ガソリンと大気とを適切な比率でミックスした混合気をシリンダー内部で急速に燃焼させることでパワーを得ている内燃機関。実に2000℃にも達するという燃焼温度を適切に制御&冷却するには、そりゃあ水冷システムがベストだというのは分かります。そこをあえての“空冷”で攻めてきたホンダ開発者の秘策とは……!?

CB1100エンジンアップ

●いやぁ〜「CB1100」といったらもう、何はなくともこの威風堂々たる空冷エンジンでしょう! 工作精度に優れるロープレッシャーダイキャスト製法で形作られた整然と並ぶ2㎜板厚の薄っすいフィン群は、その部位の発熱量に応じて面積が変えられて冷却風の流れをジャマしないような形状が持たされております。走るほどにその焼き色も美しくなるステンレス製エキゾーストパイプは4本がエンジン下部でまとめられ、排ガスを浄化するキャタライザー(触媒)へ……。エキパイ1本ごとに異なる絶妙なカーブがまたタマリマセンなぁ!

 

CB1100という夢の結晶【前編】はコチラ!

発熱の制御は内燃機関にとって永遠のテーマ

『お熱いのがお好き』とは1959年に公開されたマリリン・モンローさんの代表作ですが(古い!?)、

お熱いのがお好き

●『お熱いのがお好き(特別編) [DVD]』のパッケージ写真。販売元:20世紀フォックス・ホーム・エンターテイメント・ジャパン (FOXDP)。マリリンの妖艶な歌声もたっぷり聴ける傑作コメディです。ネット配信もされていますので時間があるときにでも、ぜひぜひ!

 

 

エンジンは冷えすぎたら“オーバークール”を起こしますし、お熱くなりすぎても今度は“オーバーヒート”で様々な不具合が生じてくるという、ナカナカに七面倒くさいシロモノなのです、本来は。

 

適切なメンテナンスが行われている車両なら、春夏秋冬セル(ごく一部はキック)一発でエンジンがかかって、極寒真冬の“試される大地”でも、

北海道くん

●「試される大地」とは1998年に北海道庁が北海道をPRするために生み出したキャッチコピーで、2016年からは「その先の、道へ。北海道」に変更されたとか。特に後者はライダー心にビンビンきますね!

 

 

真夏の首都高“山手トンネル”でも(ライダーさえ音を上げなければ)気持ちよく走り続けてくれる……というのは、各バイクメーカーが長年にわたって膨大なノウハウを蓄積してきた結果なのですよ。

 

日々最良のバイクを目指して開発をしていらっしゃる、エンジニアの方々に心から感謝いたしましょう。

 

……と、しょっぱなから盛大に話が逸れてしまいましたけれど、今回はホンダ「CB1100」が搭載している空冷エンジン、そのメカニズムのひみつby学研!?←しつこい)です。

2012CB1100カタログ エンジン解説

●2012年型「CB1100」カタログより。「21世紀の空冷とは何か?」という難しい命題に対し、真摯に取り組んでいったホンダ開発陣。ベースとなったCB1300シリーズとは全く異なる“世界観”を確立するまで、度重なるディスカッションと地道な研究&試行が繰り返されたとか……。ただ単純に冷却方式を「空冷」にすれば万事オッケー!というワケでは全くなかったのです

 

 

まぁ、新規開発とはいってもCB1300のエンジンがベースとしてあるわけですから、チャッチャッチャッとエンジンヘッドとシリンダーなどを作り替えたら「ハイ、出来上がり」だったんでしょ? 

 

なんて、甘~~~~~~~く考えていた筆者は、前回も紹介した飯沼本家の“明治蔵”で行われた「CB1100製品説明会」で、開発者の方々にお話を聞くにつれ「こいつぁとんでもなく凄いエンジンだぞ!」とマリアナ海溝より深く反省して認識を新たにしたのでした。

深海イメージ

●マリアナ海溝とは北西太平洋のマリアナ諸島の東に位置する世界で最も深い海溝のこと。最深部は1万983mとされ(水面から下方へ10㎞以上!)、その底は地球の中心から6366.4㎞地点にあるとされています。それくらい深く反省したのです(汗)

 

よく回るバイク用エンジンの基本をおさらい

タイトル写真のすぐ下にある文章(業界用語では「リード」という)でもチラリと触れているのですけれど、シリンダーの中を下がっていくピストンが生み出す負圧によってエンジン内部へ吸い込まれた混合気(ガソリンが1で空気が14.7という比率が最も燃焼効率の良い“理想空燃比”とされています)が、再び上昇してきたピストンによって圧縮され、燃焼室へギューギューに押し込められた瞬間、スパークプラグから火花が飛んで爆発的な燃焼がスタート! 

