トヨタ:2RZ-E型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 2438cc]

ここではトヨタのRZH101型・ハイエースワゴン [Super-Custom|1999/07モデル] に搭載されている2RZ-E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。

2RZ-E型の自然吸気エンジン諸元


RZH101型 ハイエースワゴン
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式GF-RZH101G型
車名&グレードハイエースワゴン
Super-Custom
エンジン型式2RZ-E
種類直列4気筒
排気量2438cc
内径×行程95.0mm×86.0mm
ボアストローク比0.91
単気筒容積609.6cc
圧縮比8.8
吸気方式自然吸気
使用燃料レギュラーガソリン
最高出力120PS/4800rpm
最大トルク20.2kgm/2600rpm

まず基本的な成り立ちとして、2RZ型エンジンはボア(内径)95.0mm、ストローク(行程)86.0mm、ボアストローク比0.91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2RZ-E型の自然吸気エンジンを搭載している車種は、1989/08から発売された4代目ハイエースワゴン [RZH101G型|1999/07]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
2RZのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷73.3PS → 120PS
トルクの変遷20.2kgm → 17.9kgm
リッター馬力49.2PS/L
リッタートルク8.3kgm/L

今回の参考車両であるハイエースワゴンの直列4気筒2438cc、圧縮比8.8でレギュラーガソリン仕様の自然吸気エンジンは、4800回転のとき最高出力120馬力を、4800回転のとき最大トルク20.2kgm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2600回転での馬力は73.3PS、最高出力が発生する4800回転でのトルクは17.9kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は49.2PS/L、トルクは8.3kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積609.6cc)あたりの馬力は30.0PS、トルクは5.0kgmです。

2RZ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[ 2 ]、換算トルクが[ 3 ]の「やや心もとない出力のエンジン」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
95.086.02438cc8.80.91
ボアアップによる排気量拡大
95.586.02464cc8.90.90
96.02490cc9.00.90
96.52516cc9.00.89
97.02542cc9.10.89
97.52568cc9.20.88
98.02595cc9.30.88
ストロークアップによる排気量拡大
95.087.02467cc8.90.92
88.02495cc9.00.93
89.02523cc9.10.94
90.02552cc9.20.95
91.02580cc9.20.96

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95.0mmから0.5mm刻みで98.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の86.0mmから1mm刻みで91.0mm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0.91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。2RZ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0.91から0.88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

2RZ型エンジンのピストン径95.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが4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
ZD30型
96.0mm
[+1.0mm]
2490cc
[+52cc]
トヨタ
3L型
96.0mm
[+1.0mm]
2490cc
[+52cc]
スバル
EJ22型
96.9mm
[+1.9mm]
2537cc
[+99cc]
スバル
EG33型
96.9mm
[+1.9mm]
2537cc
[+99cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:CWMGE25型キャラバンコーチに搭載されるZD30型2953ccの96.0mm、トヨタ:LH107G型ハイエースワゴンに搭載される3L型2779ccの96.0mm、スバル:BG7型レガシィ ツーリングワゴンに搭載されるEJ22型2212ccの96.9mm、スバル:CXD型アルシオーネSVXに搭載されるEG33型3318ccの96.9mm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
2600rpm
最高出力
4800rpm
86.0mm7.5m/s13.8m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm5.7m/s21km/h
4000rpm11.5m/s41km/h
6000rpm17.2m/s62km/h
8000rpm22.9m/s82km/h
10000rpm28.7m/s103km/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86.0mmのエンジンが最高出力を発生する4800回転での平均ピストンスピードは13.8m/sとなり、これは1秒間に13.8メートル(時速にすると49.7km/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2600回転では7.5m/s、最高出力が発生する4800回転より500回転高い5300回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は15.2m/sとなっています。

参考までにストロークが86.0mmの2RZ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5.75m/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)6980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。


2RZ-E型エンジンを搭載する車種の例

全2車種を最高出力が大きいものから順に表示しています。

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
RZH101
1999/07
ハイエースワゴン
Super-Custom
[GF-RZH101G]
120PS
20.2kgm
7.7km/L
14.83kg/PS
自然吸気
FR/4AT
1BOX
8人乗り

ハイエースワゴン
[Super-Custom]
1999/07モデル
車両型式GF-RZH101G
最高出力120PS
最大トルク20.2kgm
10-15モード燃費7.7km/L
パワーウェイト14.83kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/4AT
車体形状&乗車定員1BOX/8人乗り
トヨタ
RZH111
1999/07
ハイエースワゴン
Delux-Long
[GF-RZH111G]
120PS
20.2kgm
7.7km/L
14.17kg/PS
自然吸気
FR/4AT
1BOX
10人乗り

ハイエースワゴン
[Delux-Long]
1999/07モデル
車両型式GF-RZH111G
最高出力120PS
最大トルク20.2kgm
10-15モード燃費7.7km/L
パワーウェイト14.17kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/4AT
車体形状&乗車定員1BOX/10人乗り

トヨタ製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】