トヨタ:1JZ-GTE型エンジンの諸元と性能まとめ [直列6気筒 2491cc]

ここではトヨタのJZS171型・クラウン [Athlete-VX|2001/08モデル] に搭載されている1JZ-GTE型のターボ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。

1JZ-GTE型のターボエンジン諸元


JZS171型 クラウン
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式GH-JZS171型
車名&グレードクラウン
Athlete-VX
エンジン型式1JZ-GTE
種類直列6気筒
排気量2491cc
内径×行程86.0mm×71.5mm
ボアストローク比0.83
単気筒容積415.3cc
圧縮比9.0
吸気方式ターボ
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力300PS/6200rpm
最大トルク40.0kgm/2400rpm

まず基本的な成り立ちとして、1JZ型エンジンはボア(内径)86.0mm、ストローク(行程)71.5mm、ボアストローク比0.83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、1JZ-GTE型のターボエンジンを搭載する最も古い車種は、1988/08から発売された6代目マークII [JZX81型|1990/08]、最も新しい車種は2002/01から発売された初代マークII ブリット [JZX110W型|2004/12]となっており、NA車は0車種、ターボ/SC車は25車種の全25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
1JZのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷134.0PS → 300PS
トルクの変遷40.0kgm → 34.7kgm
リッター馬力120.0PS/L
リッタートルク16.1kgm/L

今回の参考車両であるクラウンの直列6気筒2491cc、圧縮比9.0でハイオクガソリン仕様のターボエンジンは、6200回転のとき最高出力300馬力を、6200回転のとき最大トルク40.0kgm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2400回転での馬力は134.0PS、最高出力が発生する6200回転でのトルクは34.7kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は120.0PS/L、トルクは16.1kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積415.3cc)あたりの馬力は50.0PS、トルクは6.7kgmです。

1JZ型ターボエンジンを、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[ 7 ]、換算トルクが[ 7 ]の「なかなかの高出力エンジン」にカテゴライズされます。

ちなみに、1JZ-GTE型のターボ・SCエンジン搭載車種のうち、最高出力が最も大きかったのはJZS171型クラウンの300PS/40.0kgm、最も小さかったのはJZX100型チェイサーの280PS/38.5kgmとなっています。

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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
86.071.52491cc9.00.83
ボアアップによる排気量拡大
86.571.52521cc9.10.83
87.02550cc9.20.82
87.52580cc9.30.82
88.02609cc9.40.81
88.52639cc9.50.81
89.02669cc9.60.80
ストロークアップによる排気量拡大
86.072.52527cc9.10.84
73.52562cc9.20.85
74.52596cc9.30.87
75.52631cc9.50.88
76.52666cc9.60.89

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86.0mmから0.5mm刻みで89.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の71.5mmから1mm刻みで76.5mm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0.83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。1JZ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0.83から0.80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

1JZ型エンジンのピストン径86.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが6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
日産
VG30型
87.0mm
[+1.0mm]
2550cc
[+59cc]
日産
RB-X GT2型
87.0mm
[+1.0mm]
2550cc
[+59cc]
マツダ
L3型
87.5mm
[+1.5mm]
2580cc
[+89cc]
いすゞ
4ZC1型
88.0mm
[+2.0mm]
2609cc
[+118cc]
マツダ
PY型
89.0mm
[+3.0mm]
2669cc
[+178cc]
日産
YD25型
89.0mm
[+3.0mm]
2669cc
[+178cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:GCZ32型フェアレディZに搭載されるVG30型2960ccの87.0mm、日産:BCNR33型スカイライン クーペに搭載されるRB-X GT2型2771ccの87.0mm、マツダ:GG3P型マツダスピード アテンザに搭載されるL3型2260ccの87.5mm、いすゞ:JR120型ピアッツァに搭載される4ZC1型1994ccの88.0mm、マツダ:KF5P型CX-5に搭載されるPY型2488ccの89.0mm、日産:VNC24型セレナに搭載されるYD25型2488ccの89.0mm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 2500ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 2500ccクラスのエンジン
ストロークが短い 2500ccクラスのエンジン
ストロークが長い 2500ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [2500ccクラス]
ボアストローク比・降順 [2500ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
2400rpm
最高出力
6200rpm
71.5mm5.7m/s14.8m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm4.8m/s17km/h
4000rpm9.5m/s34km/h
6000rpm14.3m/s51km/h
8000rpm19.1m/s69km/h
10000rpm23.8m/s86km/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71.5mmのエンジンが最高出力を発生する6200回転での平均ピストンスピードは14.8m/sとなり、これは1秒間に14.8メートル(時速にすると53.3km/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2400回転では5.7m/s、最高出力が発生する6200回転より500回転高い6700回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は16.0m/sとなっています。

参考までにストロークが71.5mmの1JZ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4.75m/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)8390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。


1JZ-GTE型エンジンを搭載する車種の例

全25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1JZ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
トヨタ
JZX100
1998/08
チェイサー
Tourer-V
[GF-JZX100]
280PS
38.5kgm
10.2km/L
5.29kg/PS
ターボ
FR/5MT
セダン
5人乗り

チェイサー
[Tourer-V]
1998/08モデル
車両型式GF-JZX100
最高出力280PS
最大トルク38.5kgm
10-15モード燃費10.2km/L
パワーウェイト5.29kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機FR/5MT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
トヨタ
JZZ30
1999/08
ソアラ
2.5GT-T
[GF-JZZ30]
280PS
38.5kgm
9.3km/L
5.57kg/PS
ターボ
FR/5MT
クーペ
5人乗り

ソアラ
[2.5GT-T]
1999/08モデル
車両型式GF-JZZ30
最高出力280PS
最大トルク38.5kgm
10-15モード燃費9.3km/L
パワーウェイト5.57kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機FR/5MT
車体形状&乗車定員クーペ/5人乗り
トヨタ
JZX110
2004/04
マークII
iR-V
[GH-JZX110]
280PS
38.5kgm
9.8km/L
5.43kg/PS
ターボ
FR/5MT
セダン
5人乗り

マークII
[iR-V]
2004/04モデル
車両型式GH-JZX110
最高出力280PS
最大トルク38.5kgm
10-15モード燃費9.8km/L
パワーウェイト5.43kg/PS
吸気方式ターボ
駆動方式&変速機FR/5MT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
1JZ型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全64車種

その他の1JZ型エンジン型式と代表的な車種

1JZ-GE型
全28車種
トヨタ:クラウン [Royal-Extra]
最高出力200PS/最大トルク26.0kgm
1998/08モデル
トヨタ
1JZ-GE型
全28車種
クラウン
[Royal-Extra]
200PS/26.0kgm
1JZ-FSE型
全11車種
トヨタ:クラウン [Athlete]
最高出力200PS/最大トルク25.5kgm
2001/08モデル
トヨタ
1JZ-FSE型
全11車種
クラウン
[Athlete]
200PS/25.5kgm

トヨタ製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】