マーチの日産エンジン・MA09ERT・マーチスーパーターボ・マーチR・解説記事に関するカスタム事例

ダブルチャージクラブオリジナル記事再録、
日産マーチR/マーチスーパーターボに搭載のMA09ERT エンジンについて。

MA09ERTエンジンは
日産自動車が製造したレシプロエンジンの名称。
日本の自動車史上稀にみられる複合直列過給機システム
(ダブルチャージ)を採用した量産エンジンである。

1 概要
2 緒元
3 排ガス浄化装置、仕様覧
4 解説
5 過給作動各説明
6 補足

－概要ー
日産マーチターボK10ETに搭載された
MA10ET型ターボチャージャーエンジンを
ベースにスーパーチャージャーを追加することにより、
動力性能と全域高レスポンスの向上を図ったエンジン。
スーパーチャージャーは、ターボチャージャーの
働かない低回転域でのレスポンスと出力を向上し、
高回転域では、ターボチャージャー
（インタークーラー付）が出力の向上を図った。

成り立ちは競技用エンジンで、
始めは日産マーチターボのレース用車両に搭載（プロトタイプ）
その後、1988年登場の競技専用市販車
日産・マーチR(EK10FR型)に搭載。主にラリー競技で活躍。

1989年、追加登場のマーチRのGT普及版でもある
マーチスーパーターボに搭載された。
このエンジンの排気量、930ccは、
モータースポーツ競技のクラスレギュレーションに
合わせグループAの1600cc以下のクラスとなるように
過給機付エンジンの排気量換算係数、
1.7を考慮してストックの987ccから930㏄へ変更した。
全日本ラリー選手権では規定の過給機係数×1.4で
1600cc未満クラス、Bクラスでエントリー出来るようにしてある。

－主要緒元－
エンジン仕様 : MA09ERT型
空冷インタークーラー水冷直列4気筒エンジン
総排気量 : 930㏄、
燃料室形状 : 半球形
弁機構 : OHC
シリンダー内径×行程 : 66.0×68.0
圧縮比 : 7.7
圧縮圧力(kg/cm)（rpm) : 10･7/350
最高出力（ネット）(ps/rpm) : 110/6400
最大トルク（ネット）(kgm/rpm) : 13.3/4800
燃料消費率（ネット）(g/ps･h)/(rpm) : 255/1200
寸法〔長さ×幅×高さ〕(mm) : 705×575×680、
整備重量(kg) :M/T 約111kg（MT車）
弁開閉時期・吸気開[上死点前](度)11
　　　　　・吸気閉[下死点後](度)57
　　　　　・排気開[下死点前](度)51
　　　　　・排気閉[上死点後](度)17
弁隙間・吸気[温間](mm)0.25
　　　・排気[温間](mm)0.30

アイドル回転数(rpm)M/T750、A/T850
点火時期/　　・バキュウムカット時(BTDC゜/rpm)－
アイドル回転数・通常時(BTDC゜/rpm)M/T15/750
(↑バキュウム進角無し)　　　　　　　A/T15/850

整備目標値
アイドルCO、HC濃度(%)(ppm)－
アイドルCO、HC濃度(%)(ppm)0･1以下/50以下

エンジンオイル[工場出荷時]
標準/寒冷地仕様、7･5W-30(ターボ専用SF級)
(※サービス上、推奨オイルはターボX7.5W-30(SG級)
・使用エンジンオイルについて
7･5W-30(ターボ専用SF級)
　　　　　注、R発売当時
7･5W-30(ターボ専用SG級)
　　　　　注、スーパーターボ発売当時

オイルパン容量[Hレベル](L)3･0
オイルフィルター容量(L)約0･2
SCオイル容量[Hレベル](L)約110
※スーパーチャージャーオイル工場出荷時、
　　　　　NOKクリューバ製シンテソMT１50
冷却水全容量(L)約4

