ロータス:18K型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1795cc]

ここではロータス・340R [BaseGrade|2001/01モデル] に搭載されている18K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。

18K型の自然吸気エンジン諸元


340R
主要諸元と走行性能まとめ
車名&グレード340R
BaseGrade
エンジン型式18K
種類直列4気筒
排気量1795cc
内径×行程80.0mm×89.3mm
ボアストローク比1.12
単気筒容積448.9cc
圧縮比10.5
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力178PS/7800rpm
最大トルク17.5kgm/6750rpm

まず基本的な成り立ちとして、18K型エンジンはボア(内径)80.0mm、ストローク(行程)89.3mm、ボアストローク比1.12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、18K型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、1999/09から発売された初代340R [2001/01]、最も新しい車種は1999/09から発売された初代エリーゼ [2004/04]となっており、NA車は4車種、ターボ/SC車は0車種の全4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
18Kのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷164.9PS → 178PS
トルクの変遷17.5kgm → 16.3kgm
リッター馬力99.2PS/L
リッタートルク9.8kgm/L

今回の参考車両である340Rの直列4気筒1795cc、圧縮比10.5でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、7800回転のとき最高出力178馬力を、7800回転のとき最大トルク17.5kgm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6750回転での馬力は164.9PS、最高出力が発生する7800回転でのトルクは16.3kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は99.2PS/L、トルクは9.8kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積448.9cc)あたりの馬力は44.5PS、トルクは4.4kgmです。

18K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[ 10 ]、換算トルクが[ 6 ]の「稀に見る高出力エンジン」にカテゴライズされます。

ちなみに、18K型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340Rの178PS/17.5kgm、最も小さかったのはエリーゼの119PS/16.8kgmとなっています。

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
80.089.31795cc10.51.12
ボアアップによる排気量拡大
80.589.31818cc10.61.11
81.01841cc10.71.10
81.51863cc10.91.10
82.01886cc11.01.09
82.51909cc11.11.08
83.01933cc11.21.08
ストロークアップによる排気量拡大
80.090.31816cc10.61.13
91.31836cc10.71.14
92.31856cc10.81.15
93.31876cc10.91.17
94.31896cc11.01.18

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80.0mmから0.5mm刻みで83.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の89.3mmから1mm刻みで94.3mm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。18K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1.12から1.08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

18K型エンジンのピストン径80.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが37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
三菱
4G37型
80.6mm
[+0.6mm]
1822cc
[+27cc]
三菱
G37B型
80.6mm
[+0.6mm]
1822cc
[+27cc]
三菱
G62B型
80.6mm
[+0.6mm]
1822cc
[+27cc]
トヨタ
4A型
81.0mm
[+1.0mm]
1841cc
[+46cc]
三菱
4G93型
81.0mm
[+1.0mm]
1841cc
[+46cc]
三菱
4G92型
81.0mm
[+1.0mm]
1841cc
[+46cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、三菱:E37A型エテルナサヴァに搭載される4G37型1755ccの80.6mm、三菱:E12A型エテルナシグマに搭載されるG37B型1755ccの80.6mm、三菱:E13A型エテルナシグマに搭載されるG62B型1795ccの80.6mm、トヨタ:AE111型カローラ レビンに搭載される4A型1587ccの81.0mm、三菱:CD5W型リベロに搭載される4G93型1834ccの81.0mm、三菱:CA4A型ミラージュに搭載される4G92型1597ccの81.0mm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
6750rpm
最高出力
7800rpm
89.3mm20.1m/s23.2m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.0m/s22km/h
4000rpm11.9m/s43km/h
6000rpm17.9m/s64km/h
8000rpm23.8m/s86km/h
10000rpm29.8m/s107km/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89.3mmのエンジンが最高出力を発生する7800回転での平均ピストンスピードは23.2m/sとなり、これは1秒間に23.2メートル(時速にすると83.5km/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6750回転では20.1m/s、最高出力が発生する7800回転より500回転高い8300回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は24.7m/sとなっています。

参考までにストロークが89.3mmの18K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5.95m/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、6720回転くらいが良い感じの回転数になるのではないかと思いますが、このエンジンは最高出力を発生している時点で既に20.0m/sを超えており、レブリミットを考慮するともう少し余分に(300~500回転?)回ることから、内部では大変なことになりながらも頑張って回っているエンジンです。


18K型エンジンを搭載する車種の例

全4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
ロータス
-
2001/01
340R
BaseGrade
[型式不明]
178PS
17.5kgm
-
3.26kg/PS
自然吸気
MR/5MT
オープンカー
2人乗り

340R
[BaseGrade]
2001/01モデル
車両型式
最高出力178PS
最大トルク17.5kgm
パワーウェイト3.26kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機MR/5MT
車体形状&乗車定員オープンカー/2人乗り
ロータス
-
2001/01
エキシージ
BaseGrade 18K
[型式不明]
178PS
17.4kgm
-
4.07kg/PS
自然吸気
MR/5MT
クーペ
2人乗り

エキシージ
[BaseGrade 18K]
2001/01モデル
車両型式
最高出力178PS
最大トルク17.4kgm
パワーウェイト4.07kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機MR/5MT
車体形状&乗車定員クーペ/2人乗り
ロータス
-
2004/04
エリーゼ
Sport-111 18K
[型式不明]
158PS
17.7kgm
-
5.32kg/PS
自然吸気
MR/5MT
オープンカー
2人乗り

エリーゼ
[Sport-111 18K]
2004/04モデル
車両型式
最高出力158PS
最大トルク17.7kgm
パワーウェイト5.32kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機MR/5MT
車体形状&乗車定員オープンカー/2人乗り

その他の18K型エンジン型式と代表的な車種

18K型
全2車種
MG:MGF [1.8i]
最高出力120PS/最大トルク16.8kgm
1997/04モデル
MG
18K型
全2車種
MGF
[1.8i]
120PS/16.8kgm
18K型
全1車種
ローバー:200 [200Vi]
最高出力145PS/最大トルク17.7kgm
1998/05モデル
ローバー
18K型
全1車種
200
[200Vi]
145PS/17.7kgm