爆発イメージ

●この急速燃焼時に発生するCO(一酸化炭素)、HC(炭化水素)、NOx(窒素酸化物)という体に悪影響を与える物質そして騒音をいかに低減するかが本当に大変なのですよ!

 

 

膨張していく気体がものすごい力でピストンを押し下げていく……このとき燃焼室の温度は2000℃に達する部分もあると言われています。

 

そんな凄まじい化学反応がエンジンヘッドとシリンダーの内部でとんでもない回数、ドドドドドドカドカドカーン!と行われているんですよ、信じられますか!? 

 

仮に並列4気筒のCB1100のパワーユニットを6000回転まで回したとすると(パワーとトルクがグイグイ盛り上がっていく一番気持ちいいところ!)、

イカ干し回転マシーン

●よく漁港発のニュースなどで流され、見る者に衝撃を与える“イカ天日干し回転マシーン”。とある製品の最大回転数が毎分60回転(60rpm)ですので、6000rpmはあの100倍の速さということになります。その速さで回したら少なくともイカは四散五裂するでしょう

 

 

6000回転……メーターに表記されている回転の単位、“rpm”とは英語の”revolutions per minute”の略=「1分間での回転数」ですから、クランクの軸……つまりクランクシャフトが“毎分6000回転”していることを示しているんですね。

CB1100メーター

●写真は2014年型「CB1100 BLACK STYLE〈ABS〉」のメーター。右側タコメーターの内部に書かれている「×1000r/min」は「rpm」と同じ意味です。なお、この2014年モデルからCB1300シリーズと同様にミッションが5速→6速化されましたので、「6speed」という文字も誇らしげに入っていますヨ!

 

 

なんとなく「ああ、そうなんだ~」流してしまいそうになりますが、1秒間ごとにクランクシャフトが100回転していると考えてみれば、ちょいとビックリしませんか? 

 

それは同時に吸入→圧縮→燃焼→排気という理詰めで面倒くさい(?)4サイクルの工程が1気筒ごと1秒間に50回もキッチリ行われているということであり、それが4気筒だと……はい、正解! 1秒間に200回も4つあるシリンダーの中で爆発的燃焼が行われているのです。

 

もちろん発生した熱エネルギーは機械的な仕事……つまり動力へ変換されていったり、すぐ冷たい混合気が入ってきたりするため燃焼室内全体が恒常的に約2000℃という高温へさらされるわけではないのですが、それでもエンジンは場所によって800℃くらいになってしまうとか。

高熱イメージ

●エンジンも人体も必要以上の熱がこもってしまうとロクなことになりません。可及的速やかに対処しなければ悲劇が訪れます……

 

 

そんな熱が無為に蓄積されていくと屈強な金属でできたシリンダーやピストンだって熱膨張して歪んでしまい、適正なクリアランス(透き間)を維持できずに正常なエンジン回転ができなくなり、騒音発生の原因にもなってしまう……。

 

そりゃあ、冷やしたいところへ通路を設けて冷却水をガンガン回すことのできる水冷エンジンが主流になるのは当然ってものです。

 

水冷システムは金属の熱による歪みを減らしてエンジン各部のクリアランスを一定にするのはもちろん、燃焼室内の温度もコントロールできるので、排ガスをクリーンにするという点でも圧倒的に有利なのですから。

空気とオイルのポテンシャルを最大限に引き出す!

排ガスも騒音もすでに十分に厳しい規制値が定められ、将来的にそれらのハードルがもっと高くなるであろうことは百も承知なホンダ開発陣はどうしたのか……?

