トヨタ:2UR-FSE型エンジンの諸元と性能まとめ [V8+モーター 4968cc]

ここではトヨタのUWG60型・センチュリー [BaseGrade|2018/06モデル] に搭載されている2UR-FSE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。

2UR-FSE型の自然吸気エンジン諸元


UWG60型 センチュリー
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式DAA-UWG60型
車名&グレードセンチュリー
BaseGrade
エンジン型式2UR-FSE
種類V8+モーター
排気量4968cc
内径×行程94.0mm×89.5mm
ボアストローク比0.95
単気筒容積621.1cc
吸気方式自然吸気
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力381PS/6200rpm
最大トルク52.0kgm/4000rpm

まず基本的な成り立ちとして、2UR型エンジンはボア(内径)94.0mm、ストローク(行程)89.5mm、ボアストローク比0.95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。

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
2URのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷290.4PS → 381PS
トルクの変遷52.0kgm → 44.0kgm
リッター馬力76.7PS/L
リッタートルク10.5kgm/L

今回の参考車両であるセンチュリーのV8+モーター4968ccでハイオクガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6200回転のとき最高出力381馬力を、6200回転のとき最大トルク52.0kgm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4000回転での馬力は290.4PS、最高出力が発生する6200回転でのトルクは44.0kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は76.7PS/L、トルクは10.5kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積621.1cc)あたりの馬力は47.6PS、トルクは6.5kgmです。

2UR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[ 6 ]、換算トルクが[ 8 ]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。

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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
94.089.54968cc-0.95
ボアアップによる排気量拡大
94.589.55022cc-0.95
95.05075cc-0.94
95.55129cc-0.94
96.05182cc-0.93
96.55237cc-0.93
97.05291cc-0.92
ストロークアップによる排気量拡大
94.090.55024cc-0.96
91.55080cc-0.97
92.55135cc-0.98
93.55191cc-0.99
94.55246cc-1.01

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89.5mmから1mm刻みで94.5mm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。

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0.95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。2UR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0.95から0.92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

2UR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]
5075cc
[+107cc]
トヨタ
2TZ型
95.0mm
[+1.0mm]
5075cc
[+107cc]
トヨタ
3RZ型
95.0mm
[+1.0mm]
5075cc
[+107cc]
三菱
6G75型
95.0mm
[+1.0mm]
5075cc
[+107cc]
トヨタ
2RZ型
95.0mm
[+1.0mm]
5075cc
[+107cc]
日産
VQ35型
95.5mm
[+1.5mm]
5129cc
[+161cc]

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 5000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 5000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 5000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 5000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [5000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [5000ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
4000rpm
最高出力
6200rpm
89.5mm11.9m/s18.5m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.0m/s22km/h
4000rpm11.9m/s43km/h
6000rpm17.9m/s64km/h
8000rpm23.9m/s86km/h
10000rpm29.8m/s107km/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89.5mm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18.5m/sとなり、これは1秒間に18.5メートル(時速にすると66.6km/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4000回転では11.9m/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20.0m/sとなっています。

参考までにストロークが89.5mmの2UR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5.95m/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)6700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。


2UR-FSE型エンジンを搭載する車種の例

全1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2UR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
UWG60
2018/06
センチュリー
BaseGrade
[DAA-UWG60]
381PS
52.0kgm
13.6km/L
6.220kg/PS
自然吸気
FR/CVT
セダン
5人乗り

センチュリー
[BaseGrade]
2018/06モデル
車両型式DAA-UWG60
最高出力381PS
最大トルク52.0kgm
JC08モード燃費13.6km/L
パワーウェイト6.220kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機FR/CVT
車体形状&乗車定員セダン/5人乗り
2UR型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全11車種

その他の2UR型エンジン型式と代表的な車種

2UR-GSE型
全8車種
レクサス:RC-F [Performance]
最高出力481PS/最大トルク54.6kgm
2019/05モデル
レクサス
2UR-GSE型
全8車種
RC-F
[Performance]
481PS/54.6kgm
2UR-FSE型
全2車種
レクサス:LS [LS600h]
最高出力394PS/最大トルク53.0kgm
2009/11モデル
レクサス
2UR-FSE型
全2車種
LS
[LS600h]
394PS/53.0kgm

トヨタ製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】