1．エンジンに関わる基礎知識 

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エンジンを含めたクルマの全体像「自動車」の中でエンジンの存在が重要なことはわかりますが、それ以外にも大切な要素があるように見えます。自動車を構成するさまざまな機構を含めた全体像はどうなっているのですか？

本書はエンジンの基礎知識について解説していきますが、まずは自動車（クルマ）を構成する3つの要素についてざっと説明しておきます。それはクルマの機能として欠かせない「走る」「曲がる」「止まる」の3つです。
「走る」
「曲がる」
「止まる」
がクルマの三要素「走る」の部分ではエンジンが主役ですが、それを支えるドライブトレーンが必要とされます。これには、エンジン出力をギヤの組合せでコントロールする「トランスミッション」、エンジン出力を伝達する「プロペラシャフト」、「ドライブシャフト」、そして最終的にタイヤに伝わる回転力をコントロールする「ディファレン
シャル」などがあります（図①）。
「曲がる」の部分では、サスペンションとステアリング機構が重要な役割を果たします。サスペンションは、サスペンションアームやストラットなどからなっていて、走行中の姿勢を安定させることや乗り心地のカギを握っています。ステアリン
グ機構は、ステアリングギヤやタイロッドなどから構成されています（図②）。
いくらエンジンの性能が良くても、この部分が良くなければ、まともに走るクルマとはなりません。高性能なサスペンションは乗り心地だけではなく、安全性や高速移動にとっても要となります。ドライバーの意思に忠実にクルマを進行させることがクルマの基本条件です。
走るだけではなくしっかりと「止まる」
ことも欠かせない「止まる」はブレーキ機構が担っています。特に「安全に走る」ということを考えた場合には、エンジンとドライブトレーンの性能以上に大事な部分でもあります。
これは、マスターシリンダー、マスターバック（ブレーキブースター）、ブレーキキャリパー、ブレーキディスクなどのシステムからなっています（図②）。急ブレーキの際のブレーキロックを防止するABS（アンチロック・ブレーキ・システム）も欠かせない装置です。
現代のクルマはコンピューター制御が進んでいるため、「走る」「曲がる」「止まる」が協調制御され、すべてのパーツが連動して性能の向上が図られるようになっています。
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第 1 章 エンジンとクルマの関係

クルマの全体像「走る」「曲がる」「止まる」の 3 つの要素がそろってはじめて「自動車」となる。エンジンは動力として「走る」ための要となるが、ドライブトレーン、サスペンション、ステアリング機構、ブレーキ機構が備わっていてこそ「曲がる」「止まる」が可能になる。

①エンジン＋ドライブトレーン
ディファレンシャル
トランスミッション
エンジン

ドライブシャフト
プロペラシャフト

②シャシー
ハンドル（ステアリングホイール）：St
St ：ステアリングに関係するパーツ
Su：サスペンションに関係するパーツ
Br ：ブレーキに関係するパーツ

マスターバック：Br
マスターシリンダー：Br
ストラット：Su

サスペンションアーム：Su
ブレーキ配管：Br
ブレーキキャリパー：Br
ステアリングギヤ：St

タイロッド：St

ブレーキディスク：Br※イラストは、各パーツの位置関係を大まかに示していますP◎自動車にとってエンジンは重要だが、それを支える部位も必要「曲がる」「止まる」がそろってはじめて安全な自動車となる
OINT ◎「走る」◎それぞれの部分は、コンピューターで協調制御されるように進化した

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エンジンの動作原理と役割

エンジンはクルマが走るために不可欠であり、アクセルを踏むと作動することは知っていますが、どのような原理で動いているのですか？ また、クルマの動力源となる以外にどのような役割があるのでしょうか？

