整備士が語る4気筒エンジン！
あのでっかい音出すV8はもう完全に死んでもうた。今は4気筒エンジンがめっちゃ人気や。でも今車買うならどのエンジン選んだらええんやろ？直列4気筒か、V型4気筒か、はたまた水平対抗4気筒か？どれが一番壊れにくくて、パワーとパフォーマンス出せるんや？どれが一番運転してて気持ちええんやろ？今日はメーカー関係なく、4気筒エンジンを解説していくで！
直列4気筒、V型4気筒、水平対抗4気筒とは
まず、直列4気筒、V型4気筒、水平対抗4気筒の違いは見た目と形にあるんや。直列4気筒はシリンダーが一直線に並んどるからそう呼ばれるねん。V型4気筒はシリンダーがVの字に並んどって、水平対抗4気筒はフラットエンジンの一種で、共通のクランクシャフトの両側にシリンダーが対になって配置されとるねん。ほんでな、それぞれのエンジンには独自のメリットとデメリットがあるんや。
直列4気筒は今日ではめっちゃ一般的なエンジン設計やけど、一部の人からは「時限爆弾」とも言われとる。V型4気筒は小さくて頑丈なのが特徴やけど、直列4気筒ほど一般的やないんや。水平対抗4気筒は短い長さと低い重心が特徴で、これはスバルの代名詞やけど、同時にいくつかのスバルのリコールの原因にもなってもうた。
直列4気筒のメリット
もし適当に巷の車選んだら、大半が直列4気筒積んどるで。なんでこんなに直列4気筒が人気か言うたら、そりゃあもうエンジンのシンプルさやで。シリンダーヘッドが一個、シリンダーバンクが一個、バルブトレインも一個。これ以上シンプルにしよう思ったら、エンジンそのものなくさんとあかんわ。排気マニホールドも一つだけやし、シリンダーバンクが複数あるエンジンに比べて動く部品が少ないから、エネルギーの無駄が少ないんや。シンプルやから製造コストも安く済むし、修理もめっちゃ楽や。シリンダーヘッドが一番上にあるから、スパークプラグとかバルブトレインのアクセスも簡単やねん。それに、直列4気筒は軽いんや。だから、もしエンジンが何かあっても、持ち上げてポイっとできる…って、そんなことせんけどな！
直列4気筒の問題点
問題点の話するけどな、直列4気筒はどのメーカーが作っても色々とトラブルが出てくるんや。まず、直列4気筒は2.5リッターとか3リッターを超えることなんてほとんどないねん。それに、他のエンジンレイアウトに比べて重心が高いんや。2011年モデルの車で調べた研究だと、新しい4気筒エンジンが新設計の6気筒エンジンの燃費とパワーの両方を満たす例はほんまに少ないんや。小さいエンジンやと燃費かパワーのどっちかは匹敵するけど、両方を満たすのはほとんど無理なんや。それに、4気筒エンジンは1割くらいの確率で問題が起こるんや。例えば、エンジンのパワー不足やエンジンがもたつくとか、ほんまにもう困ったもんや。
2000年代の終わり頃やな、ガソリンの値段がめっちゃ上がって、景気も悪なったから、みんなお財布のこと考えなあかんようになってん。特に燃費やな。それで、4気筒のエンジンがめっちゃ流行ったんや。どこ見ても4気筒やったわ。例えばな、ボルボの2リッターDrive-Eエンジンって、コンピューターシステムがめっちゃ複雑で、壊れやすいって言われとるんや。GMの2リッターEcotecエンジンなんか、こいつのせいでカマロが信頼性が最も低い車のトップにランクインしたくらいやで。ほんで、ミニの1.6リッターターボエンジンもまるで時限爆弾みたいなもんやった。タイミングチェーンとか冷却システムのトラブルがあって、このエンジンの寿命を縮めとるんやわ。
https://www.media.volvocars.com/global/en-gb/media/pressreleases/124738/volvocars-new-drive-e-powertrainsefficient-driving-pleasure-with-world-firsttechnologies
https://poweredsolutions.gm.com/products/gm-powertrain-lfv-engine-features-specifications.pdf
スカイアクティブエンジン
