DSオートモビル:5G04型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1598cc]

ここではDSオートモビルのA5X5G0型・DS3 [Performance|2016/10モデル] に搭載されている5G04型の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。

5G04型のターボエンジン諸元


A5X5G0型 DS3
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式ABA-A5X5G04型
車名&グレードDS3
Performance
エンジン型式5G04
種類直列4気筒
排気量1598cc
内径×行程77.0mm×85.8mm
ボアストローク比1.11
単気筒容積399.5cc
圧縮比10.5
吸気方式ターボ
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力208PS/6000rpm
最大トルク30.6kgm/3000rpm

まず基本的な成り立ちとして、5G04型エンジンはボア(内径)77.0mm、ストローク(行程)85.8mm、ボアストローク比1.11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。

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
5G04のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷128.2PS → 208PS
トルクの変遷30.6kgm → 24.8kgm
リッター馬力130.16PS/L
リッタートルク19.1kgm/L

今回の参考車両であるDS3の直列4気筒1598cc、圧縮比10.5でハイオクガソリン仕様のターボエンジンは、6000回転のとき最高出力208馬力を、6000回転のとき最大トルク30.6kgm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3000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24.8kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は130.16PS/L、トルクは19.1kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積399.5cc)あたりの馬力は52.0PS、トルクは7.7kgmです。

5G04型ターボエンジンを、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[ 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。

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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
77.085.81598cc10.51.11
ボアアップによる排気量拡大
77.585.81619cc10.61.11
78.01640cc10.71.10
78.51661cc10.91.09
79.01682cc11.01.09
79.51704cc11.11.08
80.01725cc11.21.07
ストロークアップによる排気量拡大
77.086.81617cc10.61.13
87.81635cc10.71.14
88.81654cc10.81.15
89.81673cc10.91.17
90.81691cc11.01.18

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77.0mmから0.5mm刻みで80.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の85.8mmから1mm刻みで90.8mm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。5G04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1.11から1.07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

5G04型エンジンのピストン径77.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが9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
RB20型
78.0mm
[+1.0mm]
1640cc
[+42cc]
日産
HR12型
78.0mm
[+1.0mm]
1640cc
[+42cc]
日産
VG20型
78.0mm
[+1.0mm]
1640cc
[+42cc]
三菱
6A12型
78.4mm
[+1.4mm]
1657cc
[+59cc]
スバル
FB16型
78.8mm
[+1.8mm]
1674cc
[+76cc]
マツダ
S8型
79.0mm
[+2.0mm]
1682cc
[+84cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:CA31改型セフィーロに搭載されるRB20型1998ccの78.0mm、日産:E12型ノートに搭載されるHR12型1198ccの78.0mm、日産:GF31型レパードに搭載されるVG20型1998ccの78.0mm、三菱:E84A型ギャランに搭載される6A12型1998ccの78.4mm、スバル:VM4型レヴォーグに搭載されるFB16型1599ccの78.8mm、マツダ:DM8P型CX-30に搭載されるS8型1756ccの79.0mm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 1800ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 1800ccクラスのエンジン
ストロークが短い 1800ccクラスのエンジン
ストロークが長い 1800ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [1800ccクラス]
ボアストローク比・降順 [1800ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
3000rpm
最高出力
6000rpm
85.8mm8.6m/s17.2m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.7m/s21km/h
4000rpm11.4m/s41km/h
6000rpm17.2m/s62km/h
8000rpm22.9m/s82km/h
10000rpm28.6m/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85.8mm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17.2m/sとなり、これは1秒間に17.2メートル(時速にすると61.9km/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3000回転では8.6m/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18.6m/sとなっています。

参考までにストロークが85.8mmの5G04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5.73m/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)6990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。


5G04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
DSオートモビル
A5X5G0
2016/10
DS3
Performance
[ABA-A5X5G04]
208PS
30.6kgm
17.5km/L
5.817kg/PS
ターボ
FF/6MT
ハッチバック
5人乗り
車両型式:ABA-A5X5G04

DS3
[Performance]
2016/10モデル
最高出力208PS
最大トルク30.6kgm
JC08モード燃費17.5km/L
吸気方式ターボ
車体構成5人乗りハッチバック
FF/6MT

その他の5G04型エンジン型式と代表的な車種

5G04型
全0車種
シトロエン:DS3 [Performance]
最高出力208PS/最大トルク30.6kgm
2016/10モデル
シトロエン
5G04型
全0車種
DS3
[Performance]
208PS/30.6kgm