 

それは「使えるものを徹底的に使う」という、シンプルながら奥の深い方法でした。

リヤ73カット

●写真は2014年型「CB1100 BLACK STYLE〈ABS〉」。オリジナルとなる「CB1100」をベースにグラファイトブラックの塗色とともに、クランクケースカバーやリヤショックユニットのスプリング部、ホイールリムなどを黒く塗りつぶした仕様で人気を博しました。同年にはワイヤースポークホイール、左右2本出しマフラー、ボリューミーな容量17ℓ燃料タンクとぶ厚いシートなどを採用して、よりトラディショナルな魅力を訴求した「CB1100EX」も登場しています。

 

 

もちろん空冷エンジンですので、走行風はトコトン活用!

 

前面からエンジンに当たってくる風をエキパイ側面からスパークプラグ座面へ抜けさせる……だけでなく、

CB1100エアフロー横

おちょぼ口の宇宙人2体がこっちを向いている……わけではなく(笑)、エンジンを上から見下ろしたときのエアフローイメージですね。図の下側が車両の前側ということ。4本のエキゾーストパイプ横をすり抜けた走行風は非常に熱くなる排気バルブ周辺を冷やしたあと、4本あるスパークプラグの座……つまりプラグの付け根をくぐり抜けてエンジンの後方へと抜けていく……。なるほどこれなら4つある燃焼室の直上をまんべんなく冷やすことができます。ですが、エンジン前面から入ってくる空気量の割に出口(1-2番、3-4番間の吸気ポートの透き間)が小さい気がしませんか?(下図版キャプションへ続く)

 

 

各気筒間を前後に通した通風孔の上下方向にも孔を貫通させて、走行風によりスパークプラグ自体を冷却

CB1100のエアフロー1

●つまり、こういうこと。前から入ってくる空気量に対して後方に用意した出口を小さく絞り込むことによって、行き先をなくした走行風が上方向へ流れていくようにしているのです。そのエアはまさしく超高温となる燃焼室のすぐ横からスパークプラグの座にかけての熱を奪っていき、カムシャフトカバーの上方からエンジン後方へと抜けていく……。なるほど、こうきましたか(驚!)

 

 

また、鉄に比べて温まりやすく冷めやすいアルミ焼結製シリンダースリーブの採用により、放熱性向上だけでなく、いくばくかの軽量化まで達成しております。

スリーブ

●“スリーブ”とはシリンダーを構成するためにエンジンブロックにはめ込まれる円筒のことで、焼結とは粉末状の材料から金属を成形する技術。ちょいとコストはかかりますけれど、開発陣の狙った性能と形状を再現しやすいという大きなメリットがございます。ちなみにブレーキパッドの種類のなかで高性能な「シンタードパッド」というものがございますが、そちらがまさに“焼結”技術で作られたものなんです〜

 

油冷エンジン……とは絶対に言わないけれど(笑)

あと使えるものは……そう、エンジンオイルです。

 

エンジン内部で最もアチチ!となる排気ポートと点火プラグの周辺にエンジンオイルを循環させることによって熱を引き取らせていただき、(ノッキングの原因ともなる)局部的な温度上昇を抑え着火性燃焼の伝播性を常に最良の状態に保つことで出力の低下を防ぐとともに排出ガスの成分を安定させているのです。

CB1100 オイル循環

●はい、拡大してよく見ていただくと、3つ前に紹介した図版にある宇宙人の目(?)部分に底が抜けた茶碗状のオイル経路が設けられており、スパークプラグの座を取り巻くようにしてそこの熱を奪っていることが分かりますね。こんなオイル通路を作れてしまう鋳造技術の進歩が新世紀のハイパワー空冷エンジンを可能にしたのです。しっかりバイパスも設けられており、医療系専門学生時代に泣きながら勉強した「ウィリス動脈輪を備える脳の動脈」を思い出してしまいました(解剖学の高山先生、お元気ですか?)

