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

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)

5月ぐらいに2018年型のCX-3がリリースされたわけだが,新型ではガソリン車もエンジンに改良がはいり微妙にパフォーマンスアップが図られている。
基本的には大きな変化はないのだが,最大トルクと最高出力がアップされている。
具体的には,最大トルクが +3 (Nm),最高出力が +1(kW) (+2 (ps)) である。

まず,新旧のガソリン車のエンジン諸元を下記に示す。

CX-3 20S SKYACTIV-G 2.0 2018モデルと2017モデルのエンジン諸元

SKYACTIV-G 2.0 (2018) SKYACTIV-D 2.0 (2017)
形式 PE-VPS型 PE-VPS型
種類 水冷直列4気筒DOHC 16バルブ 水冷直列4気筒DOHC 16バルブ
総排気量 (L) 1.997 1.997
ボアxストローク (mm) 83.5 x 91.2 83.5 x 91.2
圧縮比 14.8 14.8
最高出力 110 kw (150 PS)/6,000rpm 109 kw (148 PS)/6,000rpm
最大トルク 195 N m (19.9 kgf m)/2,800rpm 192 N m (19.6 kgf m)/2,800rpm

 

CX-3 のガソリンエンジンのトルク/パワー特性


SKYACTIV-G 2.0 2017モデルの特性カーブを元に2018モデルの特性カーブを(想像して)描いてみた。最大トルクが向上した分,全域で(適当に)トクルの値を高め,最高出力と辻褄があうようにしてみた。ディーゼルエンジンの排気量アップに比べるとその差はわずかである。

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ので,2018の改良が大幅なパフォーマンス向上には見えないが,トルクアップによりフルスロットルに至らない負荷がより低い領域でも余裕があり実用燃費向上になっているのかもしれないが,体感でわかるほどの差はないだろう(と思われる)。

最近はよく,ドライブセレクションをsportにしてマニュアルモードで走行することが多いのだが,1stギアで加速していると,2,500 rpm ぐらいから(決して心地よいサウンドというわけではないが)エンジンの豪快な音とともに車速が高まる。エンジン回転数の上昇とリンクして速度が上がっていくのは元CVT車乗りとしては気持ちがいい。

加速が欲しいときや定速走行時でも少し勾配のあるところになりトルク不足を感じると,パドルシフトで積極的に低いギアを使っている。ディーゼル車だとアクセル踏み込むだけですむのだろうけど(笑)

国内にCX-3 のガソリン車が登場した際に(海外モデルの排気量そのままで)2 L だったときは,アクセラの 1.5 L エンジンでも良かったのになと一瞬思ったが,2 Lエンジンで正解だったと個人的には思う。1.5 L エンジンだと特に低速トルクが足りないと頻繁に感じていたかもしれない。2 L でももう少し欲しいと思うぐらいなので… SKYACTIV-G 2.0 よりも SKYACTIV-G 1.5 のほうが回して楽しいエンジンとの評価をよく耳にするけど…

Be a CX-3 Driver!

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マツダ CX-3 ディーゼル車 1.8L と 1.5L 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

 

マツダ CX-3 ディーゼル車 1.8L と 1.5L のエンジン特性(妄想)

5月ぐらいに2018年型のCX-3がリリースされたわけだが,新型はディーゼルエンジンが従来の1.5Lから1.8Lへと排気量アップされた。排気量アップで大幅なパフォーマンス向上というわけではなく,マツダは「ライトサイジング」と言っており,欧州の排ガス規制への対応が主目的のようである。高負荷になると急激にNOx 排出量が増えるそうで,排気量を増やすことで対応できる負荷を高くすることで高負荷領域でのNOx 排出量増加を避ける必要があったらしい。

まず,新旧のディーゼル車のエンジン諸元を下記に示す.

CX-3 XD (SKYACTIV-D 1.8 と SKYACTIV-D 1.5) のエンジン諸元

SKYACTIV-D 1.8 SKYACTIV-D 1.5
形式 S8-DPTS型 S5-DPTS型
種類 水冷直列4気筒DOHC 16バルブ 直噴ターボ 水冷直列4気筒DOHC 16バルブ 直噴ターボ
総排気量 (L) 1.756 1.498
ボアxストローク (mm) 79.0 x 89.6 76.0 x 82.6
圧縮比 14.8 14.8
最高出力 85 kw (116 PS)/4,000rpm 77 kw (105 PS)/4,000rpm
最大トルク 270 N m (27.5 kgf m)/1,600-2,600rpm 270 N m (27.5 kgf m)/1,600-2,500rpm

 

CX-3 のディーゼルエンジンのトルク/パワー特性


SKYACTIV-D 1.5 の特性カーブを元に D 1.8 の特性カーブを(想像して)描いてみた。最高トルク自体は 270 N m で変わらないものの,最高トルクを発生する回転数が D 1.5 の 1,600-2,500 rpm から 1,600-2,600 rpm と高回転側に 100 rpm ほど伸びている。最高出力を発生する4,000 rpm あたりのトルクを求めて(203 N mぐらい)そこへ向かった適当なトルクカーブを作り,トルクを元にパワーカーブを描いた。1,600 rpmより下のトルクカーブは適当である。

CX-3 XD Engine performance curves
CX-3 XD Engine performance curves

2,500 rpm より下の低回転領域は,D 1.5 でも太いトルクでこのクラスの車両にしては申し分ないスペックだと思う。D 1.8 では,排気量アップに伴う大幅なパフォーマンスアップはないとは言っても,2,500 rpm より上の回転域でのトルクアップと,それに伴う馬力アップが図られている(と思われる)。

4,000 rpm ぐらいまでシフトダウンなしでアクセル踏み込むだけでグイグイ加速していくのではないだろうか?(自分のはガソリン車なので,こんな高トルクの車両はあまり経験していない…)

Be a CX-3 Driver!

【関連ページ】

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