内燃機関超基礎講座 | オープンデッキ／クローズドデッキ。シリンダーブロックで何が開いている／閉じている？

トヨタbBの話ではない。シリンダーブロックの構造において大別される両者の違い、それぞれの特質とは。

オープンデッキの例。PSA・EB型ガソリンエンジン。（PHOTO：PSA）

クローズドデッキの例。ダイムラーOM654型。（PHOTO：DAIMLER）

　シリンダーブロック端面において、ボアまわりの水路が丸く完全に露出している構造をオープンデッキ、水路穴がボア周囲にいくつかあけられている構造をクローズドデッキと称する。断面で考えると、オープンデッキはブロック下面（下死点側）に円筒（シリンダー）が載っている／つながっている格好で、一方のクローズドデッキでは上面にも支えが多数ある作り。その構造の違いからオープンデッキはクローズドデッキに対して水量を多くすることができ、とくに冷却を施したい上死点側を積極的に冷やすことができることから、ノッキングをより回避することができるというのがメリットである。




　オープンデッキはその構造からシリンダーが動くことが心配され、燃焼圧の高いディーゼルエンジンやハイパフォーマンスユニットにおいては採用が見送られてきた歴史がある。しかし、近年のディーゼルエンジンはオープンデッキ構造を採用するものが増えている。その理由を畑村耕一博士の『エンジン手帖』から抜粋してみる。

　（ダイムラーOM642の）シリンダーブロックは鋳鉄ライナー入りのアルミ合金製で、クローズドデッキ（ブロック上面のウォータージャケットが閉じとる）。この頃まだオープンデッキは世界的に難しいと言われとった。音がうるさいとか剛性が確保できんという考えじゃが、ワシに言わせれば迷信にすぎん。オープンデッキのほうが上手に作りゃあもっとええ。


　かつてはシリンダーブロックの剛性を保つのに、ブロックの上面をつないで剛性を高める考えが主流だった。上で支えた方が、ガスケットのシール性が上がると考えられていたわけじゃ。そうではなく、ブロックの下で支えるのが最新テクノロジー。昔（というのは1980年代頃）はアスベストなどを用いた柔らかいガスケット（「あんこ」と言っとった）を使っていたので、きちんと支えられなかった。ところが、メタルガスケットがうまく使えるようになってからは、ぴたっと押さえられるようになった。


　ガスケットが「あんこ」のときは、ガスが漏れないようシリンダーをシールする部分は厚めにしてがっちり締め込んだ。対照的にウォータージャケットの部分は薄くして、あまり強く押さえないようにした。ところがこれをやると、ライナーは下に押され、反対に外壁はボルトに引っ張られてボルトの近くが持ち上がる。下向きと上向きの力が交錯するので、ガスケットにかかる面圧がばらばらになり、面圧の低いところからガスが漏れて、ろくなことはなかった。オープンデッキとメタルガスケットの組み合わせは、最初は恐る恐るじゃった。だが、やってみたら、意外と調子が良かった。メタルガスケットを挟んでヘッドとブロックを締め付けてみると、連なったシリンダーライナー全体がコンマ1mmくらいすっと落ち、外側はちょっと持ち上がる。面圧は均一で、シール性は高い。しかも、エンジンが温まってくるとシリンダーが延びるから、ガスシールしているところはますます面圧が上がる。ヘッドとブロックががっちり合わされば一体のようになるんで、ウォータージャケットの下でライナーと外壁をがっちりつなげばええ。


　ついでに説明しておくと、シリンダーヘッドも燃焼室で発生する燃焼圧力を支えにゃあいかん。ヘッドも昔は下面の肉厚で剛性を高める思想じゃった。これも最近は下をほどほどにし、上で剛性を確保する流れ。厚い上面でポートを柱として使って下面を抑える。つまり、ヘッドの上とブロックの下で剛性を確保するのが正しいんじゃ。真ん中で剛性を確保しようとすると、熱でゆがみ、そのゆがみが全体に伝わってしまう。じゃから、ヘッドの下面を厚くしてはいかん。熱が加わっても大きな変形が出ないように、そこそこ柔らかめにするんがええ。


　これがワシの考えるエンジン設計の基本じゃが、世の中のエンジンはどこまで守っとるか。マツダのスカイアクティブはこれをようやっとる。ちなみに、ガソリンエンジンはオープンが基本。燃焼圧力の高いディーゼルに比べて音の面で楽だし、シール性も問題にならんからじゃ。


（談：畑村耕一博士／まとめ：世良耕太）

ホンダK20CはBMEP25.2barを誇るハイパフォーマンスエンジンながらオープンデッキ構造を採った。ボア間を積極的に冷やすための水路が設けられる。

ディーゼルエンジンのオープンデッキ構造の例。マツダSH-VPTS／VPTR（SKYACTIV-D 2.2）のブロック。こちらもボア間冷却のための水路穴が穿たれている。

　両者のいいところ取りを狙ったセミクローズドデッキというブロックも存在する。シリンダーを上端面ではなく、ボア中間部で柱を立てて支えている。

セミクローズドデッキの例、スバルBF16。シリンダーまわりを柱で支えている構造が見て取れる。柱が上端面に配されていないところがポイント。