トヨタ:7M-GTEU型エンジンの諸元と性能まとめ [直列6気筒 2954cc]

ここではトヨタのMZ20型・ソアラ [3.0GT|1990/04モデル] に搭載されている7M-GTEU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。

7M-GTEU型のターボエンジン諸元


MZ20型 ソアラ
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式E-MZ20型
車名&グレードソアラ
3.0GT
エンジン型式7M-GTEU
種類直列6気筒
排気量2954cc
内径×行程83.0mm×91.0mm
ボアストローク比1.10
単気筒容積492.4cc
圧縮比8.4
吸気方式ターボ
使用燃料ハイオクガソリン
最高出力240PS/5600rpm
最大トルク35.0kgm/3200rpm

まず基本的な成り立ちとして、7M型エンジンはボア(内径)83.0mm、ストローク(行程)91.0mm、ボアストローク比1.10のロングストローク型エンジン(ピストン径よりもストローク量のほうが大きい)です。

排気量と気筒数が同一の場合、ショートストローク型に比べて低回転域でのトルク特性に優れ、扱い易いエンジンとされますが、高回転域では充填効率の悪化や摺動抵抗が増大して出力の低下が懸念されます。

なおかつ回転数も同一の場合、ショートストローク型に比べて平均ピストンスピードが高くなりがちなことから、エンジンへの負荷が大きくなる傾向にあります。

このサイトにて登録されている車種のうち、7M-GTEU型のターボエンジンを搭載する最も古い車種は、1986/01から発売された2代目ソアラ [MZ20型|1989/04]、最も新しい車種は1986/01から発売された2代目ソアラ [MZ20型|1990/04]となっており、NA車は0車種、ターボ/SC車は7車種の全7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
7Mのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷156.4PS → 240PS
トルクの変遷35.0kgm → 30.7kgm
リッター馬力81.2PS/L
リッタートルク11.8kgm/L

今回の参考車両であるソアラの直列6気筒2954cc、圧縮比8.4でハイオクガソリン仕様のターボエンジンは、5600回転のとき最高出力240馬力を、5600回転のとき最大トルク35.0kgm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3200回転での馬力は156.4PS、最高出力が発生する5600回転でのトルクは30.7kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は81.2PS/L、トルクは11.8kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積492.4cc)あたりの馬力は40.0PS、トルクは5.8kgmです。

7M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[ 4 ]、換算トルクが[ 3 ]の「やや控えめな出力のエンジン」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
83.091.02954cc8.41.10
ボアアップによる排気量拡大
83.591.02990cc8.51.09
84.03026cc8.61.08
84.53062cc8.71.08
85.03098cc8.81.07
85.53135cc8.81.06
86.03172cc9.01.06
ストロークアップによる排気量拡大
83.092.02987cc8.51.11
93.03019cc8.61.12
94.03051cc8.71.13
95.03084cc8.71.14
96.03116cc8.81.16

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83.0mmから0.5mm刻みで86.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の91.0mmから1mm刻みで96.0mm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ロングストローク型からスクエア型、あるいはショートストローク型の特性へと近付いていきます。7M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1.10から1.06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

7M型エンジンのピストン径83.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが23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
M9R型
84.0mm
[+1.0mm]
3026cc
[+72cc]
日産
CD20型
84.5mm
[+1.5mm]
3062cc
[+108cc]
三菱
4G63型
85.0mm
[+2.0mm]
3098cc
[+144cc]
日産
VQ25型
85.0mm
[+2.0mm]
3098cc
[+144cc]
日産
RD28型
85.0mm
[+2.0mm]
3098cc
[+144cc]
三菱
G63B型
85.0mm
[+2.0mm]
3098cc
[+144cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、日産:DNT31型エクストレイルに搭載されるM9R型1995ccの84.0mm、日産:SW11型ラルゴに搭載されるCD20型1973ccの84.5mm、三菱:E33A型ギャランに搭載される4G63型1997ccの85.0mm、日産:NM35型ステージアに搭載されるVQ25型2495ccの85.0mm、日産:WYY61型サファリに搭載されるRD28型2825ccの85.0mm、三菱:E15A型エテルナシグマに搭載されるG63B型1997ccの85.0mm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 3000ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 3000ccクラスのエンジン
ストロークが短い 3000ccクラスのエンジン
ストロークが長い 3000ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [3000ccクラス]
ボアストローク比・降順 [3000ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
3200rpm
最高出力
5600rpm
91.0mm9.7m/s17.0m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm6.1m/s22km/h
4000rpm12.1m/s44km/h
6000rpm18.2m/s66km/h
8000rpm24.3m/s87km/h
10000rpm30.3m/s109km/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91.0mmのエンジンが最高出力を発生する5600回転での平均ピストンスピードは17.0m/sとなり、これは1秒間に17.0メートル(時速にすると61.2km/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3200回転では9.7m/s、最高出力が発生する5600回転より500回転高い6100回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は18.5m/sとなっています。

参考までにストロークが91.0mmの7M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6.05m/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)6590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。


7M-GTEU型エンジンを搭載する車種の例

全7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7M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
MZ20
1990/04
ソアラ
3.0GT
[E-MZ20]
240PS
35.0kgm
8.3km/L
6.333kg/PS
ターボ
FR/5MT
クーペ
5人乗り

ソアラ
[3.0GT]
1990/04モデル
車両型式E-MZ20
最高出力240PS
最大トルク35.0kgm
10-15モード燃費8.3km/L
パワーウェイト6.333kg/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
MA70
1989/08
スープラ
3.0GT Turbo
[E-MA70]
240PS
35.0kgm
8.3km/L
6.500kg/PS
ターボ
FR/5MT
クーペ
5人乗り

スープラ
[3.0GT Turbo]
1989/08モデル
車両型式E-MA70
最高出力240PS
最大トルク35.0kgm
10-15モード燃費8.3km/L
パワーウェイト6.500kg/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
MZ21
1990/04
ソアラ
3.0GT Air-Sus
[E-MZ21]
240PS
35.0kgm
8.3km/L
6.375kg/PS
ターボ
FR/5MT
クーペ
5人乗り

ソアラ
[3.0GT Air-Sus]
1990/04モデル
車両型式E-MZ21
最高出力240PS
最大トルク35.0kgm
10-15モード燃費8.3km/L
パワーウェイト6.375kg/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
7M型エンジン搭載車種の一覧
パワーウェイトレシオ順|全12車種

その他の7M型エンジン型式と代表的な車種

7M-GE型
全5車種
トヨタ:マークII [Grande-G]
最高出力200PS/最大トルク27.0kgm
1990/08モデル
トヨタ
7M-GE型
全5車種
マークII
[Grande-G]
200PS/27.0kgm

トヨタ製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】