－排ガス浄化装置、仕様覧－
燃料供給装置:ニッサンECCS
始動補助装置：バイメタル式エアーレギュレーター
吸気加熱方式：温水加熱
点火装置　　：無接点式
CO、HC(NOx)低減装置：
・触媒種類、三元(モノリス)
・触媒コンバーターサイズ(容量L)、直付(0･5)
減速時排気ガス減少装置：フェールカット装置
空燃比制御装置：
Ｏ2センサー＋ECCSコントロールユニット
点火時期制御装置/進角制御：電子式
排気温度警報装置(設定温度℃)：ヒューズ式(940)
燃料蒸発(エバポ)ガス抑止装置：キャニスター式
ブローバイガス還元装置：クローズ式

－エンジン本体系寸法－
・シリンダーブロック高さ
　(クランクシャフト中心より)　　　 H(mm)177
・シリンダーブロック全長　　　　　Lb(mm)360
・ボア間ピッチ　　　　　　　　　　 P(mm)79
・シリンダーボア径　　　　　　　　 D(mm)66
・ストローク　　　　　　　　　　　 S(mm)34
・クランクシャフト ジャーナル径 　bj(mm)45
・クランクシャフト ピン径　　　 　db(mm)40
・クランクシャフト 全長　　　　　　L(mm)398
・ピストンコンプレッション ハイト C(mm)26.5
・ コンロッド中心間距離　　　　　 Lc(mm)114･5
・シリンダーライナー肉厚　　　　　　　　　3･5

・ピストン/ピストンピン
スカート外径(基準径)　(mm)65.967
高さ　　　　　　　　　(mm)51
コンプレッションハイト(mm)26.5
冠部凸(凹)高さ　　　　(mm)4.0
冠部凸凹容積　　　　　(mm)17.5
材質　　　　　　　　　アルミ合金
ピン長さ　　　　　　　(mm)58
外径　　　　　　　　　(mm)17.5
ピンとコンロッドの嵌合方式：プレスフィット

・ピストンとシリンダーブロックの選択組み付け
ピストンクリアランス確保の為、工場出荷時は、
シリンダーボアを各3グレードで選択している。

・ピストンリング
トップ　　　B×T　　(mm)1.5×2.5
　　　　外周形状　　バレルフォース
　　　　表面処理　　窒化処理
セカンド　　B×T　　(mm)1.5×2.9
　　　　外周形状　　テーパー
　　　　表面処理　　クロムメッキ
オイル　　　B×T　　(mm)2.8×2.8

コンロッド/コンロッドベアリング
コンロッド中心間距離(L)(mm)14.5
　　　　　大端部径　(D)(mm)43
　　　　　小端部径　(b)(mm)17.5
　　　　　　(プッシュ内径)
　　　　　大端部幅　(B)(mm)20.0
　　　　　小端部幅　(b)(mm)20.0
ベアリング内径　　　　 (mm)40
　　　　　幅　　　　　 (mm)17
ボルト　　ネジサイズ　 (M8)
　　　　　首下長さ　　 (mm)44
ASSY　　　重量　　　　(gr)約390
ピストンピンのかん合方式：プレスフィット

・クランクシャフト仕様
全長　　　　　 L(mm)398・7
ピン径　　　　dp(mm)40
ジャーナル径　dj(mm)45
ストローク　　 S(mm)34

・バルブ、バルブガイド及びバルブシート
　　　　　　インテークバルブ/エキゾーストバルブ
バルブ径(mm)　φ35　　　　　　φ30
ステム径(mm)　φ7　　　　　　　φ7

・バルブスプリング
　　　　　　　　インテーク/エキゾースト
線径(mm)　　　　　3.8　　　　3.8
コイル平均度(mm)　23.8　　　23.8
取付荷重(kg)　　　16.5　　　16.5
自由長(mm)　　　　40.6　　　40.6

・オイルポンプ、トロコイドタイプの採用
エンジン
(オイルポンプ)回転数(rpm)　750　1000　3000
吐出圧　　　　　 (kg/c㎡)　約2　約3　約4
レギュレーターバルブ開弁圧(kg/c㎡)　3.5～4.0

・ターボチャージャー関連
型式、　　　　　　HT10
A/R、　　 　　　　0.83
最大過給圧(mmHg)、約700
・スイングバルブ
　コントローラー開弁圧(mmHg)約760

