日産:3B20型NAエンジンの諸元と性能まとめ [直列3気筒 659cc]

ここでは日産のB21A型・デイズ ルークス [S|2014/02モデル] に搭載されている3B20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。

3B20型の自然吸気エンジン諸元


B21A型 デイズ ルークス
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式DBA-B21A型
車名&グレードデイズ ルークス
S
エンジン型式3B20
種類直列3気筒
排気量659cc
内径×行程65.4mm×65.4mm
ボアストローク比1.00
単気筒容積219.7cc
圧縮比10.9
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49PS/6500rpm
最大トルク6.0kgm/5000rpm

まず基本的な成り立ちとして、3B20型エンジンはボア(内径)65.4mm、ストローク(行程)65.4mm、ボアストローク比1.00のスクエア型エンジン(ピストン径とストローク量が同一)です。

排気量と気筒数が同一の場合、ロングストローク型とショートストローク型の美点の良いとこ取り、若しくは欠点の悪いとこ取り、特にこれと言ってどうとも言えないバランス型の万能エンジンとなる素質があります。

数多あるボアとストロークの組み合わせの中で唯一、双方が同じ寸法のときにだけ現れるスクエア型はその存在の希少性こそが最大の魅力であると言えましょう。

このサイトにて登録されている車種のうち、3B20型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、2013/06から発売された初代デイズ [B21W型|2013/06]、最も新しい車種は2014/02から発売された初代デイズ ルークス [B21A型|2014/02]となっており、5車種のNA車が登録されています。

関連ページ
日産:3B20型 ターボ/SCエンジン 諸元と性能まとめ

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
3B20のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷41.9PS → 49PS
トルクの変遷6.0kgm → 5.4kgm
リッター馬力74.4PS/L
リッタートルク9.1kgm/L

今回の参考車両であるデイズ ルークスの直列3気筒659cc、圧縮比10.9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49馬力を、6500回転のとき最大トルク6.0kgm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5000回転での馬力は41.9PS、最高出力が発生する6500回転でのトルクは5.4kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は74.4PS/L、トルクは9.1kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積219.7cc)あたりの馬力は16.3PS、トルクは2.0kgmです。

3B20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。

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
65.465.4659cc10.91.00
ボアアップによる排気量拡大
65.965.4669cc11.00.99
66.4679cc11.20.98
66.9690cc11.40.98
67.4700cc11.50.97
67.9710cc11.70.96
68.4721cc11.80.96
ストロークアップによる排気量拡大
65.466.4669cc11.01.02
67.4679cc11.21.03
68.4689cc11.41.05
69.4699cc11.51.06
70.4709cc11.61.08

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65.4mmから0.5mm刻みで68.4mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の65.4mmから1mm刻みで70.4mm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1.00のスクエア型からショートストローク型へとシフトしていきます。3B20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1.00から0.96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

3B20型エンジンのピストン径65.4mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが7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
E07Z型
66.0mm
[+0.6mm]
671cc
[+12cc]
ホンダ
E07A型
66.0mm
[+0.6mm]
671cc
[+12cc]
三菱
4A31型
66.0mm
[+0.6mm]
671cc
[+12cc]
日産
K6A型
68.0mm
[+2.6mm]
713cc
[+54cc]
ダイハツ
EF型
68.0mm
[+2.6mm]
713cc
[+54cc]
スズキ
K10A型
68.0mm
[+2.6mm]
713cc
[+54cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、ホンダ:JB3型ライフ ダンクに搭載されるE07Z型656ccの66.0mm、ホンダ:PP1型ビートに搭載されるE07A型656ccの66.0mm、三菱:H57A型パジェロ ジュニアに搭載される4A31型1094ccの66.0mm、日産:HB21S型アルト ワ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 軽自動車のエンジン
ピストン径が大きい 軽自動車のエンジン
ストロークが短い 軽自動車のエンジン
ストロークが長い 軽自動車のエンジン
ボアストローク比・昇順 [軽自動車]
ボアストローク比・降順 [軽自動車]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
5000rpm
最高出力
6500rpm
65.4mm10.9m/s14.2m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm4.4m/s16km/h
4000rpm8.7m/s31km/h
6000rpm13.1m/s47km/h
8000rpm17.4m/s63km/h
10000rpm21.8m/s78km/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65.4mm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14.2m/sとなり、これは1秒間に14.2メートル(時速にすると51.1km/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5000回転では10.9m/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15.3m/sとなっています。

参考までにストロークが65.4mmの3B20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4.35m/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)9170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。


3B20型NAエンジンを搭載する車種の例

全5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3B20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
日産
B21A
2014/02
デイズ ルークス
S
[DBA-B21A]
49PS
6.0kgm
26.0km/L
18.78kg/PS
自然吸気
FF/CVT
軽ミニバン
4人乗り

デイズ ルークス
[S]
2014/02モデル
車両型式DBA-B21A
最高出力49PS
最大トルク6.0kgm
JC08モード燃費26.0km/L
パワーウェイト18.78kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/CVT
車体形状&乗車定員軽ミニバン/4人乗り
日産
B21A
2014/02
デイズ ルークス
Highway-Star X
[DBA-B21A]
49PS
6.0kgm
24.6km/L
20.20kg/PS
自然吸気
4WD/CVT
軽ミニバン
4人乗り

デイズ ルークス
[Highway-Star X]
2014/02モデル
車両型式DBA-B21A
最高出力49PS
最大トルク6.0kgm
JC08モード燃費24.6km/L
パワーウェイト20.20kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機4WD/CVT
車体形状&乗車定員軽ミニバン/4人乗り
日産
B21W
2013/06
デイズ
Highway-Star X
[DBA-B21W]
49PS
5.7kgm
29.2km/L
16.94kg/PS
自然吸気
FF/CVT
軽ミニバン
4人乗り

デイズ
[Highway-Star X]
2013/06モデル
車両型式DBA-B21W
最高出力49PS
最大トルク5.7kgm
JC08モード燃費29.2km/L
パワーウェイト16.94kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/CVT
車体形状&乗車定員軽ミニバン/4人乗り
3B20型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全28車種

その他の3B20型エンジン型式と代表的な車種

3B20型
全19車種
三菱:アイ [Vivace]
最高出力52PS/最大トルク5.8kgm
2010/08モデル
三菱
3B20型
全19車種
アイ
[Vivace]
52PS/5.8kgm

日産製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】