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V型8気筒(ブイがたはちきとう)は、ピストン式内燃機関(レシプロエンジン)のシリンダー配列形式の一つで、直列4シリンダー2組がV字様に配置されている形式を指す。V8と略されることが多い。

多気筒レシプロエンジンとして広く用いられるエンジン形式の一つであり、自動車用としては特に大排気量車の多かったアメリカ合衆国で発達してきた。ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン双方あるも、現代では大型乗用車用のエンジン形式として普及している。

◆ 概説

◇ V8エンジンのクランクシャフト

クランクシャフトの形式によりV8エンジンは2種類に分けられる。

・ クロスプレーンは通常の乗用車に用いられる。クランクピンが90度で交差しているためにクランクシャフト末端から見ると十字に見える。クロスプレーンはバンク角90度では振動バランスは良いが、非常に重いカウンターウェイトが必要になる。そのために高回転化、レスポンスの点では不利となる。クロスプレーンのV8は全体でみると燃焼間隔は等間隔であるが、片側のバンクで見ると等間隔とならないため、排気干渉を防ぐには2つのバンク間の排気管を繋げる必要が生じる。このことはレーシングカーにとっては問題となる。

・ フラットプレーンのV8は180度のクランクピンを持つ。フラットプレーンでは二次振動はバランスしないためにバランサーシャフトなしでは振動をともなう。一方で大きなカウンターウェイトを必要としないため重量が軽く、クランクシャフトの慣性も小さいため、よりすみやかな加速と高回転が可能となる。バンク角が何度であっても振動バランスが崩れない為、90度以外のバンク角では必然的にフラットプレーンが採用される。

クロスプレーンの設計は単純では無く、極初期のV8はフラットプレーンで設計された。1915年、クロスプレーンは全米自動車工業会で提案されたが、生産に至るまでは8年の歳月を要した。共に高級車メーカーであるキャディラックとピアレス(Peerless)の両社はクロスプレーンのV8に関する特許をほぼ同時に出願し、両社はその特許を共有することに同意した。1923年にキャディラックは「Compensated Crankshaft」V8エンジンを導入し、1924年11月にピアレスから「Equipoised Eight」が現れた。

◇ V8エンジンのバンク角

最も一般的なものは90°である。左右のバンクでクランクピンを共通化した上で、燃焼間隔も等間隔に出来るためにほとんどのV8エンジンで用いられる。一方で90°よりも狭いバンク角も用いられることがある。狭いバンク角はエンジンのコンパクト化に寄与するためにレーシングカーや横置きエンジン車に用いられることがある。レーシングエンジンが出自のTVRのAJP8や、ヤマハ製でフォードグループで使われるエンジンなどに見られる。

◇ 乗用車用V8エンジンの歴史

  V8の黎明期

19世紀末期に始まる自動車用ガソリンエンジン発達の初期過程では、高速化と大排気量化を両立させる目的から、当初の単気筒から2気筒、4気筒と気筒数が増加し、1900年代初頭には直列6気筒までが出現した。

しかしこの頃から長すぎるクランクシャフトが、生産時の加工精度と搭載スペースの確保、高速回転時の振動などに制約を及ぼすことは認識されていた。1900年代の初期6気筒エンジンには、クランクシャフト剛性の低さや加工精度の悪さによって、所期の性能を得られないものも多かったのである。従ってこれ以上の多気筒化はしばらく停滞した。

クランクシャフトを短縮できるV型配置として8気筒エンジンを実現する発想は、既に1905年にロールス・ロイスが試作車「レガリミット」で試みている。レガリミットはロンドン市内のタクシー用に開発されたもので、変速頻度を極力少なく済ませるため、低回転で高トルクを発揮する特性を持たせ、なおかつコンパクトに作られたV型8気筒エンジンを、車体床下に押し込んだアンダーフロアレイアウトを採っていた。しかしこの奇異な設計の試作車は、市場調査の結果需要が見込めないと判断され、生産に移されることはなかった。