注、異常過給圧上昇の場合は
フェールカットを行うシステムを採用。

　・メインベアリングキャップ、メインベアリング
キャップは一体で連結する方式とし剛性をたかめた。
・メインベアリングは
クランクジャーナルオイルクリアランス確保の為
工場出荷時はシリンダーブロックハウジングの
内径とクランクジャーナルの内径の組み合わせにより
6種類の厚みの中からベアリングを
選択組み付け方式となる。

・クランププーリー
1段目、アイドラープリー又はエアコンを介して
オルターネーター(ポリV4山)825㎜(ポリV3山)770㎜
2段目、スーパーチャージャー駆動(ポリV4山)745㎜

・カムシャフト仕様
部位　　　　インテーク/エキゾースト
作動角(度)　　　　62/62
カムリフト量(㎜) 5.5/5.6
中心角(度)　　　　23/17
オーバーラップ(度)　28

・タイミングベルト、スプロケット仕様
カム スプロケット歯数、36
ウォーターポンプ スプロケット歯数、19
クランク スプロケット歯数18
ベルトテンショナー方式 スプリング式
ベルトテンショナー外径(㎜)Φ50.2
タイミングベルト歯数　91

－解説－
基本構造はMA10ETと同じ水冷直列4気筒OHC、
V型弁配置クロスフロー吸排気ポート、半球型燃焼室。
燃料噴射システムはシーケンシャルインジェクション。
最大の特徴はその過給システムにある。
スーパーチャージャー(2葉のルーツタイプ)＋ターボチャージャー(HT10)の
「ダブルチャージ」。
この複合過給機システムは市販車として日本初である。
低回転域から高回転域まで全域にわたり、高トルク、
ハイレスポンスが得られる究極の過給システムといえる。
即ち、TCが効きにくい低回転域で主にSCが過給、
低速トルクとレスポンスを向上させタイムラグなしの
加速性能を引きだす。一方、TCは高回転域での過給を受け持ち
ハイトルクとハイパワーをもたらす。
この両者はバイパス制御弁によって滑らかに繋がり、過給効果を最大に発揮。
圧倒的な動力性能でドライバーを魅力する。
最高出力110ps/6400rpm（NET値)、最大トルク13・3kgm/4800rpm。
リッター当たり出力は実に118psをマークする。
またパワーウエイトレシオ
(車重÷出力での数値でその数値が小さい程、
高い高性能車。スポーツカータイプで
約8・0くらい)は7.0(STの5MTフロア車。Rは6.72)。

－複合過給形式の吸入空気経路について－

・スーパーチャージャー作動時
エアークリーナー→ターボチャージャー→スーパーチャージャー
→インタークーラー→スロットルチャンバー

・スーパーチャージャー非作動時、
エアークリーナー→ターボチャージャー
→バイパスコントロールバルブ→インタークーラー→スロットルチャンバー

－複合過給(直列装着)作動概要 －
高回転域→電磁クラッチによる作動停止
→バイパスコントロールバルブ
(過給圧制御と共にsc停止時には全開、吸入空気抵抗低減)
→インターク－ラー→T/C

－MA09ERTの過給作動説明(概念)－

スーパーチャージャー(SC)
1、運転条件
2、作動　
3、電磁クラッチ　
4、バイパスコントロールバルブ　
5、作動説明　
6、各ソノレイド作動説明

(A)バキュームタンクソノレイド
(B)バキュームコントロールソレノイド
(C)バイパスコントロールソレノイド
(D)ストッパーソレノイド

1、アクセルペダルの踏み込みが少ない。
　低速・軽負荷域(吸入負圧約－200Hg以下)
2、非作動
3、OFF
4、全開
5、・バイパスコントロールバルブの高圧室は
　　低圧室より圧力が高く差圧は200mmHg以下となるので
バイパスコントロールが全開となる。
　・吸入空気はSCをバイパスしてエンジンへ送り込まれる。
6、(A)バキュームタンクソノレイド、ON
　 (B)バキュームコントロールソレノイド、OFF
　 (C)バイパスコントロールソレノイド、ON
　 (D)ストッパーソレノイド、ON

