光岡:1NZ-FE型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1496cc]

ここでは光岡のNZE161型・リューギ ワゴン [15ST|2016/01モデル] に搭載されている1NZ-FE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。

1NZ-FE型の自然吸気エンジン諸元


NZE161型 リューギ ワゴン
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式DBA-NZE161G型
車名&グレードリューギ ワゴン
15ST
エンジン型式1NZ-FE
種類直列4気筒
排気量1496cc
内径×行程75.0mm×84.7mm
ボアストローク比1.13
単気筒容積374.2cc
圧縮比10.5
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109PS/6000rpm
最大トルク14.1kgm/4400rpm

まず基本的な成り立ちとして、1NZ型エンジンはボア(内径)75.0mm、ストローク(行程)84.7mm、ボアストローク比1.13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、1NZ-FE型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、2010/03から発売された4代目ガリュー クラシック [NZE141型|2010/03]、最も新しい車種は2016/01から発売された初代リューギ ワゴン [NZE161G型|2016/01]となっており、NA車は14車種、ターボ/SC車は0車種の全14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
1NZのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷86.6PS → 109PS
トルクの変遷14.1kgm → 13.0kgm
リッター馬力72.9PS/L
リッタートルク9.4kgm/L

今回の参考車両であるリューギ ワゴンの直列4気筒1496cc、圧縮比10.5でレギュラーガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6000回転のとき最高出力109馬力を、6000回転のとき最大トルク14.1kgm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4400回転での馬力は86.6PS、最高出力が発生する6000回転でのトルクは13.0kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は72.9PS/L、トルクは9.4kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積374.2cc)あたりの馬力は27.2PS、トルクは3.5kgmです。

1NZ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[ 6 ]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、1NZ-FE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NZE141G型ヌエラ6-02ワゴンの110PS/14.3kgm、最も小さかったのはNZE164型リューギの103PS/13.5kgm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
75.084.71496cc10.51.13
ボアアップによる排気量拡大
75.584.71517cc10.61.12
76.01537cc10.71.11
76.51557cc10.91.11
77.01578cc11.01.10
77.51598cc11.21.09
78.01619cc11.31.09
ストロークアップによる排気量拡大
75.085.71514cc10.61.14
86.71532cc10.71.16
87.71550cc10.81.17
88.71567cc10.91.18
89.71585cc11.11.20

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84.7mmから1mm刻みで89.7mm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。1NZ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1.13から1.09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

1NZ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]
1537cc
[+41cc]
ダイハツ
HE型
76.0mm
[+1.0mm]
1537cc
[+41cc]
トヨタ
HC型
76.0mm
[+1.0mm]
1537cc
[+41cc]
日産
GA16型
76.0mm
[+1.0mm]
1537cc
[+41cc]
日産
VQ20型
76.0mm
[+1.0mm]
1537cc
[+41cc]
ダイハツ
CB型
76.0mm
[+1.0mm]
1537cc
[+41cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、ダイハツ:G311G型ロッキーに搭載される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 1500ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 1500ccクラスのエンジン
ストロークが短い 1500ccクラスのエンジン
ストロークが長い 1500ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [1500ccクラス]
ボアストローク比・降順 [1500ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
4400rpm
最高出力
6000rpm
84.7mm12.4m/s16.9m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.6m/s20km/h
4000rpm11.3m/s41km/h
6000rpm16.9m/s61km/h
8000rpm22.6m/s81km/h
10000rpm28.2m/s102km/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84.7mm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16.9m/sとなり、これは1秒間に16.9メートル(時速にすると60.8km/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4400回転では12.4m/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18.4m/sとなっています。

参考までにストロークが84.7mmの1NZ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5.65m/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)7080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。


1NZ-FE型エンジンを搭載する車種の例

全14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1NZ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
光岡
NZE141
2010/07
ヌエラ6-02ワゴン
15LX
[DBA-NZE141G]
110PS
14.3kgm
20.0km/L
10.95kg/PS
自然吸気
FF/CVT
ワゴン
5人乗り

ヌエラ6-02ワゴン
[15LX]
2010/07モデル
車両型式DBA-NZE141G
最高出力110PS
最大トルク14.3kgm
10-15モード燃費20.0km/L
パワーウェイト10.95kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/CVT
車体形状&乗車定員ワゴン/5人乗り
光岡
NZE141
2010/07
ガリュー204
15LX
[DBA-NZE141]
110PS
14.3kgm
20.0km/L
10.36kg/PS
自然吸気
FF/CVT
セダン
5人乗り

ガリュー204
[15LX]
2010/07モデル
車両型式DBA-NZE141
最高出力110PS
最大トルク14.3kgm
10-15モード燃費20.0km/L
パワーウェイト10.36kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/CVT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
光岡
NZE141
2010/07
ガリュー204
15ST
[DBA-NZE141]
110PS
14.3kgm
17.2km/L
10.00kg/PS
自然吸気
FF/5MT
セダン
5人乗り

ガリュー204
[15ST]
2010/07モデル
車両型式DBA-NZE141
最高出力110PS
最大トルク14.3kgm
10-15モード燃費17.2km/L
パワーウェイト10.00kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/5MT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
1NZ型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全113車種

その他の1NZ型エンジン型式と代表的な車種

1NZ-FE型
全77車種
トヨタ:シエンタ [DICE]
最高出力110PS/最大トルク14.4kgm
2011/06モデル
トヨタ
1NZ-FE型
全77車種
シエンタ
[DICE]
110PS/14.4kgm
1NZ-FXE型
全17車種
トヨタ:シエンタ ハイブリッド [X|7人乗]
最高出力74PS/最大トルク11.3kgm
2015/07モデル
トヨタ
1NZ-FXE型
全17車種
シエンタ ハイブリッド
[X|7人乗]
74PS/11.3kgm
1NZ-FXE型
全2車種
光岡:リューギ [Hybrid]
最高出力74PS/最大トルク11.3kgm
2014/06モデル
光岡
1NZ-FXE型
全2車種
リューギ
[Hybrid]
74PS/11.3kgm
1NZ-FE型
全2車種
スバル:トレジア [1.5i-S]
最高出力103PS/最大トルク13.5kgm
2010/11モデル
スバル
1NZ-FE型
全2車種
トレジア
[1.5i-S]
103PS/13.5kgm
1NZ-FXP型
全1車種
トヨタ:ジャパンタクシー [和(なごみ)]
最高出力73PS/最大トルク11.3kgm
2017/11モデル
トヨタ
1NZ-FXP型
全1車種
ジャパンタクシー
[和(なごみ)]
73PS/11.3kgm

光岡製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】