市販乗用車でV型8気筒を採用した最初は、フランスのド・ディオン・ブートンで、1909年のことであった。だがそのエンジンは加工精度や吸排気系統の設計に難のある不出来なエンジンで、6リッターの排気量がありながら、当時としてもさして高出力とは言えない50HPを発生するに過ぎなかった。V型8気筒は、直列4気筒2セットで1本のクランクを共用するレイアウトであり、両バンク相互間のバランスやフリクション抑制の見地からも、ブロックの加工精度では直列6気筒エンジンをも上回る水準を要求されるのである。

  キャディラックV8

実用水準に達したV型8気筒エンジンの最初は、アメリカのキャディラック1914年型である。当時の高級車で主流であった直列6気筒に対抗する見地から、エンジンの多気筒化による低振動・高回転化と、エンジン自体のコンパクト化を両立させる目的で導入されたものであった。

1910年頃のキャディラックは高級車ながら4気筒エンジン車で、競合他社の6気筒化に乗り遅れていた。このためキャディラック社内では6気筒エンジン開発案が取りざたされていたが、創業者ヘンリー・リーランドの息子で経営幹部であったウィルフレッド・リーランドが前述のようなV型8気筒のメリットを主張し、ヘンリー・リーランドがこれを容れたことで開発されたものである。

ド・ディオンのV8エンジン、そしてホール・スコット社の航空用V8エンジンが開発の参考にされた。その結果開発されたキャディラックのサイドバルブV8は、高い加工精度と吸排気系統の適切な設計によって、5.2リッターで70HPという当時としては優秀な性能を発揮、回転もスムーズな高級車向けエンジンとなった。V8はキャディラックの世評を高め、大きな商業的成功を収めることになる。キャディラックがもともと精密工作技術に優れたメーカーであったことが、このV8エンジンの成功の背景になっている。

これに対抗する形でパッカードは1915年に「ツインシックス」と称するV型12気筒エンジンを開発、更に他社からもV8、V12が輩出し、ついにはV16まで出現するなど、アメリカの高級車業界においては1920年代以降、多気筒V型エンジンが一時隆盛を極めた。しかし当時の自動車ではボンネット短縮の必要性が必ずしも強くなく、クランクシャフトは長くなるがより製造しやすい直列8気筒も、1920年代後半以降の高級車で広く使われた。

  アーリー・フォードV8

V型8気筒がアメリカで大衆車にまで普及するきっかけとなったのは、1932年にフォードがV8を導入したことであった。これはトヨタが1980年代初頭に量販型大衆車にDOHCエンジンを大挙搭載したことと並んで、自動車史に残る壮挙の一つと言える。

初期のアメリカ製大衆車が直列4気筒を主流とする中で、1920年代後半以降、シボレーやエセックスが中級車並みの直列6気筒を導入してユーザーにアピールすると、フォード社創業者のヘンリー・フォードはこれに対抗するため、高級車向けのエンジンレイアウトであるV8をフォードに導入することを決意する。これにはキャディラックやリンカーンの強力かつ洗練されたV型8気筒エンジンに対する、ヘンリー・フォードの強い憧憬が背景にあったと指摘されている。

フォードの第一世代V8エンジンであるこのブロック・クランクケース一体型の3.6Lサイドバルブは、後続のV8エンジンにも強い影響を与えた傑作で、一般に「アーリー・フォードV8」と呼ばれている。

その優れていた点は、大衆車用に量産されることを十分に念頭に置いて企画・設計された点であった。元々フォード社のエンジンブロック鋳造技術の水準は高かったが、さらに複雑なV8エンジン用エンジンブロックを一括加工できる効率的なトランスファーマシンの導入を図るなど、生産過程に根本的な改良が施された。この結果、フォードV8のエンジンブロック加工コストは従来のフォード直列4気筒より低くなったという。さらにのちにはクランクシャフトにダクタイル鋳鉄を用いることで、削り出しや鍛造でなく、鋳造によって低コストなV8用クランクシャフト生産を実現したことも、技術面の見逃せないブレイクスルーであった。

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