ロータス:2GR-FE型の過給エンジンの諸元と性能まとめ [V型6気筒 3456cc]

ここではロータス・エキシージ [S|2013/07モデル] に搭載されている2GR-FE型のスーパーチャージャー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-FE型のスーパーチャージャーエンジン諸元


エキシージ
主要諸元と走行性能まとめ
車名&グレードエキシージ
S
エンジン型式2GR-FE
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10.8
吸気方式スーパーチャージャー
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力350PS/7000rpm
最大トルク40.8kgm/4500rpm

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-FE型のスーパーチャージャーエンジンを搭載する最も古い車種は、2009/06から発売された初代エヴォーラ [122型|2011/06]、最も新しい車種は2009/06から発売された初代エヴォーラ [2017/08]となっており、8車種のターボ/SC車が登録されています。

関連ページ
2GR-FE型 自然吸気エンジン 諸元と性能まとめ

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256.3PS → 350PS
トルクの変遷40.8kgm → 35.8kgm
リッター馬力101.3PS/L
リッタートルク11.8kgm/L

今回の参考車両であるエキシージのV型6気筒3456cc、圧縮比10.8でハイオクガソリン仕様のスーパーチャージャーエンジンは、7000回転のとき最高出力350馬力を、7000回転のとき最大トルク40.8kgm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4500回転での馬力は256.3PS、最高出力が発生する7000回転でのトルクは35.8kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は101.3PS/L、トルクは11.8kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積576.0cc)あたりの馬力は58.3PS、トルクは6.8kgmです。

2GR型スーパーチャージャーエンジンを、このサイトで登録している全てのターボ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[ 6 ]、換算トルクが[ 3 ]の「標準的な出力(中の上)のエンジン」にカテゴライズされます。

ちなみに、2GR-FE型の過給エンジン搭載車種の最高出力の平均値は375.9PS、最大トルクの平均値は41.6kgmとなっています。



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
94.0mm83.0mm3456cc10.80.88
ボアアップによる排気量拡大
94.5mm83.0mm3493cc10.90.88
95.0mm3530cc11.00.87
95.5mm3567cc11.10.87
96.0mm3605cc11.20.86
96.5mm3642cc11.30.86
97.0mm3680cc11.40.86
ストロークアップによる排気量拡大
94.0mm84.0mm3498cc10.90.89
85.0mm3539cc11.00.90
86.0mm3581cc11.20.91
87.0mm3622cc11.30.93
88.0mm3664cc11.40.94

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14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
2TZ-FZE型
95.0mm
[+1.0mm]
3530cc
[+74cc]
三菱
4M40型
95.0mm
[+1.0mm]
3530cc
[+74cc]
いすゞ
4JX1型
95.4mm
[+1.4mm]
3560cc
[+104cc]
ホンダ
4JX1型
95.4mm
[+1.4mm]
3560cc
[+104cc]
いすゞ
4JG2型
95.4mm
[+1.4mm]
3560cc
[+104cc]
ホンダ
4JG2型
95.4mm
[+1.4mm]
3560cc
[+104cc]

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
4500rpm
最高出力
7000rpm
83.0mm12.5m/s19.4m/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7000回転での平均ピストンスピードは19.4m/sとなり、これは1秒間に19.4メートル(時速にすると69.8km/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4500回転では12.5m/s、最高出力が発生する7000回転より500回転高い7500回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は20.8m/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-FE型の過給エンジンを搭載する車種の例

全8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
ロータス
-
2017/08
エヴォーラ
GT430
[型式不明]
435PS
44.9kgm
-
2.99kg/PS
SC
MR/6MT
クーペ
2人乗り

エヴォーラ
[GT430]
2017/08モデル
車両型式
最高出力435PS
最大トルク44.9kgm
パワーウェイト2.99kg/PS
吸気方式SC
駆動方式&変速機MR/6MT
車体形状&乗車定員クーペ/2人乗り
ロータス
-
2017/01
3イレブン
Road-version
[型式不明]
416PS
41.8kgm
-
2.22kg/PS
SC
MR/6MT
オープンカー
2人乗り

3イレブン
[Road-version]
2017/01モデル
車両型式
最高出力416PS
最大トルク41.8kgm
パワーウェイト2.22kg/PS
吸気方式SC
駆動方式&変速機MR/6MT
車体形状&乗車定員オープンカー/2人乗り
ロータス
-
2015/11
エヴォーラ
400
[型式不明]
406PS
41.8kgm
-
3.44kg/PS
SC
MR/6MT
クーペ
4人乗り

エヴォーラ
[400]
2015/11モデル
車両型式
最高出力406PS
最大トルク41.8kgm
パワーウェイト3.44kg/PS
吸気方式SC
駆動方式&変速機MR/6MT
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:マークXジオ [350G 6人乗り]
最高出力280PS/最大トルク35.1kgm|2011/02モデル
2GR-FE型
全18車種
トヨタ:マークXジオ
[350G 6人乗り]
280PS/35.1kgm|2011/02
2GR-FSE型
全9車種
トヨタ:クラウン ハイブリッド [Hybrid]
最高出力296PS/最大トルク37.5kgm|2010/02モデル
2GR-FSE型
全9車種
トヨタ:クラウン ハイブリッド
[Hybrid]
296PS/37.5kgm|2010/02
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
2GR-FSE型
全9車種
レクサス:GS
[GS350]
315PS/38.4kgm|2011/05
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
2GR-FKS型
全4車種
トヨタ:アルファード
[3.5SC]
300PS/36.8kgm|2018/01
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
2GR-FXS型
全3車種
レクサス:RX
[RX450h version-L]
262PS/34.2kgm|2015/10
2GR-FXE型
全3車種
レクサス:RX [RX450h Version-L]
最高出力249PS/最大トルク32.3kgm|2009/10モデル
2GR-FXE型
全3車種
レクサス:RX
[RX450h Version-L]
249PS/32.3kgm|2009/10
2GR-FKS型
全2車種
レクサス:GS [GS350]
最高出力318PS/最大トルク38.7kgm|2015/11モデル
2GR-FKS型
全2車種
レクサス:GS
[GS350]
318PS/38.7kgm|2015/11
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
2GR-FE型
全2車種
レクサス:RX
[RX350 ArtWorks]
280PS/35.5kgm|2010/08
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
2GR-FXE型
全1車種
トヨタ:クラウン マジェスタ
[BaseGrade]
292PS/36.1kgm|2013/09