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
世良耕太

EJ20（ターボ）。初代レガシィとともに登場した富士重工の第2世代水平対向エンジン。ターボ仕様の場合、リッターあたり出力は110psに達している。本体上部に置くインタークーラーは水冷式。ヘッド後方の角が削れているのはメンバーを避けるため。

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）

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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。

EA52。材料費の嵩むのを承知でオールアルミ製にするなど、元々は「しっかりしたエンジン」を目指して設計されてはいた。しかし、設計の出発点は800cc。ボアアップによる排気量拡大にも限界があった。不等長エキゾーストが結果として「ボロボロ」というスバルサウンドを生んだ。

リッター100馬力のエンジンを開発する

開発を担当した工藤一郎氏（スバルテクニカインターナショナル株式会社代表取締役社長：取材当時）。「水平対向でしっかり作る」決断を後押しする材料が次々に出てきたと当時を振り返る。

このエンジンの開発において中心的な役割を担ったのが、現STI（スバルテクニカインターナショナル）社長の工藤一郎氏である。「STIの先々代の社長を務めた山田剛正さんが当時私の上司だったのですが、彼からは『まったく新しいエンジンを作るわけだから、水平対向である必要はない。白紙でいい』と言われました。1983年の10月か11月頃からドラフターで絵を描き始めたのですが、直列4気筒やV型4気筒の図面を描き、パッケージングも含めて検討しました」

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」

3ジャーナルから5ジャーナルへの変更が、長寿命エンジンの基礎を作った。インプレッサWRX STIが積む最新スペックは、リッターあたり出力154psに達する。

入社2年目でEJ20の設計を任された柏瀬一氏（スバル技術本部トランスミッション設計部担当部長：取材当時）。先行開発やWRCプロジェクトなどの業務を経て、現在はCVTの開発に携わる。

基本構造を変えずに長期に渡って使い続けることのできるポテンシャルを備えている点も、次世代エンジンを水平対向に定めた理由だった。富士重工自らが初代EAシリーズを20年以上使い続け、水平対向ユニットの長寿命を証明してはいたが、ポルシェもまた基本構造を変えずに水平対向を使い続けるメーカーだった。設計室には空冷6気筒初期のクランクケースが転がっていたが、これに当時最新の3.2ℓのブロックをきっちり取り付けることができた。それを見て工藤氏は、「水平対向の構造であれば進化させられるのがバシッと分かった」と語る。

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。