日産:CA18DE型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1809cc]

ここでは日産のS13型・シルビア [Q’s|1990/02モデル] に搭載されているCA18DE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。

CA18DE型の自然吸気エンジン諸元


S13型 シルビア
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-S13型
車名&グレードシルビア
Q’s
エンジン型式CA18DE
種類直列4気筒
排気量1809cc
内径×行程83.0mm×83.6mm
ボアストローク比1.01
単気筒容積452.3cc
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135PS/6400rpm
最大トルク16.2kgm/5200rpm

まず基本的な成り立ちとして、CA18型エンジンはボア(内径)83.0mm、ストローク(行程)83.6mm、ボアストローク比1.01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、厳密に言えばボアとストロークが全くの同一でなければスクエア型を名乗ることは許されませんが、ここまでボアストローク比が1に近いのであれば「もうスクエア型にしてあげても良いじゃない!」という気もします。

これらのエンジンはショートストローク型、或いはロングストローク型の風味を残しつつ、その実はスクエア型に限りなく近い特性を持ちます。「やっぱこう、どうせなら低回転で粘って高回転でキレ
(省略されました・・全てを読むには ここ を押してください)

このサイトにてCA18DE型の自然吸気エンジンを搭載している車種は、1988/05から発売された5代目シルビア [S13型|1990/02]となっており、NA車は2車種、ターボ/SC車は0車種の全2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
CA18のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷117.6PS → 135PS
トルクの変遷16.2kgm → 15.1kgm
リッター馬力74.6PS/L
リッタートルク9.0kgm/L

今回の参考車両であるシルビアの直列4気筒1809cc、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、6400回転のとき最高出力135馬力を、6400回転のとき最大トルク16.2kgm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5200回転での馬力は117.6PS、最高出力が発生する6400回転でのトルクは15.1kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は74.6PS/L、トルクは9.0kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積452.3cc)あたりの馬力は33.8PS、トルクは4.0kgmです。

CA18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[ 4 ]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。

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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
83.083.61809cc9.51.01
ボアアップによる排気量拡大
83.583.61831cc9.61.00
84.01853cc9.71.00
84.51875cc9.80.99
85.01897cc9.90.98
85.51920cc10.00.98
86.01942cc10.10.97
ストロークアップによる排気量拡大
83.084.61831cc9.61.02
85.61853cc9.71.03
86.61874cc9.81.04
87.61896cc9.91.06
88.61917cc10.01.07

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83.0mmから0.5mm刻みで86.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の83.6mmから1mm刻みで88.6mm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。CA18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1.01から0.97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

CA18型エンジンのピストン径83.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが52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
MR20型
84.0mm
[+1.0mm]
1853cc
[+44cc]
スバル
FB20型
84.0mm
[+1.0mm]
1853cc
[+44cc]
マツダ
J20A型
84.0mm
[+1.0mm]
1853cc
[+44cc]
ホンダ
B20B型
84.0mm
[+1.0mm]
1853cc
[+44cc]
日産
MR18型
84.0mm
[+1.0mm]
1853cc
[+44cc]
スズキ
J18A型
84.0mm
[+1.0mm]
1853cc
[+44cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:CC25型ランディに搭載されるMR20型1997ccの84.0mm、スバル:GT7型XVに搭載されるFB20型1995ccの84.0mm、マツダ:TF52W型プロシード レバンテに搭載されるJ20A型1995ccの84.0mm、ホンダ:RD1型CR-Vに搭載されるB20B型1972ccの84.0mm、日産:JC11型ティーダに搭載されるMR18型1797ccの84.0mm、スズキ:GC41W型カルタス クレセントワゴンに搭載されるJ18A型1839ccの84.0mm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 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
5200rpm
最高出力
6400rpm
83.6mm14.5m/s17.8m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.6m/s20km/h
4000rpm11.1m/s40km/h
6000rpm16.7m/s60km/h
8000rpm22.3m/s80km/h
10000rpm27.9m/s100km/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83.6mmのエンジンが最高出力を発生する6400回転での平均ピストンスピードは17.8m/sとなり、これは1秒間に17.8メートル(時速にすると64.1km/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5200回転では14.5m/s、最高出力が発生する6400回転より500回転高い6900回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は19.2m/sとなっています。

参考までにストロークが83.6mmのCA18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5.57m/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)7180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。


CA18DE型エンジンを搭載する車種の例

全2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CA18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
S13
1990/02
シルビア
Q’s
[E-S13]
135PS
16.2kgm
11.6km/L
8.22kg/PS
自然吸気
FR/5MT
クーペ
4人乗り

シルビア
[Q’s]
1990/02モデル
車両型式E-S13
最高出力135PS
最大トルク16.2kgm
10-15モード燃費11.6km/L
パワーウェイト8.22kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/5MT
車体形状&乗車定員クーペ/4人乗り
日産
S13
1990/02
シルビア
Q’s
[E-S13]
135PS
16.2kgm
9.8km/L
8.37kg/PS
自然吸気
FR/4AT
クーペ
4人乗り

シルビア
[Q’s]
1990/02モデル
車両型式E-S13
最高出力135PS
最大トルク16.2kgm
10-15モード燃費9.8km/L
パワーウェイト8.37kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/4AT
車体形状&乗車定員クーペ/4人乗り
CA18型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全11車種

その他のCA18型エンジン型式と代表的な車種

CA18DET型
全7車種
日産:シルビア [K’s]
最高出力175PS/最大トルク23.0kgm
1990/02モデル
日産
CA18DET型
全7車種
シルビア
[K’s]
175PS/23.0kgm
CA18I型
全2車種
日産:スカイライン セダン [GXi type-X]
最高出力91PS/最大トルク14.5kgm
1992/11モデル
日産
CA18I型
全2車種
スカイライン セダン
[GXi type-X]
91PS/14.5kgm

日産製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】