トヨタ:HC-EJ型エンジンの諸元と性能まとめ [直列4気筒 1295cc]

ここではトヨタのJ100E型・キャミ [P|1999/05モデル] に搭載されているHC-EJ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。

HC-EJ型の自然吸気エンジン諸元


J100E型 キャミ
主要諸元と走行性能まとめ
車両型式GF-J100E型
車名&グレードキャミ
P
エンジン型式HC-EJ
種類直列4気筒
排気量1295cc
内径×行程76.0mm×71.4mm
ボアストローク比0.94
単気筒容積323.9cc
圧縮比9.5
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92PS/6500rpm
最大トルク11.0kgm/5000rpm

まず基本的な成り立ちとして、HC型エンジンはボア(内径)76.0mm、ストローク(行程)71.4mm、ボアストローク比0.94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HC-EJ型の自然吸気エンジンを搭載している車種は、1999/05から発売された初代キャミ [J100E型|1999/05]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
HCのエンジン性能曲線図もどき
馬力の変遷76.8PS → 92PS
トルクの変遷11.0kgm → 10.1kgm
リッター馬力71.0PS/L
リッタートルク8.5kgm/L

今回の参考車両であるキャミの直列4気筒1295cc、圧縮比9.5でレギュラーガソリン仕様の自然吸気エンジンは、6500回転のとき最高出力92馬力を、6500回転のとき最大トルク11.0kgm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5000回転での馬力は76.8PS、最高出力が発生する6500回転でのトルクは10.1kgmになります。

排気量1リットルあたりの馬力は71.0PS/L、トルクは8.5kgm/Lとなり、1気筒(単気筒容積323.9cc)あたりの馬力は23.0PS、トルクは2.8kgmです。

HC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[ 5 ]、換算トルクが[ 3 ]の「標準的な出力(中の下)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
76.071.41295cc9.50.94
ボアアップによる排気量拡大
76.571.41313cc9.60.93
77.01330cc9.70.93
77.51347cc9.80.92
78.01365cc10.00.92
78.51382cc10.10.91
79.01400cc10.20.90
ストロークアップによる排気量拡大
76.072.41314cc9.60.95
73.41332cc9.70.97
74.41350cc9.90.98
75.41368cc10.00.99
76.41386cc10.11.01

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76.0mmから0.5mm刻みで79.0mmまで拡大した場合および、ストロークを純正の71.4mmから1mm刻みで76.4mm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0.94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。HC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0.94から0.90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

HC型エンジンのピストン径76.0mmとサイズが近いピストンを持つエンジンが27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
三菱
4G32型
76.9mm
[+0.9mm]
1326cc
[+31cc]
いすゞ
4XC1型
77.0mm
[+1.0mm]
1330cc
[+35cc]
トヨタ
3A型
77.5mm
[+1.5mm]
1347cc
[+52cc]
スバル
EL15型
77.7mm
[+1.7mm]
1354cc
[+59cc]
日産
RB20型
78.0mm
[+2.0mm]
1365cc
[+70cc]
日産
HR15型
78.0mm
[+2.0mm]
1365cc
[+70cc]

ピストン径が近いエンジンとしては、三菱:E31A型ギャランに搭載される4G32型1597ccの76.9mm、いすゞ:JT151F型ジェミニに搭載される4XC1型1471ccの77.0mm、トヨタ:AL21型コルサに搭載される3A型1452ccの77.5mm、スバル:GH3型インプレッサに搭載されるEL15型1498ccの77.7mm、日産:HR34型スカイライン セダンに搭載されるRB20型1998ccの78.0mm、日産:K13改型マーチに搭載されるHR15型1498ccの78.0mm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 1500ccクラスのエンジン
ピストン径が大きい 1500ccクラスのエンジン
ストロークが短い 1500ccクラスのエンジン
ストロークが長い 1500ccクラスのエンジン
ボアストローク比・昇順 [1500ccクラス]
ボアストローク比・降順 [1500ccクラス]


平均ピストンスピード

ストローク最大トルク
5000rpm
最高出力
6500rpm
71.4mm11.9m/s15.5m/s
回転数/分秒速時速
2000rpm4.8m/s17km/h
4000rpm9.5m/s34km/h
6000rpm14.3m/s51km/h
8000rpm19.0m/s68km/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71.4mmのエンジンが最高出力を発生する6500回転での平均ピストンスピードは15.5m/sとなり、これは1秒間に15.5メートル(時速にすると55.8km/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5000回転では11.9m/s、最高出力が発生する6500回転より500回転高い7000回転をレブリミットと仮定したときの平均速度は16.7m/sとなっています。

参考までにストロークが71.4mmのHC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)8400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。


HC-EJ型エンジンを搭載する車種の例

全2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HC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
J100E
1999/05
キャミ
P
[GF-J100E]
92PS
11.0kgm
11.6km/L
11.63kg/PS
自然吸気
4WD/4AT
SUV
5人乗り

キャミ
[P]
1999/05モデル
車両型式GF-J100E
最高出力92PS
最大トルク11.0kgm
10-15モード燃費11.6km/L
パワーウェイト11.63kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機4WD/4AT
車体形状&乗車定員SUV/5人乗り
トヨタ
J100E
1999/05
キャミ
P
[GF-J100E]
92PS
11.0kgm
13.0km/L
11.52kg/PS
自然吸気
4WD/5MT
SUV
5人乗り

キャミ
[P]
1999/05モデル
車両型式GF-J100E
最高出力92PS
最大トルク11.0kgm
10-15モード燃費13.0km/L
パワーウェイト11.52kg/PS
吸気方式自然吸気
駆動方式&変速機4WD/5MT
車体形状&乗車定員SUV/5人乗り
HC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HC型エンジン型式と代表的な車種

HC-E型
全7車種
ダイハツ:シャレード [Will]
最高出力94PS/最大トルク11.0kgm
1991/01モデル
ダイハツ
HC-E型
全7車種
シャレード
[Will]
94PS/11.0kgm
HC-EJ型
全2車種
ダイハツ:テリオス [CX HC型]
最高出力92PS/最大トルク11.0kgm
1998/09モデル
ダイハツ
HC-EJ型
全2車種
テリオス
[CX HC型]
92PS/11.0kgm

トヨタ製エンジンの原動機型式まとめ
【排気量順】