モーターファン・イラストレーテッド（MFi） vol.174は、「直３ vs 直４」特集

• 2021/03/12
• Motor Fan illustrated編集部

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A～Cセグメント車に搭載される1.0～1.5L排気量のエンジンはいま、 かつての直列４気筒エンジン（以下、 直４）にとって変わって、 直列３気筒エンジン（以下、 直３）が主流になりつつあります。 ３気筒化が進んでいる理由は、 グローバルで厳格化するCO2排出規制の影響です。 直４より直３のほうが熱効率を高めやすく、 レスシリンダー化によってさまざまな損失を低減できるからです。 しかし、 これまで積極的に直３化へ進まなかった背景には、 それなりの理由があります。 では、 どのようなデメリットがあったのか。 そして、 どのような技術的要件を用いて解決したのか。 直４と比較しながら、 現代流直３エンジンの仕立て方を探っています。

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単純に4分の３ではない！

　３気筒か、 ４気筒か。 この判断にはさまざまな要素が絡みます。 単純に「１気筒減る」ことで、 部品点数が少なくて済むので低コストで作れたり、 コンパクト化できたりと期待値は高いですが、 果たして本当に直３はすべての点で直４より優れているのか？　同一排気量、 同一出力で直３と直４を比較した場合、 じつはその背景には技術論だけにとどまらないさまざまな事情が潜んでいます。 「直３と直４の基礎体力」と題して、 それぞれの得意、 不得意について、 世界的なエンジニアリング会社であるAVLに訊きました。

なぜトヨタは４気筒ではなく、 ３気筒を選んだのか？

　モジュラー設計の利点を生かした開発効率の観点から、 ４気筒から１気筒を減らして直３化する例がほとんどです。 明確な目的がなければ、 1.2Lや1.6Lの直４を直３で新しく作り直すという決断にはなかなか至りません。 1.5L直４がありながら、 新しく1.5L直３を作る意味はまったくないというメーカーもあるくらいです。 しかし、 これまで1.5Lクラスに直４を採用し続けてきたトヨタが、 ついに直３へスイッチを断行しました。 ヤリス／ヤリスクロスに搭載するM15A型は、 今後の同社の主軸エンジンとして位置づけられています。 なぜ、 トヨタは４気筒ではなく、 ３気筒を選んだのでしょうか？　技術的要素からその目的と意義を徹底取材しました。

ラリーで勝つために導かれたスペック

　トヨタが直３エンジンを新設計して量産化しただけでも驚きなのですが、 なんと同社は、 その新型M15Aエンジンとは別に、 ラリーで勝つためにエンジン諸元をゼロベースで検討した1.6L３気筒の完全新設計スポーツエンジンを登場させました。 GRヤリスに搭載するエンジンです。 量産エンジンをチューニングしてモータースポーツへというパターンは多いですが、 競技での要件と使用環境に最適化したエンジンを車両企画に落とし込んで、 量産化するパターンは、 低コスト化や効率化が席巻する自動車業界においては異例ですし、 このご時世トヨタしかできない芸当です。 モリゾウ（豊田章男社長）肝入りのエンジンを詳解します。

３気筒特有の「振動」とどう戦うか

　直３がかつては主流になりえない気筒配列であったのは事実です。 なぜコンパクトカーでも４気筒エンジンが長らく大勢を占めていたのか？　その要因のひとつが、 直列３気筒特有の「振動・騒音」の問題です。 かつては、 自動車メーカーで振動設計を担当し、 現在は新潟工科大学で教鞭を振るう門松晃司教授に、 ３気筒エンジンの振動についての基礎知識をお伺いするとともに、 ３気筒を使いこなすために考案された実用的アイデアを紹介します。

３気筒に市民権を与えたエンジンマウントの進化

　自動車で起きる現象のほとんどが「振動」です。 エンジンは起振源であり、 ピストンやクランクシャフトの動きにより振動を引き起こします。 その重たいエンジンを２～3ヵ所で支持しているエンジンマウントは、 そのもっとも重要なエンジン起因の振動に直接かかわる部品であり、 この振動をできるだけ乗員に伝えないようにする部品です。 「支持」と「防振」の役割を持つエンジンマウント設計は、 実際どのように行われているのかを住友理工に訊きました。