マツダ CX-3 ガソリン車(2017年モデル)の走行性能曲線(妄想)

CX-3 のエンジントルク特性のデータ(妄想)を作成したのでついでに走行性能曲線を作成してみた。

まず,CX-3 20S (ガソリン車) 2017年モデルのエンジン諸元を下記に示す。

CX-3 20S SKYACTIV-G 2.0 2017年モデルのエンジン諸元

SKYACTIV-D 2.0 (2017)
形式 PE-VPS型
種類 水冷直列4気筒DOHC 16バルブ
総排気量 (L) 1.997
ボアxストローク (mm) 83.5 x 91.2
圧縮比 14.8
最高出力 109 kw (148 PS)/6,000rpm
最大トルク 192 N m (19.6 kgf m)/2,800rpm

CX-3 20S (AT, FF) のギアレシオは次のとおりである。

1st 3.552
2nd 2.022
3rd 1.452
4th 1.000
5th 0.708
6th 0.599
reverse 3.893
final 4.325

タイヤは TOYOタイヤの 215/50 R18 のスペックから外径(直径) 673 mm として,
そこから外周の長さを 2.11429 m として計算した。

 

CX-3 のガソリンエンジンのトルク/パワー特性


まずは,SKYACTIV-G 2.0 2017モデルのエンジンのトルク特性を載せる(以前,描いた特性そのままなので,2018年モデルも描いているが…)。

CX-3 Engine performance curves (G)
CX-3 Engine performance curves (G)

上記の特性はあくまでもフルスロットル時の特性である。

CX-3 のガソリンエンジンの走行性能曲線


CX-3 20S(ガソリン車)2017年モデルの走行性能曲線(妄想)を示す。

CX-3 20S Automobile performance diagram
CX-3 20S Automobile performance diagram

各ギアの駆動力は,エンジン特性のトルクに当該のギア比と最終減速比(ファイナル)を掛けて,タイヤの半径で割ることで求めた。
走行抵抗は,全幅と全高(最低地上高を引いた値)を掛けて前面投影面積として,Cd値をCX-3と同じ 3.3 にして,空気密度ρ = 1.2 (kg.m^{3}) で空気抵抗を求め,定数分の走行抵抗を 200 (N) とした。
英国版 CX-3 150PS 車(ハイオク仕様)の最高速度が197 km/h 程度らしい.
グラフでは最高速度 198 km/h 程度(5速)になっており(6速だと 184 km/h ぐらい)まぁまぁ,いい感じに妄想できているのではないかと思う。

妄想したグラフによると,5%勾配だと 6速べた踏みで130 km/h ぐらいまでしか加速できないようである。
平坦路(勾配 0 %)で 100 km/h 巡航時は600 N弱の駆動力が必要であり,6速の場合,フルスロットルで 1300 N ぐらいの駆動力になるため,トルクがアクセルの踏み込み量に比例して出ると仮定するとアクセルを4割程度踏み込むことになる。

高速道路を6速で走行時,加速が必要なとき 5速ではなかなか加速しないのは走行曲線からもよくわかる。たいてい4速まで落として加速している(高速でキックダウン時もだいたい4速まで落ちる)。

0-100km 加速性能を見積もる


0 km/h から 100 km/h までの加速性能を見積もってみる。

1速でほぼフルスロットルで加速した場合を考える。
トルコンのすべりや走行抵抗なども考えて平均で7,000 N の駆動力があったとする。
車両重量 1,240 kg に燃料やらドライバーの重量を加えて総重量は 1,350 kg とする。
ここから加速度を求めると,7,000(N) / 1,350(kg) = 5.185 (m/s^2)。
毎秒 5.18 (m/s) の割合で加速することになる。
1 G が 9.8 (m/s^2) なので,0.53 G 程度になる。
1 秒で 18.6 km/h 2秒で 37.2 km/h 3秒で 55.8 km/h という加速になる。
1速は50 km/h を超えるあたりでレブリミットにあたるため,これ以上加速するには,3秒弱程度で2速にシフトアップする必要がる。

50 km/h (6,000 rpm) まで引っ張って,2速にシフトアップしたあとを考える。
2速の平均駆動力を4,000 N とする。
妄想した走行曲線によると,50〜90(km/h)では走行抵抗が300〜500(N)程度あるので,ここでは400(N)とし,加速に使える力は 4,000(N) – 400(N) = 3,600(N) とする。この場合,3,600(N) / 1,350(kg) = 2.667 (m/s^2) の加速度となる。
これは 0.27 G になる。1速の加速度に比べると 5割程度になる。
毎秒 2.963 (m/s),すなわち 9.60 (km/h) の割合での加速になるので,90 km/h まで
2速で加速するとすると 90(km/h) – 50(km/h) = 40 (km/h) を加速するのには,
40 (km/h) / 9.60 (km/h/s) = 4.16秒を要する。