エンジンは、“クルマが走るための動力を生み出す機械”です。その作動行程を簡単に説明すると、アクセルを踏み込むことでエンジン外部から空気を取り入れ、燃料であるガソリンと空気を燃えやすい割合に混合します。これを混合気と言います。
混合気がスパークプラグから供給される火花で燃焼すると「燃焼圧力」が発生し、エンジン内部のピストンが押し下げられます（24頁参照）。ピストン運動はクランクシャフトにより回転運動に変換されて駆動輪に伝わります（46頁参照）。こうして、クルマを走らせるための元になる力を生み出しています（上図）。
走るだけでなく止まるためにもエンジンは使われる
エンジンは走るためだけではなく、止まるためにも使われます。走行中にアクセルを戻すと、エンジンの出力は落ちタイヤを回す力は低下します。アクセルを全閉にすると、それまでエンジンがタイヤを回していたのが、今度はタイヤが回ろうとすることの抵抗としてエンジンを利用することになります（エンジンブレーキ）。
これはエンジン内部の機械的な抵抗、摩擦やシリンダー内のピストンが動く際のポンピングロス（吸排気損失：78頁参照）によるものです。
さらにフットブレーキの補助の役割も担っています。フットブレーキは基本的にブレーキペダルを踏んだときに発生する油圧（液圧）によって作動しますが、重いクルマの場合、それだけでは十分な「効き」が得られません。
特に高速走行中の急ブレーキなどでは制動力が不足します。そこでマスターバッ
ク（13頁図②参照）という装置を用い、アクセルを踏んだときにエンジンに入ってくる空気によって負圧をつくっておき、ブレーキを踏んだ瞬間に空気が流れ込む力も利用してブレーキが十分に効くようにしています。
エンジンは発電もしているクルマに必要な電力をつくるのもエンジンの役割です。エンジン回転を利用してオルタネーター（交流発電機：122頁参照）を稼働させて発電し、ライト類、ワイパー、エアコン、カーステレオ、カーナビなどの電力を担っています。
このようにエンジンの役割は、走るためだけでなく、止まることやクルマの快適性にも大きく関わっているのです（下図）。
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第 1 章 エンジンとクルマの関係

エンジン動作の原理
アクセルを踏むことで混合気（空気＋燃料）がシリンダー内に入る

スパークプラグバルブ

往復運動

燃焼圧力によりピストン運動が起きる

ピストン

シリンダー

回転運動
クランクシャフト

ピストン運動を回転運動に変える

コンロッド

エンジンの役割
①

動力源

②

エンジン
ブレーキ

走行シフト
ダウン

エンジンの役割P③

ブレーキの補助

④

発電

フット
ブレーキ

ライト類 ワイパー エアコン
他にカーステレオ、カーナビなど◎エンジンは、クルマが走るための動力を生み出す

OINT ◎エンジンは、「走る」だけでなく「止まる」ためにも利用されている◎エンジンは、クルマに必要な電力をつくり出している

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エンジンの搭載位置と駆動方式

現在、乗用車はフロントにエンジンを搭載して前輪を駆動するFFが主流ですが、車種によってはリヤ駆動のFRやMR、さらにはRRと呼ばれる方式もあるようです。これらはどのようなもので、どんな特徴があるのですか？

かつてはFRという駆動方式が主流でした。これはフロント（F）エンジン・リヤ（R）ドライブ（駆動）という意味です。フロントにエンジンを置いてプロペラシャフトでディファレンシャルまでつなぎ、リヤタイヤを駆動させるものです（図①）。
これは、シンプルでメーカーにとってつくりやすい方式だったこともあり一般に普及しましたが、前から後ろまで縦断するプロペラシャフトがあるということは、スペース効率的に良いものではありませんでした。
スペース効率やコスト面から、現在は FF が主流となっている
FFは、エンジンがフロント（F）でフロント（F）タイヤを回転させます。これはプロペラシャフトがなくスペース効率にすぐれますが、前輪が駆動しながら舵も切らなければならないということで、技術的に難しい面がありました（図②）。
現在では、等速ジョイント※という技術が発達したために問題が解決し、量産効果で製造コストも下がり主流となっています。また、FR、FFをベースとした4WD車も存在しますが（図⑤）、これはFRとFFの要素を組合せることで成り立っているといえるでしょう。
MRはミッド（M：中央）にエンジンを置き、リヤ（R）タイヤを駆動します。
エンジンがボディの中央にあるためバランスが良く、回頭性（ステアリングを切ったときのクルマの向きの変えやすさ）やコーナリング性能にすぐれる面があります。
ただし、エンジンが運転席の後ろで、基本的には2人乗りとなります（図③）。
このほかに、RRというリヤ（R）にエンジンを搭載し、リヤ（R）で駆動する方式があります（図④）。発進加速の際はリヤに荷重がかかるため、リヤ駆動にすると路面をとらえやすい面はありますが、逆にフロントが軽くなるとコーナリングのバランスが難しく、こだわりのあるマニアのための形式というのが実情でしょう。
エンジンの搭載方向には横置きと縦置きがある
エンジンの搭載方法には横置きと縦置きがあります（図Ⓐ、Ⓑ）。エンジンの回転方向から基本的にはFFは横置き、FRは縦置きが多くなります。MRの場合には縦置き、横置き両方が存在しています。居住空間を考えると、縦方向の長さが抑えられる横置きのほうがメリットがあるといえます。
016※ 等速ジョイント：入力軸と出力軸の角度がどのようであっても、つねに両方の軸が等速で回転し、スムーズなトルクの伝達ができるジョイント（継手）