レクサス:2GR-FKS型エンジンの諸元と性能まとめ [V型6気筒 3456cc]

ここではレクサスのGRL12型・GS [GS350|2015/11モデル] に搭載されている2GR-FKS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。

2GR-FKS型の自然吸気エンジン諸元


GRL12型 GS
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式DBA-GRL12型
車名&グレードGS
GS350
エンジン型式2GR-FKS
種類V型6気筒
排気量3456cc
内径×行程94.0mm×83.0mm
ボアストローク比0.88
単気筒容積576.0cc
圧縮比11.8
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力318PS/6600rpm
最大トルク38.7kgm/4800rpm

まず基本的な成り立ちとして、2GR型エンジンはボア(内径)94.0mm、ストローク(行程)83.0mm、ボアストローク比0.88のショートストローク型エンジン(ストローク量よりもピストン径のほうが大きい)です。

排気量と気筒数が同一の場合、ロングストローク型に比べて低回転域でのトルク特性に劣り、扱いにくいエンジンとされるものの、高回転域では充填効率の向上や摺動抵抗の増大も(ロングストローク型に比べれば)軽微なことから出力の向上が見込まれます。

また同じ回転数でも平均ピストンスピードが抑えられることから、その分だけエンジンへの負荷は低減される傾向にあります。

このサイトにて登録されている車種のうち、2GR-FKS型の自然吸気エンジンを搭載する最も古い車種は、2012/01から発売された4代目GS [GRL12型|2015/11]、最も新しい車種は2014/10から発売された初代RC [GSC10型|2017/11]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
2GRのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷259.3PS → 318PS
トルクの変遷38.7kgm → 34.5kgm
リッター馬力92.0PS/L
リッタートルク11.2kgm/L

今回の参考車両であるGSのV型6気筒3456cc、圧縮比11.8でハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6600回転のとき最高出力318馬力を、6600回転のとき最大トルク38.7kgm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4800回転での馬力は259.3PS、最高出力が発生する6600回転でのトルクは34.5kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は92.0PS/L、トルクは11.2kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積576.0cc)あたりの馬力は53.0PS、トルクは6.5kgmです。

2GR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[ 9 ]、換算トルクが[ 10 ]の「かなりの高出力エンジン」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
94.083.03456cc11.80.88
ボアアップによる排気量拡大
94.583.03493cc11.90.88
95.03530cc12.00.87
95.53567cc12.20.87
96.03605cc12.30.86
96.53642cc12.40.86
97.03680cc12.50.86
ストロークアップによる排気量拡大
94.084.03498cc11.90.89
85.03539cc12.10.90
86.03581cc12.20.91
87.03622cc12.30.93
88.03664cc12.50.94

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94.0mmから0.5mm刻みで97.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の83.0mmから1mm刻みで88.0mm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0.88からさらに値は小さくなり、ショートストローク型の恩恵と弊害が顕著になっていきます。2GR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0.88から0.86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

2GR型エンジンのピストン径94.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが12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
トヨタ
2TR型
95.0mm
[+1.0mm]
3530cc
[+74cc]
トヨタ
2TZ型
95.0mm
[+1.0mm]
3530cc
[+74cc]
トヨタ
3RZ型
95.0mm
[+1.0mm]
3530cc
[+74cc]
三菱
6G75型
95.0mm
[+1.0mm]
3530cc
[+74cc]
トヨタ
2RZ型
95.0mm
[+1.0mm]
3530cc
[+74cc]
日産
VQ35型
95.5mm
[+1.5mm]
3567cc
[+111cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、トヨタ:TRJ150W型ランドクルーザー プラドに搭載される2TR型2693ccの95.0mm、トヨタ:TCR20G型エスティマ エミーナ&ルシーダに搭載される2TZ型2438ccの95.0mm、トヨタ:RZN185W型ハイラックスサーフに搭載される3RZ型2693ccの95.0mm、三菱:V97W型パジェロに搭載される6G75型3827ccの95.0mm、トヨタ:RZH101G型ハイエースワゴンに搭載される2RZ型2438ccの95.0mm、日産:M35型ディグニティに搭載されるVQ35型3498ccの95.5mm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 3500ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 3500ccクラスのエンジン
ストロークが短い 3500ccクラスのエンジン
ストロークが長い 3500ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [3500ccクラス]
ボアストローク比・降順 [3500ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
4800rpm
最高出力
6600rpm
83.0mm13.3m/s18.3m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.5m/s20km/h
4000rpm11.1m/s40km/h
6000rpm16.6m/s60km/h
8000rpm22.1m/s80km/h
10000rpm27.7m/s100km/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83.0mmのエンジンが最高出力を発生する6600回転での平均ピストンスピードは18.3m/sとなり、これは1秒間に18.3メートル(時速にすると65.9km/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4800回転では13.3m/s、最高出力が発生する6600回転より500回転高い7100回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は19.6m/sとなっています。

