光岡:CG10DE型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 997cc]

ここでは光岡のK11改型・ビュート [Basic|2002/12モデル] に搭載されているCG10DE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。

CG10DE型の自然吸気エンジン諸元


K11改型 ビュート
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-K11改型
車名&グレードビュート
Basic
エンジン型式CG10DE
種類直列4気筒
排気量997cc
内径×行程71.0mm×63.0mm
ボアストローク比0.89
単気筒容積249.4cc
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58PS/6000rpm
最大トルク8.1kgm/4000rpm

まず基本的な成り立ちとして、CG10型エンジンはボア(内径)71.0mm、ストローク(行程)63.0mm、ボアストローク比0.89のショートストローク型エンジン(ストローク量よりもピストン径のほうが大きい)です。

排気量と気筒数が同一の場合、ロングストローク型に比べて低回転域でのトルク特性に劣り、扱いにくいエンジンとされるものの、高回転域では充填効率の向上や摺動抵抗の増大も(ロングストローク型に比べれば)軽微なことから出力の向上が見込まれます。

また同じ回転数でも平均ピストンスピードが抑えられることから、その分だけエンジンへの負荷は低減される傾向にあります。

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
CG10のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷45.2PS → 58PS
トルクの変遷8.1kgm → 6.9kgm
リッター馬力58.2PS/L
リッタートルク8.1kgm/L

今回の参考車両であるビュートの直列4気筒997cc、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、6000回転のとき最高出力58馬力を、6000回転のとき最大トルク8.1kgm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4000回転での馬力は45.2PS、最高出力が発生する6000回転でのトルクは6.9kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は58.2PS/L、トルクは8.1kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積249.4cc)あたりの馬力は14.5PS、トルクは2.0kgmです。

CG10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[ 3 ]、換算トルクが[ 2 ]の「控えめな出力のエンジン」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
71.063.0997cc9.50.89
ボアアップによる排気量拡大
71.563.01012cc9.60.88
72.01026cc9.70.88
72.51040cc9.90.87
73.01055cc10.00.86
73.51069cc10.10.86
74.01084cc10.20.85
ストロークアップによる排気量拡大
71.064.01014cc9.60.90
65.01029cc9.80.92
66.01045cc9.90.93
67.01061cc10.00.94
68.01077cc10.20.96

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71.0mmから0.5mm刻みで74.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の63.0mmから1mm刻みで68.0mm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0.89からさらに値は小さくなり、ショートストローク型の恩恵と弊害が顕著になっていきます。CG10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0.89から0.85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

CG10型エンジンのピストン径71.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが32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
トヨタ
K3型
72.0mm
[+1.0mm]
1026cc
[+29cc]
日産
CGA3型
72.0mm
[+1.0mm]
1026cc
[+29cc]
トヨタ
EJ型
72.0mm
[+1.0mm]
1026cc
[+29cc]
トヨタ
3SZ型
72.0mm
[+1.0mm]
1026cc
[+29cc]
トヨタ
2SZ型
72.0mm
[+1.0mm]
1026cc
[+29cc]
ホンダ
ECA型
72.0mm
[+1.0mm]
1026cc
[+29cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、トヨタ:S231E型デュエットに搭載されるK3型1297ccの72.0mm、日産:WAK11型マーチBOXに搭載されるCGA3型1348ccの72.0mm、トヨタ:M100A型ミラジーノ1000に搭載されるEJ型989ccの72.0mm、トヨタ:M502G型ブーン ルミナスに搭載される3SZ型1495ccの72.0mm、トヨタ:SCP90型ヴィッツに搭載される2SZ型1296ccの72.0mm、ホンダ:ZE1型インサイトに搭載されるECA型995ccの72.0mm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 1000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 1000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 1000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 1000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [1000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [1000cc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
6000rpm
63.0mm8.4m/s12.6m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm4.2m/s15km/h
4000rpm8.4m/s30km/h
6000rpm12.6m/s45km/h
8000rpm16.8m/s60km/h
10000rpm21.0m/s76km/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63.0mm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12.6m/sとなり、これは1秒間に12.6メートル(時速にすると45.4km/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8.4m/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13.7m/sとなっています。

参考までにストロークが63.0mmのCG10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4.20m/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)9520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。


CG10DE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
光岡
K11改
2002/12
ビュート
Basic
[E-K11改]
58PS
8.1kgm
-
16.03kg/PS
自然吸気
FF/4AT
セダン
5人乗り

ビュート
[Basic]
2002/12モデル
車両型式E-K11改
最高出力58PS
最大トルク8.1kgm
パワーウェイト16.03kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/4AT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り

その他のCG10型エンジン型式と代表的な車種

CG10DE型
全6車種
日産:マーチ [Mia]
最高出力60PS/最大トルク8.6kgm
2001/04モデル
日産
CG10DE型
全6車種
マーチ
[Mia]
60PS/8.6kgm

光岡製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】