マツダ３とNDロードスターはP5-VPS（VPR）型という同じ

マツダ３とNDロードスターはP5-VPS（VPR）型という同じ形式の１５００のエンジンが乗っていますが、マツダ３が111psでロードスターは131psと20馬力もの差があります。
最高回転数が６０００と７０００なので１０００回転の差があるのでこのせいだと思うのですが、素人考えですが、同じエンジンで低速重視と高回転重視は中身を変更しないと無理な気がするのですが、最高回転を低くして低速トルクを上げる、あるいは高くして馬力を上げるのはクランクとか変更しないと無理なのではと思うのですが、それをすると流用ではなくなり、専用になるのでコストも上がるのではと思うのですが、どうやって違いを出しているのでしょうか。

エンジンの変更内容については2015年のマツダ技報のPDF 132ページから「新型ロードスターのエンジン技術」で紹介されています。
https://www.mazda.com/ja/innovation/monozukuri/technology/tech-review/2015/
専用設計については、確か年間2万5千台生産することが条件で開発されていました。また既に10年間生産しているのでP5-VP[RS]の専用設計の増加分コストは回収されていると思われます。
元々FF用横置きエンジンとFR用縦置きエンジンでは、オイルの流れ方、エンジン冷却の違いで同じ設計ではトラブルが出ることがあります。
このため、ロードスターに載せる時にある程度の設計変更は必要でした。
そしてロードスターは軽量化して2名乗車、燃費はある程度重視しなくても大丈夫な点からハイオク化とフィーリング重視や一定の馬力、トルクアップされています。
ただし馬力に関しては保険料が大きく変わる欧州の100kW規制があるので100kW(136PS)以下に抑えられています。
対するMazda 3は、ロードスターより300kg重い車重、5名乗車でロードスターよりトータル(車両総重量)で500kg重たい車体を動かすことになります。
そしてエンジンはレギュラー仕様であること、CAFE(企業別平均燃費)規制で燃費の向上も求められます。
P5-VPSはこの辺りのバランスを考慮したエンジンと言えます。
ちなみにロードスターに近い車重のMada2(FFモデル)だとロードスターより4km/L程度燃費の良いエンジンになっています。
部材の違いですが、クランクシャフトに関しては材質から変わっているので互換性はありません。
エンジンのヘッド、ブロックなども微妙に違いがある様子です。(しかも同じP5-VP系でも生産国で部品の品番が異なる)
現在の生産は一定の小ロットでもコスト面も含めて生産できる仕組みが確立されている様子です。
この辺りはコンピューター管理で混在生産が可能になった点が大きいと思います。

縦置きと横置きの違いがあるので必然的に吸気レイアウトとインマニ、エキマニからマフラーはそれぞれの設計になりますね。
また、カムプロファイルとバルブスプリング、上記の違いに合わせたECUのセッティングによるものですね。

カムと点火時期で低回転域と高回転域で特性変えられるようにしたのがホンダのVTECって説明したら理解しやすいですかね。
一つのエンジンの中で低回転で出力出すカムと高回転で出力出すカムを切り替えてますので、カム次第でどうにでもなるって感じ。
もちろんVTEC機構が故障したら切り替わらないので、低回転のカムで固定されたら高回転で出力出せないし、高回転のカムで固定されたら低回転で出力出せないです。

NDロードスターのP5-VP[R]は、マツダ3のP5-VP[S]と基本設計は共通でも、細部が異なる「別仕様のエンジン」と言えます。
したがって、同じエンジン型式であっても、出力特性や最高回転数に大きな違いがあるのは、カムプロフィールやECUセッティング、吸排気系などの違いによって実現されています。
●なぜ同じ形式なのに出力が違う？
1. カムプロフィールの違い（バルブタイミング・リフト量）
NDロードスターは高回転寄りのカムで、より多くの吸気を取り入れられるようになっている。
一方、マツダ3は低中速トルク重視のバルブタイミングが採用されているとされます。
2. 吸排気系の違い
NDは等長エキマニを採用（特に前期モデル）し、排気効率が高く、回転の伸びに貢献。
マツダ3の1.5L（P5-VPS）はそこまでの排気効率は追求していない。
3. ECUセッティングの違い
点火時期、燃料噴射、レブリミットなどの設定が違うことで、出力特性を変えている。
NDは7000rpmまで回るように燃料・点火を最適化。マツダ3は6000rpmで頭打ちに。
4. 可変バルブタイミングの制御
同じ「S-VT」でも、NDは可変量や制御マップがスポーツ志向に最適化されている可能性が高いです。
5. 圧縮比などの微細な違いの可能性
NDのP5-VPRの方が若干高圧縮（13.0程度）であるとも一部報告あり。
ただしこれは市場・仕様により異なる。
●クランクやピストンは違うのか？
おそらく共通です。
クランクシャフトやブロックは基本的に同一。
高回転耐久性も想定内で設計されており、ECUや吸排気系の変更で別キャラのエンジンに仕立てている。
つまり、共通設計をベースに「アッパーパーツ」と「制御」でキャラ付けしている。
●補足
各車種の性格に合わせて、少しの変更で性能を差別化しているのがマツダの上手なとこです。