1、アクセルペダルを踏み込み過給を必要とする場合、
加速、高負荷域等(吸入負圧約－200mmHG以上)
2、作動
3、ON　(※SC電磁クラッチON条件)
4、閉→全開
5、・スロットルバルブ前後差圧が小さくなると、
　バイパスコントロールバルブは閉の方向へ動き、
SCによる過給は高まる。
(スロットルバルブ前後差 圧50mmHg以下で全閉となる)
経過中作動、アクセルペダルを戻してスロットル
バルブ前後差圧が大きくなるとバイパスコントロールバルブは
開の方向へ働き、SCによる過給を低くする。
　　(スロットルバルブ前後差圧200mmHGで全開)
　・過給圧がバキュームコントロールバルブの
設定圧を越えた時、(大気通路゛閉″)には、
バキュームコントロールバルブが作動し、低圧室の
作動を下げるので差圧が大きくなり、
　　バイパスコントロールは開の方向へ動き、
SCの過給を低くし設定圧を越えない様にする。

6、(A)バキュームタンクソノレイド　ON→ON→ON、
　 (B)バキュームコントロールソレノイド　OFF→OFF→ON、
　 (C)バイパスコントロールソレノイド　ON→ON→ON、
　 (D)ストッパーソレノイド　　　　　　ON→ON→ON、

1、高回転域(エンジン4000rpm以上)2、非作動
3、OFF
4、全開
5、バイパスコントロールバルブを全開とし
　ターボチャージャーのみの過給とする。
6、(A)バキュームタンクソノレイドON、
　 (B)バキュームコントロールソレノイドON、
　 (C)バイパスコントロールソレノイドOFF、
　 (D)ストッパーソレノイド　ON、

1、エンジン始動時
2、非作動
3、OFF
4、全開
5、・バキュームタンクからの負圧を
バイパスコントロールの低圧室に加え、
パイパスコントロールバルブを開く。　
　・始動時の一定時間ストッパーソレノイドにより、
バイパスコントロールバルブを開いた状態で
始動時の吸入空気量を確保する。

6、 (A)バキュームタンクソノレイドOFF、
　(B)バキュームコントロールソレノイドOFF、
　(C)バイパスコントロールソレノイドOFF、
　 (D）ストッパーソレノイドOFF、

補足、

・矢印(→)は、エンジン回転数上昇を表す。
※SC電磁クラッチ“ON”条件は下記条件が成立した時。
　・“START”スイッチOFF
　・スロットバルブスイッチ(アイドル接点)OFF
　・エンジン4000rpm以下

◆ダブルチャージシステムの作動説明(詳細)

・1、運転条件
・2、ソノレイド作動(アルファベット表記)
　(A)バキュームコントロールソノレイド、
　(B)バキュームタンクソノレイド、
　(C)バイパスコントロールソノレイド
　(D)ストッパーソノレイド
・3、作動説明

1、エンジン停止及び始動時、
2、(A)OFF(B)OFF(c)OFF(D)OFF
3、(1)エンジン停止前の最も低い吸入負圧を
バキュームタンクにためる。
　 (2)エンジン停止又は、キースイッチOFF時バキュームタンクから
バイパスコントロールバルブ負圧室に(1)で
ためた負圧でバイパスコントロールバルブを開く。
　 (3)同時に(D)がOFFになりプランジャーが突出て
　　バイパスコントロールバルブを開いたまま保持する。
　 (4)エンジン始動時は、(3)の状態のまま所定時間(D)をOFFにし、
バイパスコントロールバルブを開いたままと
することにより始動時の空気量を確保する。

1、低速軽負荷時
2、(A)OFF(B)ON(C)ON(D)ON
3、スーパーチャージャー電磁クラッチOFF
　 スロットバルブ前後差圧大によりバイパス
　　コントロールバルブは全開となる。

1、低速中負荷時
2、(A)OFF(B)ON(C)ON(D)ON
3、バイパスコントロールバルブ全開、
　 スーパーチャージャー電磁クラッチON

1、低中速高負荷時
2、(A)OFF、又はON(B)ON(C)ON(D)ON
3、スーパーチャージャー出口圧力が上昇すると、
　バイパスコントロールバルブが開き出口圧力は下がり、
スーパーチャージャー出口圧力が上昇すると、
バイパスコントロールバルブが閉じ出口圧力が上昇…、
　この動作を繰り返す。

