三菱:4A31型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1094cc]

ここでは三菱のH57A型・パジェロ ジュニア [ZR-II|1997/01モデル] に搭載されている4A31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。

4A31型の自然吸気エンジン諸元


H57A型 パジェロ ジュニア
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-H57A型
車名&グレードパジェロ ジュニア
ZR-II
エンジン型式4A31
種類直列4気筒
排気量1094cc
内径×行程66.0mm×80.0mm
ボアストローク比1.21
単気筒容積273.7cc
圧縮比9.5
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80PS/6500rpm
最大トルク10.0kgm/4000rpm

まず基本的な成り立ちとして、4A31型エンジンはボア(内径)66.0mm、ストローク(行程)80.0mm、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。

このサイトにて登録されている車種のうち、4A31型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、1995/11から発売された初代パジェロ ジュニア [H57A型|1997/01]、最も新しい車種は1999/06から発売された初代タウンボックス ワイド [U66W型|2000/11]となっており、NA車は7車種、ターボ/SC車は0車種の全7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
4A31のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷55.8PS → 80PS
トルクの変遷10.0kgm → 8.8kgm
リッター馬力73.13PS/L
リッタートルク9.1kgm/L

今回の参考車両であるパジェロ ジュニアの直列4気筒1094cc、圧縮比9.5でレギュラーガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6500回転のとき最高出力80馬力を、6500回転のとき最大トルク10.0kgm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4000回転での馬力は55.8PS、最高出力が発生する6500回転でのトルクは8.8kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は73.13PS/L、トルクは9.1kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積273.7cc)あたりの馬力は20.0PS、トルクは2.5kgmです。

4A31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[ 6 ]、換算トルクが[ 5 ]の「標準的な出力(中の上)のエンジン」にカテゴライズされます。

ちなみに、4A31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H57A型パジェロ ジュニアの80PS/10.0kgm、最も小さかったのはH44A型ピスタチオの74PS/10.2kgm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
66.080.01094cc9.51.21
ボアアップによる排気量拡大
66.580.01111cc9.61.20
67.01128cc9.81.19
67.51145cc9.91.19
68.01162cc10.01.18
68.51179cc10.21.17
69.01197cc10.31.16
ストロークアップによる排気量拡大
66.081.01108cc9.61.23
82.01122cc9.71.24
83.01136cc9.81.26
84.01149cc9.91.27
85.01163cc10.01.29

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66.0mmから0.5mm刻みで69.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の80.0mmから1mm刻みで85.0mm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。4A31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

4A31型エンジンのピストン径66.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが5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
K6A型
68.0mm
[+2.0mm]
1162cc
[+68cc]
ダイハツ
EF型
68.0mm
[+2.0mm]
1162cc
[+68cc]
スズキ
K10A型
68.0mm
[+2.0mm]
1162cc
[+68cc]
日産
MA10型
68.0mm
[+2.0mm]
1162cc
[+68cc]
トヨタ
1SZ型
69.0mm
[+3.0mm]
1197cc
[+103cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:HB21S型ルークスに搭載されるK6A型658ccの68.0mm、ダイハツ:L700S型ムーヴに搭載されるEF型659ccの68.0mm、スズキ:MA63S型ワゴンR プラスに搭載されるK10A型996ccの68.0mm、日産:PK10型パオに搭載されるMA10型987ccの68.0mm、トヨタ:SCP10型ヴィッツに搭載される1SZ型997ccの69.0mm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
4000rpm
最高出力
6500rpm
80.0mm10.7m/s17.3m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.3m/s19km/h
4000rpm10.7m/s39km/h
6000rpm16.0m/s58km/h
8000rpm21.3m/s77km/h
10000rpm26.7m/s96km/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80.0mmのエンジンが最高出力を発生する6500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4000回転では10.7m/s、最高出力が発生する6500回転より500回転高い7000回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は18.7m/sとなっています。

参考までにストロークが80.0mmの4A31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5.35m/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)7500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。


4A31型エンジンを搭載する車種の例

全7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
三菱
H57A
1997/01
パジェロ ジュニア
ZR-II
[E-H57A]
80PS
10.0kgm
13.2km/L
12.250kg/PS
自然吸気
4WD/3AT
SUV
4人乗り
車両型式:E-H57A

パジェロ ジュニア
[ZR-II]
1997/01モデル
最高出力80PS
最大トルク10.0kgm
10-15モード燃費13.2km/L
吸気方式自然吸気
車体構成4人乗りSUV
4WD/3AT
三菱
H57A
1997/01
パジェロ ジュニア
ZR-I
[E-H57A]
80PS
10.0kgm
14.4km/L
12.125kg/PS
自然吸気
4WD/5MT
SUV
4人乗り
車両型式:E-H57A

パジェロ ジュニア
[ZR-I]
1997/01モデル
最高出力80PS
最大トルク10.0kgm
10-15モード燃費14.4km/L
吸気方式自然吸気
車体構成4人乗りSUV
4WD/5MT
三菱
H48A
1999/01
トッポBJ ワイド
BaseGrade
[GF-H48A]
78PS
10.5kgm
15.0km/L
11.795kg/PS
自然吸気
4WD/4AT
ミニバン
5人乗り
車両型式:GF-H48A

トッポBJ ワイド
[BaseGrade]
1999/01モデル
最高出力78PS
最大トルク10.5kgm
10-15モード燃費15.0km/L
吸気方式自然吸気
車体構成5人乗りミニバン
4WD/4AT
三菱
H43A
1999/01
トッポBJ ワイド
2WD
[GF-H43A]
78PS
10.5kgm
16.0km/L
11.154kg/PS
自然吸気
FF/4AT
ミニバン
5人乗り
車両型式:GF-H43A

トッポBJ ワイド
[2WD]
1999/01モデル
最高出力78PS
最大トルク10.5kgm
10-15モード燃費16.0km/L
吸気方式自然吸気
車体構成5人乗りミニバン
FF/4AT
三菱
U66W
2000/11
タウンボックス ワイド
BaseGrade
[GF-U66W]
75PS
10.2kgm
14.0km/L
14.000kg/PS
自然吸気
4WD/4AT
1BOX
6人乗り
車両型式:GF-U66W

タウンボックス ワイド
[BaseGrade]
2000/11モデル
最高出力75PS
最大トルク10.2kgm
10-15モード燃費14.0km/L
吸気方式自然吸気
車体構成6人乗り1BOX
4WD/4AT
三菱
U65W
2000/11
タウンボックス ワイド
BaseGrade
[GF-U65W]
75PS
10.2kgm
15.0km/L
13.200kg/PS
自然吸気
FR/4AT
1BOX
6人乗り
車両型式:GF-U65W

タウンボックス ワイド
[BaseGrade]
2000/11モデル
最高出力75PS
最大トルク10.2kgm
10-15モード燃費15.0km/L
吸気方式自然吸気
車体構成6人乗り1BOX
FR/4AT
三菱
H44A
1999/12
ピスタチオ
BaseGrade
[GH-H44A]
74PS
10.2kgm
30.0km/L
9.459kg/PS
自然吸気
FF/5MT
ハッチバック
4人乗り
車両型式:GH-H44A

ピスタチオ
[BaseGrade]
1999/12モデル
最高出力74PS
最大トルク10.2kgm
10-15モード燃費30.0km/L
吸気方式自然吸気
車体構成4人乗りハッチバック
FF/5MT

三菱製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】