プジョー:XU9J4Z型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1904cc]

ここではプジョーの15DFW7型・405 [MI16-X4|1990/10モデル] に搭載されているXU9J4Z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。

XU9J4Z型の自然吸気エンジン諸元


15DFW7型 405
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-15DFW7型
車名&グレード405
MI16-X4
エンジン型式XU9J4Z
種類直列4気筒
排気量1904cc
内径×行程83.0mm×88.0mm
ボアストローク比1.06
単気筒容積476.1cc
圧縮比9.7
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力150PS/6400rpm
最大トルク17.3kgm/5000rpm

まず基本的な成り立ちとして、XU9型エンジンはボア(内径)83.0mm、ストローク(行程)88.0mm、ボアストローク比1.06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、XU9J4Z型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、1987から発売された初代405 [15DFW型|1989/09]、最も新しい車種は1987から発売された初代405 [15DFW7型|1990/10]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
XU9のエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷120.8PS → 150PS
トルクの変遷17.3kgm → 16.8kgm
リッター馬力78.8PS/L
リッタートルク9.1kgm/L

今回の参考車両である405の直列4気筒1904cc、圧縮比9.7でハイオク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150馬力を、6400回転のとき最大トルク17.3kgm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5000回転での馬力は120.8PS、最高出力が発生する6400回転でのトルクは16.8kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は78.8PS/L、トルクは9.1kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積476.1cc)あたりの馬力は37.5PS、トルクは4.3kgmです。

XU9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[ 7 ]、換算トルクが[ 5 ]の「なかなかの高出力エンジン」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
83.088.01904cc9.71.06
ボアアップによる排気量拡大
83.588.01927cc9.81.05
84.01951cc9.91.05
84.51974cc10.01.04
85.01997cc10.11.04
85.52021cc10.21.03
86.02045cc10.31.02
ストロークアップによる排気量拡大
83.089.01926cc9.81.07
90.01948cc9.91.08
91.01969cc10.01.10
92.01991cc10.11.11
93.02013cc10.21.12

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88.0mmから1mm刻みで93.0mm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。XU9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1.06から1.02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

XU9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]
1951cc
[+47cc]
スバル
FB20型
84.0mm
[+1.0mm]
1951cc
[+47cc]
マツダ
J20A型
84.0mm
[+1.0mm]
1951cc
[+47cc]
ホンダ
B20B型
84.0mm
[+1.0mm]
1951cc
[+47cc]
日産
MR18型
84.0mm
[+1.0mm]
1951cc
[+47cc]
スズキ
J18A型
84.0mm
[+1.0mm]
1951cc
[+47cc]

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
5000rpm
最高出力
6400rpm
88.0mm14.7m/s18.8m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.9m/s21km/h
4000rpm11.7m/s42km/h
6000rpm17.6m/s63km/h
8000rpm23.5m/s85km/h
10000rpm29.3m/s105km/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88.0mm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18.8m/sとなり、これは1秒間に18.8メートル(時速にすると67.7km/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5000回転では14.7m/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20.2m/sとなっています。

参考までにストロークが88.0mmのXU9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5.85m/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)6820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。


XU9J4Z型エンジンを搭載する車種の例

全2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
プジョー
15DFW7
1990/10
405
MI16-X4
[E-15DFW7]
150PS
17.3kgm
-
8.67kg/PS
自然吸気
4WD/5MT
セダン
5人乗り

405
[MI16-X4]
1990/10モデル
車両型式E-15DFW7
最高出力150PS
最大トルク17.3kgm
パワーウェイト8.67kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機4WD/5MT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
プジョー
15DFW
1989/09
405
MI16
[E-15DFW]
150PS
17.3kgm
-
7.80kg/PS
自然吸気
FF/5MT
セダン
5人乗り

405
[MI16]
1989/09モデル
車両型式E-15DFW
最高出力150PS
最大トルク17.3kgm
パワーウェイト7.80kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FF/5MT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り

その他のXU9型エンジン型式と代表的な車種

XU9JAZ型
全4車種
プジョー:205 [GTI]
最高出力120PS/最大トルク15.2kgm
1991/01モデル
プジョー
XU9JAZ型
全4車種
205
[GTI]
120PS/15.2kgm
XU9JI型
全2車種
プジョー:205 [CTI-Cabriolet]
最高出力100PS/最大トルク14.4kgm
1991/01モデル
プジョー
XU9JI型
全2車種
205
[CTI-Cabriolet]
100PS/14.4kgm