1、低中速高負荷時「回転上昇中」
2、(A)OFF(B)ON(C)ON(D)ON
3、スロットルバルブ全開で
スロットルバルブ前後の圧力差がなくなると
バイパスコントロールバルブの
高、低圧室の圧力が等しくなるので
バイパスコントロールバルブは全閉となる。

1、中速全負荷時
2、(A)OFF、又はON(B)ON(C)ON(D)ON
3、低中速高負荷時と同じ作動

1、高速低負荷時
2、(A)OFF(B)ON(C)OFF(D)ON
3、バイパスコントロールバルブを全開にするために…、
　 ・バイパスコントロールバルブの高圧室には
　　最も高いターボチャージャー圧力を加える。
　 ・バイパスコントロールバルブの低圧室には大気が加えられる。

1、高速高負荷時
2、(A)ON(B)ON(C)OFF(D)ON
3、バイパスコントロールバルブを全開にするために…、
　 ・バイパスコントロールバルブでの高圧室には
　　最も高いターボチャージャー圧力を加える。
　 ・バイパスコントロールバルブの低圧室には
　　インテーク圧力を加える。

備考
・実車運転時体感、
SC作動時は2000rpmより効きはじめ、
(室内)サブメーター内に設置されている
SCインジケーター(LEDランプ)が
点灯、ブースト計指針が振れ、
アクセルペダル開け閉めに追従してエンジンルーム内より
SCの「ウワーンッ」「カチッ」と作動音が繰り返し聞こえてくる。
次にトルクアップ及び、シフト操作/回転数上昇と
共に加給を行いながら、4000rpm以上で
ターボチャージャーに切り替わり過給作動する。

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*MA09ERTエンジンについて補足。
クラストップレベルの動力性能を確保、
ターボチャージャーとスーパーチャージャー、
2種類の過給機を用い、MA10エンジンの56kw(76ps)から81kw(110ps)、
(リッター当り87kw118ps)への高出力化を行った。
これによりリッター当たり換算の高出力は国内最高、
世界的にもトップレベルの数値である。
この加速性能については全域にわたり圧倒的に勝っており、
他社のリッターカークラスやモータースポーツの
レギュレーション上同一クラスとなる
1600cc自然吸気エンジンの車両までも凌駕している。

*開発にいたる高出力化の達成と
過給システムの選定。

MA09ERTの要求性能である全域高トルクと良レスポンスを
達成させるための過給システムとして以下を検討した。

A．小型ターボチャージャー×2個の並列T/Cシステム
B．低速用小型T/C＋高速用大型T/Cのシーケンシャルターボシステム
C．低速用S/Cと高速用T/Cの複合過給システム

・A．の並列ツインT/Cシステムは184kw(250ps)以下では、
等価慣性モーメント(小さいほどレスポンスが良い)が
シングルT/Cより大きく、81kw(110ps)のこのエンジンには向かない。
・B．のシーケンシャルT/Cシステムもこのエンジンに
適用するには低速用に超小型T/Cが必要となり小型化による
等価慣性モーメントの低減代も少ないので、
低速での高トルクと好レスポンスが望められない。

・[※採用※]C．の複合過給機システムではS/Cが持つ
低速トルクとレスポンスの良さをその使用領域を
低速域に限定する事でさらに向上させることができ、
高速側のT/Cが有効に働く領域では大型のT/Cが使用
出来る為、全域高トルク好レスポンスを実現するには、
最適な過給システムだと言える。この事から、
MA09ERTエンジンでは複合過給機システムを採用した。

・ターボチャージャー(T/C)の大型化
T/CはS/Cとの併用を前提とし、81kw(110ps)の最高出力を
達成させる為、高速域の性能向上に的を絞った使用とした。
既存していたMA10ET(ターボ)型エンジンで採用した、
HT07型T/Cをベースにコンプレッサー、タービン共に
大型化してHT10型とし、高流量、高過給時での効率を
大幅に改善した仕様にした。

・スーパーチャージャー(S/C)の形式の検討
S/Cのタイプは
ルーツ、スクリュー、スパイラル、コンプレックスが
あり、内、スクリュー、スパイラルなど効率の良いS/Cが
あるが、複合過給システムでの使用条件(T/Cと併用し
低速のみ使用)や車両への搭載性を考慮して
２葉ルーツタイプを採用した。(※S/C形式検討を参照)