特に最近人気なスカイアクティブについてちょっと解説しとくな。マツダのスカイアクティブの4気筒エンジンってな、アルミブロックとシリンダーヘッドにチェーン駆動のオーバーヘッドカムが2本付いとんねん。ピストンが4つに、バルブが16個、シリンダーごとにスパークプラグが1つずつ。おもろいのはな、このスカイアクティブのエンジンのピストンが、圧縮を上げるためにドーム型のパフォーマンスピストンみたいになっとるんやけど、上にちっちゃいカップが付いとるんよ。これがディーゼルのピストンみたいやねん。そのカップが燃料を注入した時にミニ燃焼室みたいに働いて、火炎がピストンの上のくぼみに広がるんや。それで燃焼が速くなって、デトネーション（以上燃焼によるノッキング）のリスクが減るんやけど、問題もあるんや。
例えばな、エンジンとかアクセサリーモードが切れんくなってしまう問題があっての、それは2つの原因のどっちかやねん。1つはトランスミッションセレクターレバーモジュールの問題か、もう1つはブレーキペダルのポジションセンサーの問題。エンジンスタートボタンを操作するにはギアレバーとブレーキペダルが正しい位置に入っとることが必要やから、それぞれについとるセンサーからの情報が使われるんやけど、トランスミッションレバーがパーキング以外のギアを読んでしもうたら、ボタンがアクセサリーモードから抜けられへんのや。
エンジンの調子が悪うなった原因はいろいろあるんやけど、例えばミスファイアとか氷が堆積する問題やな。エンジンが正常に動いとったら、排気管から出るもんは二酸化炭素と水だけやねんけど、燃焼や結露からの水が排気管にたまって氷になるんや。それが原因で、車をスタートさせたときに、排気システムのメインサイレンサーが詰まってもうて、シリンダーミスファイアのコードが出るんや。そんで、マツダは新しいメインサイレンサーを作って、水がちゃんと排出されるようにしたんや。
それから、エンジンはカーボンの蓄積も問題や。これは大抵、ポジティブクランクケース換気システム（PCV）から出る油や蒸気が原因やねん。このエンジンにはインテークマニホールドの下に大きなオイルセパレーターがあって、ブロックの横にあるんやけど、もしPCVバルブを超えて蒸気が過剰に通過すると、カーボンの蓄積を引き起こすんや。その蒸気は時間が経つと炭化水素でいっぱいになって、インテークバルブにくっついてカーボンの堆積問題を引き起こすんや。大抵これは安物の鉱物油が原因やな。普通の油は揮発性が高いから、熱にさらされるとすぐに蒸発してまうんや。安い油は時間が経つとどろどろになって、潤滑もあんまりようならんから、PCVシステムが処理せなあかん油蒸気の量が増えるんや。
まあ、要はええ油使って、ちゃんとメンテしといたら、こういう問題も避けられるっちゅうことやな。
ほんでな、このエンジンにはオイルポンプにもでっかい問題抱えとるんや。オイルポンプシステムっちゅうのは、エンジンに潤滑油を循環させるために必要なんやけど、外部システムは使わへんねん。エンジンのどの部分もちゃんと潤滑されるように、オイルポンプが要るんや。でも、そのオイルポンプが壊れたら、エンジンの動く部分全部がうまいこと動かんようになってまうねん。オイルポンプの故障は、不規則なオイル交換とか、スラッジやゴミの蓄積、摩耗や損傷、オイルパイプの腐食なんかが原因やねん。場合によっては、オイルポンプをまるごと交換せなあかんこともあるんや。
V4エンジン
ほんなら、V4エンジンについて話そうか。これ、車市場ではめったに見かけへんのやけどな。V4エンジンっちゅうのは、4つのシリンダーが共通のクランクシャフトを共有して、V字型に配置されとるピストンエンジンのことや。普通は、3つのメインベアリングがクランクシャフトを支えとるんや。この2つのシリンダーバンクが2つのクランクピンを共有しとるから、V字の角度をいろいろ変えられるんや。V4エンジンは普通の直列4気筒よりも幅広なんやけど、2つのシリンダーしかないから、全体的には短いんや。そんでサイズが小さいから、めっちゃ剛性が高いんや。クランクシャフトも短いし、バランスがええから振動も少ないんやな。もしシリンダーバンクが90度の角度に配置されとったら、各シリンダーからの主要な力が相殺されて、全体的にスムーズに動くエンジンになるんや。
