A5HM01
2014/02
C3
Seduction
[ABA-A5HM01]
82PS
12.0kgm
19.0km/L
13.90kg/PS
自然吸気
FF/5AT
ハッチバック
5人乗り

C3
[Seduction]
2014/02モデル
車両型式ABA-A5HM01
最高出力82PS
最大トルク12.0kgm
JC08モード燃費19.0km/L
パワーウェイト13.90kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/5AT
車体形状&乗車定員ハッチバック/5人乗り
シトロエン
A5CHM0
2014/02
DS3
Chic
[ABA-A5CHM01]
82PS
12.0kgm
18.6km/L
13.29kg/PS
自然吸気
FF/5AT
ハッチバック
5人乗り

DS3
[Chic]
2014/02モデル
車両型式ABA-A5CHM01
最高出力82PS
最大トルク12.0kgm
JC08モード燃費18.6km/L
パワーウェイト13.29kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/5AT
車体形状&乗車定員ハッチバック/5人乗り

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