駆動はクランクシャフトからのベルト駆動で、
電磁クラッチを介し、ローターを駆動しており、
T/C過給などのS/Cが不要となる領域では駆動損失を防ぐ
為に、電磁クラッチにより、作動を停止させている。
また、S/C本体をシリンダーブロックに直付けする方法を
採用したことで搭載性の向上と振動の低減を行った。
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[S/C形式検討］◎最良、○良、△中、×不可
ルーツ、 スクリュー、 スパイラル、 コンプレックス

・全断熱効率、
ルーツは最高60％、内部圧縮なくほぼ限界か「△」。
スクリューはMAX70％、但しスーパーターボの使い方では
優位性小「○」。
スパイラルはMAX65％、「○」。
コンプレックスは記載なし。

・クラッチ接続時負荷、{数式ＧＤ2×(Ｐ/Ｒ)2}
ルーツは他に比べ増速比少「○」。
スクリューはＧＤ2：ルーツより大、ローターの増速比も大、負荷大「×」。
スパイラルは偏心運動ゆえＧＤ2は小「◎」。
コンプレックス記載なし
・搭載性、
ルーツは吸気マニホールド下に搭載可「○」。
スクリューは吸気マニホールド下に搭載可「○」。
スパイラルは外形大の為ボディドロップNG(K10マーチのスペースで)
コンプレックスは排ガス利用するので取付位置に制限有「△」。
・その他、
スパイラルはディスプレーサーシール部の耐磨耗性「△」。
コンプレックスは排ガス利用のためT/Cとの共用不可「×」。
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過給特性はMA10ETエンジンが約66kpa(500mmHg)の過給圧で
あるのに対し、MA09ERTエンジンは、約2000rpmから
93kpa(700mmHg)の高過給を達成しており、更にS/Cを採用
する事で、タイムラグ無しに高過給が得られた。

・インタークーラーの採用
インタークーラーの装着は、吸入空気温度を低下させ、
充填効率を向上できる為、高出力化には不可欠である。
MA09ERTではアルミ製コルゲートフィンタイプの
インタークーラーをエンジン上に搭載する事で効率よく、
吸入空気温度を低下させている。

・エンジン本体の改良。
大幅な出力向上を行った為、MA10ET型エンジンに対し、
本体構造系、主運動系、動弁系について
基本スペックからの見直しを実施した。

・過給システムの特徴
MA09ERTではT/CとS/Cを直列に配置した。吸入空気は、
T/Cを通過した後、S/Cあるいは、バイパス弁を通って
インタークーラーで冷却された後、エンジンに吸入される。
バイパス弁は過給切替に伴って流入空気の通路を切替える
機能を持つ。その基本作動は吸気系各部の圧力をバイパス弁
に直結する2つの圧力室に導入し、その差圧で
ダイアフラムをコントロールするものである。
圧力室へ導入する各部の圧力については、エンジンの
運動状態により、コンピューターと電磁ソレノイド弁に
よって取り出し口を切り替えるシステムとなっている。
また、S/Cの作動領域において、過給圧が設定圧力以上と
なった場合は、ブーストプレッシャーコントロールバルブ
(BPCV)が作動し、バイパス弁を機械的にフィードバック制御
する事により過給圧を設定圧力にコントロールする。

・複合過給システムの作動について補足・
基本作動については以下の如くである。

1、S/CがOFFの場合、バイパス弁を全開として吸入空気を
バイパスさせてエンジンへ送り込む。
2、S/CがONの時、バイパス弁を閉じ、T/CとS/Cとに寄る
過給空気を有効にエンジンへ送り込む。
3、S/CがONの時、過給圧が設定圧以上となった時は、
バイパス弁を開きS/Cによる過給をリリーフさせる。
4、エンジン始動時には吸入空気量確保の為、バイパス弁を開く。

・運転状態による作動。
詳細は既出のエンジン解説(1)を参照。
エンジンの回転数、負荷、スロットル開度を基本信号として
読み込み、S/Cクラッチソレノイドをコントロールしている。

原文・主稿、
・ダブルチャージクラブ
・ek-10st とやま
2006年12月17日執筆/ウィキペディアに生前分与投稿済みGFDL OK