3速の平均駆動力を 3,000 N とする。
妄想の走行曲線によると,90 km/hから100 km/h になると走行抵抗が 500〜600 N 程度になるようなので,ここでは 550 N として,加速に使える力は実質 3,000(N) – 550(N) = 2,450(N) となる。
加速度は 2,450(N) / 1,350(kg) = 1.815(m/s^2),これは 0.18 G 程度である。
速度は 1.815 (m/s) = 6.53 (km/h) であり,90(km/h) から 100(km/h)の 10(km/h) の加速には
10(km/h) / 6.53(km/h/s) = 1.53(sec) を要する。

以上をまとめると,

  • (1速) 0 km/h から 50 km/h まで3.0秒,
  • (2速) 50 km/h から 90 km/h まで 4.2秒,
  • (3速) 90 km/h から 100 km/h まで 1.5秒,

すなわち,0 km/h から 100 km/h まで 8.7秒と見積もることができる。

USのガソリンモデルの 0-60(mph) が 8.6秒,欧州の148PSモデルが0-100km/h を8.6〜8.7秒というテストデータとほぼ近い値を見積もることができた。

ドライブセレクションをsportにしてマニュアルモードで,各ギアの駆動力を感じながら走行すると楽しいかもしれない(笑)

Be a CX-3 Driver!

【関連ページ】

マツダ CX-3 ガソリン車(2017モデルと2018モデル)のエンジン特性(妄想)

マツダ CX-3 ディーゼル車とガソリン車のトルク/パワーカーブ

CX-3 20S(SKYACTIV-G 2.0 ガソリン車)のギアと速度/エンジン回転数

CX-3 XD(SKYACTIV-D 1.5 ディーゼル車,6AT,FF)のギアと速度/エンジン回転数

先日,「CX-3 20S(SKYACTIV-G 2.0 ガソリン車)のギアと速度/エンジン回転数」でガソリン車の各ギアにおける速度とエンジン回転数について書いたが,ディーゼル車乗りの方からディーゼル車のも同様の表を書いてくれと言われたか言われてないかは別にして,とりあえず書いてみた。ディーゼル車は2年ほど前に試乗しただけでどんな感じだったかはよく覚えていないのだが…

CX-3 XD セレクトレバー

ギア比


CX-3のSKYACTIV-D 1.5,6EC-AT,FF車の各ギアの減速比,最終減速比は下記のとおりである.MT車,AWD(4WD)車は減速比,最終減速比が異なる。

1st 3.552
2nd 2.022
3rd 1.452
4th 1.000
5th 0.708
6th 0.599
reverse 3.893
final 3.591

SKYACTIV-G 2.0 搭載車は各ギア比は同じであるが,最終減速比(final)4.325となっている。

タイヤは TOYOタイヤの 215/50 R18 のスペックから外形 673 mm とし,そこから外周の長さ 2.11429 m として計算した。

各ギアでの速度とエンジン回転数


6ATの1速から6速の各ギアにおける速度とエンジン回転数は次の表のようになる。

CX-3 XD 6AT FF 各ギアでのエンジン回転数と速度

また,速度とエンジン回転数の関係のグラフは次のようになる。

CX-3 XD 6AT FFの速度とエンジン回転数

CX-3 搭載のSKYACTIV-D 1.5 エンジンは,270 N m(27.5 kgf m)のMax トルクを1,600 rpm 〜2,500 rpm の回転域で発生する。表では黄緑色の背景色をつけている。この領域を使うと 25 km/h 程で 1st → 2nd,45 km/h ぐらいで 2nd → 3rd,3rd ギアのトルクバンドで 60 km/h を超える速度までカバーできるようである。ディーゼル車であれば,1,000 rpm 付近の低回転域(薄い黄色の辺り)も普通に使えるのだろうか? 街中だと 4th ギア辺りまで,入っても 5th ギアだろうか?

高速道路 100 km/h 巡航は 6thギアで 1,700 rpm 回転程度。回転は低いがきっちりトルクバンドの辺りなので踏み込むだけで 6th ギアホールドのまま加速できそうな感じ?