プラグ座面温度

●ハイレベルな研究・解析・試作・実験・フィードバックを続けた結果、スパークプラグ座面の温度を水冷エンジンに勝るとも劣らないレベルで低値安定させることに成功。なおかつ画期的なのは各気筒ごとの温度差がとても少なくなっていることなんですね。ここのバラツキが大きいと熱膨張率の違いから金属の歪みも発生しがちですし、仮に赤線4番シリンダーを燃料で冷却するため濃いめの混合気を噴出したら、赤線2番シリンダーにとってはケインいや、濃すぎとなって排出ガスの有毒成分がマシマシ(燃料が濃いとNOxは減るけどCOとHCは激増、薄いとその逆、COとHCは減るけどNOxは激増……とメチャクチャ面倒くさいんです、ホント)になりかねません

 

 

キモとなる小型の空冷式オイルクーラーは、2つ上のイラストのとおり排気ポート部オイル流路のすぐ上流に配置されており、最も冷えたオイルを高温部へドバドバ送り込んで冷却効果を高めているのです!

 

なおかつ、各気筒の熱量に合わせた最適な流量配分とすることで油温そのものの上昇を抑えるとともに、寒冷地においてもオーバークールとならない仕様とされました。

オイルクーラー

●特にオーバークール対策では、これまた2つ上のイラスト図版内に記載があるとおり潤滑系ポンプとは別に冷却系統用のポンプを備えていることが大きな意味を持ってきます。水冷システムでは適切な冷却水の温度を保つために“サーモスタット”を循環経路に組み込み、温度によってクーラントをラジエターへ流すかどうかを調整していますけれど、それと同様な仕事を冷却系統用のポンプローターがこなしているわけですね。エンジンがとても冷えているときには、オイルクーラーへ向かう冷却用オイルの流量を抑え込んで暖機を促進する……。ホント、21世紀の空冷エンジンです

 

 

……と、仕上がったものを文字でサラリと説明するのは簡単ですけれど、コンピューターシミュレーションも含め、開発現場ではそれこそ数え切れない試行錯誤が繰り返されたそうです。

 

それこそ今年、2023年の夏のような異常高温のなかで、走行風に全く期待できない超渋滞に巻き込まれたとしても、シリンダー周りからオイル漏れを起こさず、もちろんシリンダーヘッドにクラックが入ることもないよう、水冷エンジンの開発時以上に厳しいテストが行われ、細かい部分まで練り込まれていったとか。

かくなる開発を進めていくなか、ど〜しても熱的に厳しい排気バルブ周辺などの部分には市販車レベルを超えるような高性能パーツを採用して対策したとも……カネ、かかってまっせ(笑)!

別指令。「空冷らしい吹け上がり感を実現せよ!」

駄菓子菓子!(←やっぱり使ってしまう(^^ゞ)

CB1100の空冷エンジンに求められたものは、熱対策だけではなかったのです!

それは……「味」!!!!!

開発が初期も初期の段階、まずはチャッチャッチャッ(!?)とCB1300を空冷にしただけのエンジンを作ってみると、試作車に乗った人がほぼほぼ「単なる空冷のCB1300じゃん」と評価(←そりゃそうだろ! というツッコミはなしで)。

当代一流のスムースネスな吹け上がりを誇るCB1300の高い完成度が仇となってしまったカタチとなり、ここから開発陣は熱対策だけでなくフィーリングの面でも「空冷エンジンらしさとはなんぞや?」というテーゼへ取り組まなくてはならなくなった……といいます。

研究

●ライダーが欲する「空冷らしさ」を調べるため、研究員は脳を取り出し……というのは冗談ですが、人間の“感覚”を具現化するというのは本当に大変なこと。しかし、ホンダ開発陣は見事な解決策を導き出したのです!

 

 

滑らかなだけではない、表情のある(←技術資料の表現)回り方をするエンジンにするための秘策は「位相バルブタイミング」の採用でした。

なんとシリンダーの1番と2番3番と4番とで意図的にバルブタイミングをズラして、特に3000回転付近で強く感じられる“ドロドロ感”を生み出していったのだとか!

