シリンダーブロックとは？内部の穴・冷却水・油路と材質の違い

エンジンを分解すると現れる、穴だらけの金属の本体。これがシリンダーブロックです。ただの重い塊にしては、ずいぶん込み入った形をしています。その穴にも、ちゃんと仕事があるんです。

シリンダーブロックは、動く部品を支えるエンジンの本体

シリンダーブロックは、エンジンの土台になる大きな部品です。中には、ピストンが往復する筒状の部分があります。この筒がシリンダーで、燃料を燃やす仕事は、その内側で行われます。

多くの乗用車用エンジンでは、下側で回転する軸も支えています。動く部品の位置がずれないように受け止めながら、冷却水やオイルの通り道も用意する。見た目どおり、なかなか責任の重い本体なんですね。

家なら、壁と土台をまとめたような役ですね。

上のヘッド、下のオイルパンと組み合わさる

一般的には、上にシリンダーヘッド、下にオイルパンを組み合わせます。ヘッドは燃料が燃える部屋や空気の出入口を受け持ち、オイルパンは戻ったオイルを受けます。水平対向など、筒が横向きのエンジンでは、部品の向きや分け方が変わります。

ボンネットを開けて見えるプラスチックのカバーや、一番上のヘッドカバーは、ブロックではありません。外から見えるふたと、中の部品を支える本体は別です。

中には、ピストン・冷却水・オイルのための場所がある

シリンダーボア：ピストンが往復する穴

ピストンが入る筒状の穴や、その内側の直径を「ボア」といいます。穴なら開いていればよさそうですが、ここはピストンが猛烈な速さで往復する場所です。ピストンの周りには、筒の壁に沿って動いてガス漏れを抑える、細い金属の輪があります。これがリングです。丸さが崩れたり、表面が傷んだりすると、リングや油の膜がうまく働かず、こすれやガス漏れにつながります。穴一つにも、なかなか面倒な注文が付くんですね。

アルミの本体に、鋳鉄などで作った筒を入れるエンジンもあります。この筒がシリンダーライナーです。別の筒を入れず、穴の表面を加工するものもあります。本体の材質と、ピストンが動く面の材質が、同じとは限りません。

ウォータージャケット：冷却水の通り道

ウォータージャケットは、筒の周りなどに作った冷却水の通り道です。熱くなったところから熱を受け取り、冷却の装置へ運びます。「ジャケット」でも着せて暖めるのではなく、エンジンの温度を整えるための場所です。

水を大量に流せばOK、というほど単純ではありません。場所による温度の差、熱の逃げ方、水の通りやすさを考えて作ります。また、冷却水の道と、部品を守るオイルの道は別になっています。

クランクシャフトを支える部分と、オイルの通路

クランクシャフトを支えるのが軸受です。軸受を収める穴の場所や形がずれると、軸が安定して回れません。下側を一体の部品で支えるエンジンもあり、ブロック一つだけで全部を支えているわけではありません。

本体の中のオイルの道から、軸受などへ油を送ります。いくらブロックが頑丈でも、油が届かなければ動く部品を守れません。流れはオイルの循環で解説しています。

アルミと鋳鉄は、何が違う？

「剛性」は、力を加えたときに変形しにくいこと。「強度」は、壊れにくさに関わる性質です。似て聞こえますが別の話なんですね。軽いアルミでも、厚さや補強、部品の固定方法を工夫して、必要な形を保てるようにします。[1]

鋳鉄は古い、アルミは新しい、と分けるだけでは分かりません。使い方、燃料が燃えたときの圧力、費用、加工のしやすさで選びます。今のディーゼルにも、アルミ製ブロックの例があります。[3]

穴の周囲をどう支えるかも変わる

上から見て、筒の周りの冷却水の空間が大きく開いているものを「オープンデッキ」、金属で多くつないで筒を支えるものを「クローズドデッキ」と呼びます。中間の形もあります。筒の上端を支える力、水の通り道、鋳造で作りやすいかのバランスです。名前だけで、どれくらいの過給（エンジンへ空気を押し込むこと）に耐えられるかまでは決まりません。

ライナーを使わない設計もある

日産のミラーボアコーティングは、厚い鋳鉄の筒を入れる代わりに、穴の内側へ鉄の薄い膜を作る技術です。別の筒を組み込む方法と、表面の薄い層に働いてもらう方法では、構造が違います。[2]

ただし、ライナーを使わないエンジンが全部同じ表面ではありません。材質や加工の方法が違えば、修理できる範囲も変わります。穴を削って広げたり、内面を整えたりする作業を、どれにも同じようにはできません。

修理では、穴の形と表面をきちんと測る

冷却水が減る、オイルを多く消費する、圧縮が弱くなる。こうした症状はブロックや筒の内面が原因でも起きます。ただ、ホース、ヘッドガスケット、バルブなども候補です。症状だけで「本体にひびだ！」と決めるのは早いです。

分解して直すときは、穴がどれくらい丸いか、すり減っているか、部品を合わせる面が平らかなどを測ります。削れる範囲やライナーの交換方法も、エンジンごとに違います。大きな新品部品を買えば終わり、という作業ではありません。

よくある疑問

ブロックとヘッドは、一つの部品なの？

一般的な乗用車では別の部品です。間にヘッドガスケットを挟み、ボルトなどでつなぎます。詳しくはシリンダーヘッドをご覧ください。

ライナーは、全部交換できるの？

全部が交換できるわけではありません。筒の組み込み方、修理用の部品があるか、メーカーの指定で変わります。乾式・湿式ライナーで違いを解説しています。

参考資料

1. Motorservice：Reconditioning of Aluminium Engine Blocks。材質、ボア面、修理条件。
2. 日産：ミラーボアコーティング。ライナーを薄膜へ置き換える例。
3. Toyota：Avensis 2.2L D-4D（2005年）の公式発表。アルミ製ディーゼルエンジンブロックの実例。