参考までにストロークが83.0mmの2GR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5.55m/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)7230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。


2GR-FKS型エンジンを搭載する車種の例

全2車種のうち、最高出力が大きいものから順に上位3車種を表示しています。その他の車種については、ページ下部にあるリンクより2GR型エンジン搭載車種の一覧をご覧ください。

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
レクサス
GRL12
2015/11
GS
GS350
[DBA-GRL12]
318PS
38.7kgm
10.8km/L
5.19kg/PS
自然吸気
FR/8AT
セダン
5人乗り

GS
[GS350]
2015/11モデル
車両型式DBA-GRL12
最高出力318PS
最大トルク38.7kgm
JC08モード燃費10.8km/L
パワーウェイト5.19kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/8AT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
レクサス
GSC10
2017/11
RC
RC350
[DBA-GSC10]
318PS
38.7kgm
10.2km/L
5.31kg/PS
自然吸気
FR/8AT
クーペ
4人乗り

RC
[RC350]
2017/11モデル
車両型式DBA-GSC10
最高出力318PS
最大トルク38.7kgm
JC08モード燃費10.2km/L
パワーウェイト5.31kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/8AT
車体形状&乗車定員クーペ/4人乗り
2GR型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全61車種

その他の2GR型エンジン型式と代表的な車種

2GR-FE型
全18車種
トヨタ:ハリアー [350G]
最高出力280PS/最大トルク35.3kgm
2007/01モデル
トヨタ
2GR-FE型
全18車種
ハリアー
[350G]
280PS/35.3kgm
2GR-FE型
全10車種
ロータス:エヴォーラ [2-seater]
最高出力280PS/最大トルク35.7kgm
2009/06モデル
ロータス
2GR-FE型
全10車種
エヴォーラ
[2-seater]
280PS/35.7kgm
2GR-FSE型
全9車種
トヨタ:マークX [GRMN]
最高出力321PS/最大トルク38.7kgm
2015/03モデル
トヨタ
2GR-FSE型
全9車種
マークX
[GRMN]
321PS/38.7kgm
2GR-FSE型
全9車種
レクサス:GS [GS350]
最高出力315PS/最大トルク38.4kgm
2011/05モデル
0
2GR-FSE型
全9車種
GS
[GS350]
315PS/38.4kgm
2GR-FKS型
全4車種
トヨタ:アルファード [3.5SC]
最高出力300PS/最大トルク36.8kgm
2018/01モデル
トヨタ
2GR-FKS型
全4車種
アルファード
[3.5SC]
300PS/36.8kgm
2GR-FXS型
全3車種
レクサス:RX [RX450h version-L]
最高出力262PS/最大トルク34.2kgm
2015/10モデル
レクサス
2GR-FXS型
全3車種
RX
[RX450h version-L]
262PS/34.2kgm
2GR-FXE型
全3車種
レクサス:GS [GS450h]
最高出力295PS/最大トルク36.3kgm
2012/03モデル
レクサス
2GR-FXE型
全3車種
GS
[GS450h]
295PS/36.3kgm
2GR-FE型
全2車種
レクサス:RX [RX350 ArtWorks]
最高出力280PS/最大トルク35.5kgm
2010/08モデル
レクサス
2GR-FE型
全2車種
RX
[RX350 ArtWorks]
280PS/35.5kgm
2GR-FXE型
全1車種
トヨタ:クラウン マジェスタ [BaseGrade]
最高出力292PS/最大トルク36.1kgm
2013/09モデル
トヨタ
2GR-FXE型
全1車種
クラウン マジェスタ
[BaseGrade]
292PS/36.1kgm

レクサス製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】