オペル:Z16型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1597cc]

ここではオペルのX01Z16型・メリーバ [1.6-Sport|2004/11モデル] に搭載されているZ16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。

Z16型の自然吸気エンジン諸元


X01Z16型 メリーバ
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式TA-X01Z16型
車名&グレードメリーバ
1.6-Sport
エンジン型式Z16
種類直列4気筒
排気量1597cc
内径×行程79.0mm×81.5mm
ボアストローク比1.03
単気筒容積399.5cc
圧縮比10.5
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力100PS/6000rpm
最大トルク15.3kgm/3600rpm

まず基本的な成り立ちとして、Z16型エンジンはボア(内径)79.0mm、ストローク(行程)81.5mm、ボアストローク比1.03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、Z16型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、1998/07から発売された2代目アストラ [XK161型|2002/12]、最も新しい車種は2004/03から発売された2代目メリーバ [X01Z16型|2004/11]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
Z16のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷76.9PS → 100PS
トルクの変遷15.3kgm → 11.9kgm
リッター馬力62.62PS/L
リッタートルク9.6kgm/L

今回の参考車両であるメリーバの直列4気筒1597cc、圧縮比10.5でハイオク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100馬力を、6000回転のとき最大トルク15.3kgm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76.9PS、最高出力が発生する6000回転でのトルクは11.9kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は62.62PS/L、トルクは9.6kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積399.5cc)あたりの馬力は25.0PS、トルクは3.8kgmです。

Z16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[ 4 ]、換算トルクが[ 6 ]の「やや控えめな出力のエンジン」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
79.081.51597cc10.51.03
ボアアップによる排気量拡大
79.581.51618cc10.61.03
80.01639cc10.71.02
80.51659cc10.91.01
81.01680cc11.01.01
81.51701cc11.11.00
82.01722cc11.20.99
ストロークアップによる排気量拡大
79.082.51618cc10.61.04
83.51637cc10.71.06
84.51657cc10.81.07
85.51676cc11.01.08
86.51696cc11.11.09

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79.0mmから0.5mm刻みで82.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の81.5mmから1mm刻みで86.5mm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。Z16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1.03から0.99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

Z16型エンジンのピストン径79.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが36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
MRA8型
79.7mm
[+0.7mm]
1626cc
[+29cc]
日産
QG18型
80.0mm
[+1.0mm]
1639cc
[+42cc]
いすゞ
4XE1型
80.0mm
[+1.0mm]
1639cc
[+42cc]
いすゞ
4XF1型
80.0mm
[+1.0mm]
1639cc
[+42cc]
レクサス
2ZR型
80.5mm
[+1.5mm]
1659cc
[+62cc]
トヨタ
3ZR型
80.5mm
[+1.5mm]
1659cc
[+62cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:TB17型シルフィに搭載されるMRA8型1798ccの79.7mm、日産:QP12型プリメーラに搭載されるQG18型1769ccの80.0mm、いすゞ:JT191F型ジェミニに搭載される4XE1型1588ccの80.0mm、いすゞ:JT221F型ピアッツァに搭載される4XF1型1809ccの80.0mm、レクサス:NSP131型ヴォクシーに搭載される2ZR型1797ccの80.5mm、トヨタ:ZRR70W型ヴォクシーに搭載される3ZR型1986ccの80.5mm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 1800ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 1800ccクラスのエンジン
ストロークが短い 1800ccクラスのエンジン
ストロークが長い 1800ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [1800ccクラス]
ボアストローク比・降順 [1800cc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
6000rpm
81.5mm9.8m/s16.3m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.4m/s19km/h
4000rpm10.9m/s39km/h
6000rpm16.3m/s59km/h
8000rpm21.7m/s78km/h
10000rpm27.2m/s98km/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81.5mm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16.3m/sとなり、これは1秒間に16.3メートル(時速にすると58.7km/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9.8m/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17.7m/sとなっています。

参考までにストロークが81.5mmのZ16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5.45m/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)7360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。


Z16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
オペル
X01Z16
2004/11
メリーバ
1.6-Sport
[TA-X01Z16]
100PS
15.3kgm
12.0km/L
13.200kg/PS
自然吸気
FF/5AT
ミニバン
5人乗り
車両型式:TA-X01Z16

メリーバ
[1.6-Sport]
2004/11モデル
最高出力100PS
最大トルク15.3kgm
10-15モード燃費12.0km/L
吸気方式自然吸気
車体構成5人乗りミニバン
FF/5AT
オペル
XK161
2004/04
アストラ
Wagon-LS
[TA-XK161]
100PS
15.3kgm
13.0km/L
12.200kg/PS
自然吸気
FF/4AT
ワゴン
5人乗り
車両型式:TA-XK161

アストラ
[Wagon-LS]
2004/04モデル
最高出力100PS
最大トルク15.3kgm
10-15モード燃費13.0km/L
吸気方式自然吸気
車体構成5人乗りワゴン
FF/4AT
オペル
XK161
2002/12
アストラ
LS
[TA-XK161]
100PS
15.3kgm
13.0km/L
11.700kg/PS
自然吸気
FF/4AT
ハッチバック
5人乗り
車両型式:TA-XK161

アストラ
[LS]
2002/12モデル
最高出力100PS
最大トルク15.3kgm
10-15モード燃費13.0km/L
吸気方式自然吸気
車体構成5人乗りハッチバック
FF/4AT

オペル製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】