なんでV4は珍しいんか？
V4エンジンが車では珍しい理由の一つは、エンジン自体がめっちゃ複雑やからやな。V4には2つのシリンダーヘッド、2つの排気マニホールド、2つのバルブトレイン、それに直列4気筒の倍のカムシャフトが必要なんや。パーツが多い分、車のメーカーにはコストがかかるんや。さらに、シリンダーバンクの角度が90度未満のV4はバランシングシャフトが必要で、これがまた複雑さを増すんや。しかも、こういうエンジンはエンジンルームの中で場所を取るんや。90度のV4は、フードの下のスペースをすぐに食いつぶしてまうんや、スリムな直列4気筒とはちゃうんやな。V4エンジンの一番の売りはコンパクトなサイズやけど、それだけやと製造コストを正当化するには足りへんのや。だから大半の車メーカーは、普通の乗用車には直列4気筒を選ぶんや。
水平対抗4気筒エンジン
水平対抗4気筒エンジンっていうのはな、ピストンが横向きにお互いに向かって動くんや。ほんま、ピストンの動きがまるでリングでパンチを打ち合うボクサーみたいやねん。ボクサーエンジンの特徴は、2つのシリンダーバンクがあって、各ピストンが独自のクランクピンを持っとることや。ピストンが反対方向に動くから、互いにバランスを取って、全体的にスムーズに動くエンジンになるんや。
知っとったか？スバル車はもう40年以上もボクサーエンジンを搭載しとるんや。例外は、スバルの軽自動車やトラックに使われるENエンジンシリーズだけや。スバルがこの道を長らく歩んどるのには、ボクサーエンジンのたくさんのメリットがあるからなんや。一番重要な利点の一つは、重心が低いことや。つまり、従来の直列やV型エンジンよりも安定しとって反応がええから、安全性も高いんや。正面衝突の時には、エンジンがキャビンに入るんやなくて、下に落ちる可能性が高いんや。これはエンジンが地面に近くにあるからなんや。
もう一つの利点は、冷却システムや。エンジンの水平なプロファイルのおかげで、オイルやクーラントが均等に分散されるんや。直列エンジンやV型エンジンみたいに下に沈んでしまわへんねん。
スバルの問題
スバルはボクサーエンジンで有名やけど、完璧っちゅうわけやないんやで。2020年4月に、2018年6月から2019年2月までに製造された2019年モデルのスバルがリコールされたんや。その数、約188,000台やで。問題は、燃料ポンプ不良が原因でエンジンが止まってまう現象やったんや。ほんで2019年には、アメリカでエンジンコンピュータの問題で45万台以上がリコールされたんや。コンピュータユニットがちゃんとプログラムされてへんかったから、エンジンが停止した後でも点火コイルに電力を供給し続けて、温度が上がって、電力が失われる可能性があったんや。
さらにその前年の2018年には、バルブスプリングの破損が原因でエンジンのノイズや故障、そして停止の恐れがあるっちゅうことで、リコールが出されたんや。
スバルには長年にわたって、ボクサー4エンジンのオイル消費量が多すぎる言うて苦情がたくさん寄せられとったんや。公式なリコールはなかったけど、集団訴訟が起こされたんやで。あるオーナーは、レガシーがあまりにもオイルを消費するもんやから、2週間ごとにオイルを足さなあかんって言うてたんや。結局、スバルは新しいエンジンに交換することで和解したんやけどな。
ボクサーエンジンの平らなレイアウトは、整備するのが難しいんや。シリンダーヘッドがエンジンの横にぴったりくっついとるから、スパークプラグの交換みたいな簡単な作業もやりにくいんや。ヘッド部品の数が倍やから、その分、壊れたり交換が必要なパーツも多いんや。まぁ、スバルもなかなか手のかかる子やけど、そんだけ魅力もあるんやろな。車ってのは、そういうもんや！
結論
ほんなら、あんたのエンジンについて教えてや。どんなエンジン使っとるんか、あとそのエンジンに関する不満は何か、コメントで教えてな！
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