位相を比較

●改めて書くと「バルブタイミング」とは吸気バルブと排気バルブの開閉時期を表す言葉。こちらを機械的に変化させることでパワーアップを引き出したり、逆に高効率化による好燃費を実現したりもする“可変バルタイ”なんてキーワードはクルマの世界なら何度も聞いたことがあるはず!? ほら、ホンダならシビックタイプRなどを筆頭に広く使われている「VTEC」ですよ〜

吸気側バルブタイミング図

●そんなバルブの開閉時期を2つずつセットにした気筒ごとに、あえて位相……ズラして異なるよう設定することによって、1970年代的な古き良き(精度がまだ悪かったころの!?)空冷エンジンらしいフィーリングを演出することに成功しているのです。もちろん、これが原因で壊れることなんてありません!

 

もちろん“カッコ良さ”もメチャクチャ大事!

当然のことながら、バイクはやっぱり見た目がナンボ

それが走行性能よりもスタイリングのプライオリティが高いネイキッドモデルならなおさら。

ましてやパワーユニットを新規開発してまでホンダが世に問う空冷ブランニューモデルなら、一切の妥協は許されません。

というわけで、CB1100のエンジンヘッドはベースとなったCB1300のものより、DOHCのカムシャフト軸間を大幅に広くした仕様が採用されました。

エンジン線画

●高出力(高効率)化のため、近年になるにつれどんどん狭まってきた吸排気バルブの挟み角。ご多分に漏れずCB1300も38度に設定されていたのですけれど、なんとCB1100はそれを53度へ大幅拡大! “スペックは二の次でいいモデル”であり、“点火プラグ周辺の冷却に有利”などなど、後付けの理由はイロイロとあったみたいですが(笑)、その根本には「空冷DOHCのエンジンはカムの間がドーンと広いほうがカッコいいでしょ!」という理屈抜きの熱い思いがあったから。かくいう情熱の貫かれたバイクはライダーの琴線に触れるものです

 

それはひとえに、跨がった目線から見下ろすフューエルタンクの両側にのぞくエンジンをオーナーが見て、ニヤリとしてしまう瞬間のため……。

エンジンのぞくカタログ

●2014年型「CB1100/CB1100EX カスタマイズパーツカタログ」表紙より。ホンダ広報&宣伝グループも開発陣の意を汲んでか、このようなアングルの写真をカタログや広告に良く採用していました。筆者も広報車を洗車するたび、エンジン全体……特にカムシャフトカバー周りを入念に磨き上げたもの。その後、どうしても各部に溜まる水を飛ばすため(と称して)モーターサイクリスト編集部から湾岸地帯へプチツーリング。東雲のコンビニでひと休みしているとき、冷えていくエンジンが「キン……キン……キン……」と音を出すのをウットリしながら聞いていた記憶が鮮烈に残っております

 

CB1100の開発コンセプト……「大人の所有感を満たすエモーショナルな空冷直4ネイキッド」のコアとなる“21世紀の空冷エンジン”はさまざまなドラマの末に生み出され、2010年のデビュー以降もブラッシュアップのための開発を続行

2021年秋に発売された最終型まで、ミッションの5段→6段化、パワーアップ、より厳しい環境諸規制への対応、出力特性の変更などなど数多くの進化熟成が図られていきました。

次回はそのCB1100の「Final Edition」へと至る波乱万丈な道のりを、ライバル車の動向も含めて紹介してまいりましょう(あと1回でまとめられるのか不安……(^^ゞ)!

CB1100RS

●2021年型「CB1100」カタログより。〈Type Ⅰ&Ⅱ〉から始まって、BLACK STYLE、Special Edition、Eパッケージ、EX、RS(写真)……と多種多様なバリエーションや特別仕様、マイナーチェンジほかが展開されたCB1100。アナタの所有感を満たすエモーショナルな1台が、レッドバロンならきっと見つかりますよ!

 

 

あ、というわけで「CB1100」シリーズは入念な開発によって、大排気量の空冷エンジン車ながらウイークポイントがとても少ないという定評を得ております。さらに、あらゆるバイクの販売と修理を数多く行ってきたレッドバロンには現場からフィードバックされる各車両の“ツボ(要点)”がデータベース化されており、アフターサービスも万全! まずはお近くの店舗まで、お気軽に足を運んでみてくださいね~!

CB1100という夢の結晶【後編】はコチラ!

CB1100という夢の結晶【前編】はコチラ!

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