内燃機関超基礎講座 | スバルEJ20、開発ストーリー。水平対向は必然だった。
- 2021/04/16
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世良耕太
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EJ20はスバルにとって第2世代に当たる水平対向エンジンであった。開発に際してはすべてが白紙、必ずしも水平対向を選ぶ必要はなかったという。許されたゼロからの開発、それでも「水平対向」を選択した理由とは。
TEXT:世良耕太(SERA Kota)
性能を出すための大幅刷新。課題克服が富士重工全体の技術を上げた
富士重工が1966年に発売した国産量産車初のフロントエンジン・フロントドライブ車「スバル1000」に搭載した「EA52」型エンジンはその後、ボアアップによる排気量拡大とそれに伴うクランクシャフトやベアリングの強化、動弁系の改良などで時代の流れに対応していった。開発段階で800ccだった排気量は、すでにスバル1000の発表段階で977ccに拡大。1969年にはボアを72mmから76mmに拡大して排気量を1088ccに拡大すると(EA61)、1970年にはボアを82mm、排気量を1267ccとし(EA62)、1971年にレオーネに引き継がれた。
EAシリーズの進化、すなわちボアアップによる排気量拡大はその後も続き、1979年にデビューした2代目レオーネはついにボアを92mmにまで拡大(EA71)。排気量は1.6ℓに達したが、ストロークはEA52と同じ60mmで、シリンダーヘッドは相変わらずOHVのままだった。
3代目レオーネの登場(1984年)に合わせてクランクシャフトを改良。ストロークを7mm拡大(67mm)して排気量は1.8ℓに。同時に動弁系はSOHC(ベルト駆動)に改めた。だが、本質は依然、1960年代のスタンダードで設計されたエンジンだった。これに対し、出力、環境性能ともに1980年代のスタンダードで設計したのが、初代レガシィ(1989年)が積む2ℓの「EJ20」である。ボア×ストロークは92×75mm。EA系と同じくヘッド、ブロック共にアルミ合金製だが、燃焼室はバスタブ型燃焼室+2バルブから、ペントルーフ型燃焼室+4バルブに変更。クランクシャフトの支持を3から5に増やして剛性を高めている。
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リッター100馬力のエンジンを開発する
スバル1000に積むエンジンを開発する際も、富士重工のエンジン設計担当者は水平対向4気筒と並行して横置き直4や縦置きV4などを検討し、最終的に水平対向を選択している。EAシリーズの後継エンジン開発にあたっては、盲目的に水平対向を選択することはせず、机上ではあるものの、相応の検討を重ねた上で水平対向を引き継ぐ、という結論が導き出された。「しっかりしたエンジンを作るには、水平対向が一番」(工藤氏)だったからだ。
「前のエンジンの延長線上でクランクシャフトやブロックをしっかりさせてはどうかと検討したのですが、あるとき山田さんがベアリングの数を3から5に増やしたらどうかとポロッと言ったのです。それはいいと。元々クランクシャフトが短いという利点がある上に、部屋が5ヵ所に仕切られて構造体としてしっかりする。割と早い段階で水平対向にすることが決まりました」
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工藤氏から任される形で新世代水平対向エンジンを設計したのは、入社2年目の柏瀬一氏である。「大学3年のときにスバルビルでレオーネのカタログに写っていたエンジンを見て、水平対向エンジンって面白そう」と思った口で、これがきっかけで富士重工に入社。「個人的には、富士重工と言えば水平対向とワゴン。世の中から外れていようが、個人的には関係ない。前例のないエンジンを設計する知的な作業が面白かった」と当時を振り返る。
「いま考えれば、入社2年目の新人によく仕事を任せてくれたものだと思います。プロジェクトに加わって最初に聞いたのは、『リッター100馬力』を目指すということ。ハイパフォーマンスの素晴らしいエンジンを作って、いいクルマにしようという気概にあふれていました。で、具体的にどうするの?という段階で私が加わったわけです」
1960年代のスバル1000のときもそうだったが、もっと前、1950年代にスバル360を開発したときも、富士重工は開発の責任ある任務に若手社員を登用した。その伝統は、1980年代に第2世代水平対向エンジンを開発する際も受け継がれたのである。
次世代エンジンをリサーチする段階で、工藤氏はヨーロッパに飛んだ。動弁系を調査する一方で、デビューしたばかりのメルセデス・ベンツ190EやBMW3シリーズに乗り、1.8ℓターボを積んだ現地仕様のレオーネと乗り比べてみた。結果、次世代エンジンは「ハイパフォーマンスの方向に行かないとダメ」だと思い知らされて帰国した。
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