Be a CX-3 Driver!

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CX-3 20S(SKYACTIV-G 2.0 ガソリン車)のギアと速度/エンジン回転数

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CX-3 20S(SKYACTIV-G 2.0 ガソリン車)のギアと速度/エンジン回転数

以前,CX-3 20S (SKYACTIV-G 2.0 ガソリン車)のスペックが公開される以前に,米国仕様のガソリン車のスペックからエンジン回転数と速度の関係を調べてみたが(「CX-3 20S PROACTIVE(SKYACTIV-G 2.0 ガソリン車)のエンジン回転数と速度」),CX-3 20S を3ヵ月程ドライブしてきて,再び,ギアと速度/エンジン回転数の関係について考えてみる。

CX-3 20S セレクトレバー

ギア比


以前は米国の SKYACTIV-G 2.0 搭載モデルのギア比を元に計算したが,日本仕様6EC-AT車も各ギアの減速比,最終減速比は下記のとおりで米国仕様と同一である。なお,AWD(4WD)車も最終減速比は前後共にFF車と同一である。

1st 3.552
2nd 2.022
3rd 1.452
4th 1.000
5th 0.708
6th 0.599
reverse 3.893
final 4.325

これは,final以外,国内の Axela 20S/25S/15XD,CX-3 XD,Demio XD (FF, AT車)と同じようである。(ちなみに,Axela 20S/25S の final は 3.391,15XDは4.056,CX-3 XDの final は3.591,Demio XD の finalは3.389)同じ SKYACTIV-DRIVE だから当然か。Axela 15S と Demio 13S は各ギアのレシオが変更されているようである。

タイヤは TOYOタイヤの 215/50 R18 のスペックから外形 673 mm とし,そこから外周の長さ 2.11429 m として計算した。

各ギアでの速度とエンジン回転数


6ATの1速から6速の各ギアにおける速度とエンジン回転数は次の表のようになる。

また,速度とエンジン回転数の関係のグラフは次のようになる。

CX-3 20S 6AT 速度とエンジン回転数の関係

街中をゆっくりと走行

アクセルを軽く踏んで街中をゆっくりと走行する際には6ATはだいたい2,000 rpm 程度でシフトアップしていく。17-18 km/h で 1st → 2nd,30 km/h で 2nd → 3rd,40 km/h で 3rd → 4th,50〜60 km/h で 4th → 5th といった感じである。

街中で 6th は 60 km/h 走行時はなんとか使えるといった感じである。

ちょっと踏み込んでの加速

アクセルを踏み込み気味で加速する際や,すこし勾配のある上り坂の場合,3,000 rpm 超えるぐらいまで回転を上げてシフトアップする。25 km/h で 1st → 2nd,45 km/h 辺りで 2nd → 3rd,60 km/h 辺りで 3rd → 4th といった感じである。

SPORTモード

SPORTモードは山坂道でまだ1回ぐらいしか試していないが,上まで引っ張ってくれる。アクセルの踏み込み次第であるが,確か,4,000 rpm 〜 5,000 rpm ぐらいでシフトアップされたと思う。もっと踏めばゼブラゾーン近くまで引っ張るのかもしれないがまだ試せていない(笑)グラフから,1st ギアで引っ張れば 60 km/h ぐらいまでいけそうだ(笑)

2速固定

停止(〜10 km/h)時にマニュアルモードにして,パドル(+)で 2nd ギアをセレクトすれば2速に固定にして発進できる。2速発進すると2速固定のままで街中ぐらいの速度域は走れそうである。エンジンは唸るが… (笑)

実は,街中で結構 2速発進を使っていたりする。マニュアルモードにして2速に入れると i-STOP で停止していたエンジンが始動するので…

高速道路

実は,CX-3が納車されてからいまだに高速道路走行は未体験である。100 km/h 走行時,6thギアで2,000 rpmちょいの回転,5th ギアで 2,400 rpm ぐらい。80 km/h 走行時,6th ギアで 1,600 rpm程度,5th で 1,900 rpm程度のようである。80 km/h 〜 100 km/h でちょっとした勾配であれば 5th/6th の1,600 〜 2,400 rpm で大丈夫そうである。トルクが足りない状況だと 4th ギアまで落として2,700 〜3,400 rpm の回転域(このあたりが CX-3 ガソリン車はトルクが一番でる回転域)のお世話になるだろう。合流等で加速が欲しいときは 2nd ギアで 6,000 rpm まで引っ張れば気持ちいいのかもしれない。

 

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