日産:CR12DE型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1240cc]

ここでは日産のAK12型・マーチ [12SR|2008/10モデル] に搭載されているCR12DE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。

CR12DE型の自然吸気エンジン諸元


AK12型 マーチ
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式DBA-AK12型
車名&グレードマーチ
12SR
エンジン型式CR12DE
種類直列4気筒
排気量1240cc
内径×行程71.0mm×78.3mm
ボアストローク比1.10
単気筒容積310.0cc
圧縮比11.5
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力110PS/6900rpm
最大トルク13.7kgm/3600rpm

まず基本的な成り立ちとして、CR12型エンジンはボア(内径)71.0mm、ストローク(行程)78.3mm、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、CR12DE型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、2002/03から発売された3代目マーチ [AK12型|2008/10]、最も新しい車種は2002/03から発売された3代目マーチ [AK12型|2009/05]となっており、NA車は3車種、ターボ/SC車は0車種の全3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
CR12のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷68.9PS → 110PS
トルクの変遷13.7kgm → 11.4kgm
リッター馬力88.7PS/L
リッタートルク11.1kgm/L

今回の参考車両であるマーチの直列4気筒1240cc、圧縮比11.5でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6900回転のとき最高出力110馬力を、6900回転のとき最大トルク13.7kgm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3600回転での馬力は68.9PS、最高出力が発生する6900回転でのトルクは11.4kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は88.7PS/L、トルクは11.1kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積310.0cc)あたりの馬力は27.5PS、トルクは3.4kgmです。

CR12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[ 8 ]、換算トルクが[ 10 ]の「結構な高出力エンジン」にカテゴライズされます。

ちなみに、CR12DE型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AK12型マーチの110PS/13.7kgm、最も小さかったのはAK12型マーチの90PS/12.3kgm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
71.078.31240cc11.51.10
ボアアップによる排気量拡大
71.578.31258cc11.61.10
72.01275cc11.81.09
72.51293cc11.91.08
73.01311cc12.11.07
73.51329cc12.31.07
74.01347cc12.41.06
ストロークアップによる排気量拡大
71.079.31256cc11.61.12
80.31272cc11.81.13
81.31287cc11.91.15
82.31303cc12.11.16
83.31319cc12.21.17

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78.3mmから1mm刻みで83.3mm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。CR12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

CR12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]
1275cc
[+35cc]
日産
CGA3型
72.0mm
[+1.0mm]
1275cc
[+35cc]
トヨタ
3SZ型
72.0mm
[+1.0mm]
1275cc
[+35cc]
トヨタ
EJ型
72.0mm
[+1.0mm]
1275cc
[+35cc]
トヨタ
2SZ型
72.0mm
[+1.0mm]
1275cc
[+35cc]
ホンダ
ECA型
72.0mm
[+1.0mm]
1275cc
[+35cc]

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:AZ10型キューブに搭載されるCGA3型1348cc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:M100A型ミラジーノ1000に搭載されるEJ型989cc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 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
3600rpm
最高出力
6900rpm
78.3mm9.4m/s18.0m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.2m/s19km/h
4000rpm10.4m/s37km/h
6000rpm15.7m/s57km/h
8000rpm20.9m/s75km/h
10000rpm26.1m/s94km/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78.3mmのエンジンが最高出力を発生する6900回転での平均ピストンスピードは18.0m/sとなり、これは1秒間に18.0メートル(時速にすると64.8km/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3600回転では9.4m/s、最高出力が発生する6900回転より500回転高い7400回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は19.3m/sとなっています。

参考までにストロークが78.3mmのCR12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5.23m/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)7660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。


CR12DE型エンジンを搭載する車種の例

全3車種を最高出力が大きいものから順に表示しています。

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
AK12
2008/10
マーチ
12SR
[DBA-AK12]
110PS
13.7kgm
-
8.73kg/PS
自然吸気
FF/5MT
ハッチバック
5人乗り

マーチ
[12SR]
2008/10モデル
車両型式DBA-AK12
最高出力110PS
最大トルク13.7kgm
パワーウェイト8.73kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/5MT
車体形状&乗車定員ハッチバック/5人乗り
日産
AK12
2009/05
マーチ
12S
[DBA-AK12]
90PS
12.3kgm
21.0km/L
10.33kg/PS
自然吸気
FF/5MT
ハッチバック
5人乗り

マーチ
[12S]
2009/05モデル
車両型式DBA-AK12
最高出力90PS
最大トルク12.3kgm
10-15モード燃費21.0km/L
パワーウェイト10.33kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/5MT
車体形状&乗車定員ハッチバック/5人乗り
日産
AK12
2009/05
マーチ
12B
[DBA-AK12]
90PS
12.3kgm
19.0km/L
10.56kg/PS
自然吸気
FF/4AT
ハッチバック
5人乗り

マーチ
[12B]
2009/05モデル
車両型式DBA-AK12
最高出力90PS
最大トルク12.3kgm
10-15モード燃費19.0km/L
パワーウェイト10.56kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/4AT
車体形状&乗車定員ハッチバック/5人乗り

その他のCR12型エンジン型式と代表的な車種

CR12DE型
全2車種
光岡:ビュート [12ST]
最高出力90PS/最大トルク12.3kgm
2011/04モデル
光岡
CR12DE型
全2車種
ビュート
[12ST]
90PS/12.3kgm

日産製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】