三菱:4G93型ターボエンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1834cc]

ここでは三菱のCS5W型・ランサー セディアワゴン [Ralliart-edition|2001/06モデル] に搭載されている4G93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。

4G93型のターボエンジン諸元


CS5W型 ランサー セディアワゴン
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式TA-CS5W型
車名&グレードランサー セディアワゴン
Ralliart-edition
エンジン型式4G93
種類直列4気筒
排気量1834cc
内径×行程81.0mm×89.0mm
ボアストローク比1.10
単気筒容積458.6cc
圧縮比10.0
吸気方式ターボ
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力165PS/5500rpm
最大トルク22.4kgm/3500rpm

まず基本的な成り立ちとして、4G93型エンジンはボア(内径)81.0mm、ストローク(行程)89.0mm、ボアストローク比1.10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、4G93型のターボエンジンを搭載する最も古い車種は、1992/05から発売された初代リベロ [CD5W型|1999/07]、最も新しい車種は2001/02から発売された6代目ランサー [CS5A型|2005/12]となっており、12車種のターボ/SC車が登録されています。

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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
4G93のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷109.4PS → 165PS
トルクの変遷22.4kgm → 21.5kgm
リッター馬力90.0PS/L
リッタートルク12.2kgm/L

今回の参考車両であるランサー セディアワゴンの直列4気筒1834cc、圧縮比10.0でハイオクガソリン仕様のターボエンジンは、5500回転のとき最高出力165馬力を、5500回転のとき最大トルク22.4kgm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3500回転での馬力は109.4PS、最高出力が発生する5500回転でのトルクは21.5kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は90.0PS/L、トルクは12.2kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積458.6cc)あたりの馬力は41.2PS、トルクは5.6kgmです。

4G93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[ 5 ]、換算トルクが[ 4 ]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。

ちなみに、4G93型の過給エンジン搭載車種の最高出力の平均値は186.2PS、最大トルクの平均値は25.4kgmとなっています。



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
81.0mm89.0mm1834cc10.01.10
ボアアップによる排気量拡大
81.5mm89.0mm1857cc10.11.09
82.0mm1880cc10.21.09
82.5mm1903cc10.31.08
83.0mm1926cc10.51.07
83.5mm1949cc10.51.07
84.0mm1973cc10.71.06
ストロークアップによる排気量拡大
81.0mm90.0mm1855cc10.11.11
91.0mm1876cc10.21.12
92.0mm1896cc10.31.14
93.0mm1917cc10.41.15
94.0mm1937cc10.51.16

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81.0mmから0.5mm刻みで84.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の89.0mmから1mm刻みで94.0mm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。4G93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1.10から1.06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

4G93型エンジンのピストン径81.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが10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
ホンダ
C20A型
82.0mm
[+1.0mm]
1880cc
[+46cc]
三菱
4G61型
82.3mm
[+1.3mm]
1894cc
[+60cc]
三菱
4D68型
82.7mm
[+1.7mm]
1912cc
[+78cc]
日産
CA18DET型
83.0mm
[+2.0mm]
1926cc
[+92cc]
マツダ
BP-ZET型
83.0mm
[+2.0mm]
1926cc
[+92cc]
マツダ
BP型
83.0mm
[+2.0mm]
1926cc
[+92cc]

ピストン径が小さい 2000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 2000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 2000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 2000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [2000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [2000ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
3500rpm
最高出力
5500rpm
89.0mm10.4m/s16.3m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.9m/s21km/h
4000rpm11.9m/s43km/h
6000rpm17.8m/s64km/h
8000rpm23.7m/s85km/h
10000rpm29.7m/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89.0mmのエンジンが最高出力を発生する5500回転での平均ピストンスピードは16.3m/sとなり、これは1秒間に16.3メートル(時速にすると58.7km/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3500回転では10.4m/s、最高出力が発生する5500回転より500回転高い6000回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は17.8m/sとなっています。

参考までにストロークが89.0mmの4G93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、高回転化の上限を(回るか回らないかは別として)6740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。


4G93型ターボエンジンを搭載する車種の例

全12車種のうち、最高出力が大きいものから順に上位3車種を表示しています。その他の車種については、ページ下部にあるリンクより4G93型エンジン搭載車種の一覧をご覧ください。

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
CD5W
1999/07
リベロ
GT
[GF-CD5W]
215PS
29.0kgm
9.8km/L
5.95kg/PS
ターボ
4WD/4AT
ワゴン
5人乗り

リベロ
[GT]
1999/07モデル
車両型式GF-CD5W
最高出力215PS
最大トルク29.0kgm
10-15モード燃費9.8km/L
パワーウェイト5.95kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/4AT
車体形状&乗車定員ワゴン/5人乗り
三菱
CD5W
1999/07
リベロ
GT
[GF-CD5W]
215PS
29.0kgm
12.2km/L
5.81kg/PS
ターボ
4WD/5MT
ワゴン
5人乗り

リベロ
[GT]
1999/07モデル
車両型式GF-CD5W
最高出力215PS
最大トルク29.0kgm
10-15モード燃費12.2km/L
パワーウェイト5.81kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/5MT
車体形状&乗車定員ワゴン/5人乗り
三菱
CM5A
1999/07
ランサー
GSR
[GF-CM5A]
205PS
28.0kgm
12.2km/L
6.05kg/PS
ターボ
4WD/5MT
セダン
5人乗り

ランサー
[GSR]
1999/07モデル
車両型式GF-CM5A
最高出力205PS
最大トルク28.0kgm
10-15モード燃費12.2km/L
パワーウェイト6.05kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機4WD/5MT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
4G93型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全61車種