なぜ一部の4気筒エンジンは8本のスパークプラグを使用するのか：よりクリーンで効率的な燃焼を実現する二重点火の秘密

4気筒エンジンに8本のスパークプラグというのは過剰に思えるかもしれません…しかし、それが「パワーを倍増させる」ためではなく、燃料の一滴一滴をより良く、より少ない損失、より少ないノッキング、そして多くの場合、より少ない排出ガスで「燃焼させる」ことを目的としていると理解すれば話は別です。

4気筒エンジンに8本のスパークプラグがあるとはどういうことか？

ほとんどのガソリン車では、計算は単純です: 1気筒＝1本のプラグ。しかし、一部の設計では、各気筒に2本の点火プラグ（または「ツインスパーク」「デュアルスパーク」「デュアルイグニッション」）が装備されます。実際には、これにより燃焼室内に2つの火炎核が生成されます。

このアーキテクチャは、次の2つの方法で機能します:

同時点火: 2本のプラグがほぼ同時に発火し、火炎の伝播を加速させます。
逐次点火: ECUの回転数、負荷、戦略に応じて、一方のプラグが先に、もう一方が後に発火し、異なる状況での燃焼を微調整します。

つまり、8本のプラグを持つ4気筒エンジンは、「必ずしもより強力なエンジン」というわけではありません。それは、燃焼に対する制御がより優れているエンジンなのです。

なぜこれが存在するのか（そして新しい技術ではない理由）

自動車工学はめったに美学のために生まれるものではありません。デュアルイグニッションは、特に燃焼室が大きく、火炎伝播が難しいエンジンにおいて、歴史の非常に早い段階で登場しました。古い設計（そして一部の新しい設計）では、火炎がシリンダー内を移動しなければならない距離が長すぎることがあります。これにより、以下のような問題が発生する可能性があります。

特定の条件下で燃焼が遅くなる。
未燃焼混合気が増加する可能性。
排出ガスと燃費の悪化。
進角を増やして補おうとした際のノッキング（異常燃焼）リスクの増大。

適切に配置された2本のプラグがあれば、燃焼はより速く、より完全になる傾向があります。これは「魔法」ではなく、燃焼のジオメトリー（幾何学）なのです。

一部の4気筒エンジンが8本のプラグを使用する実際の理由

「Why Some 4-Cylinder Engines Use 8 Spark Plugs」と検索すると、「より多くのパワーを生み出すため」といった単純な答えが見つかるでしょう。部分的にはその通りかもしれません。しかし、メーカーが実際に4気筒に8本のプラグを採用する主な理由は次のとおりです。

1) より速く（そしてより完全な）燃焼

シリンダー内では、プラグは燃料を「爆発」させるのではなく、成長して広がる火炎核を開始します。一部の燃焼室では、この成長が以下のような理由で遅くなることがあります。

燃焼室の形状とプラグの位置。
タービュランス（乱流）とポートの設計。
リーンバーン（希薄燃焼）またはEGR。
負荷と回転数の変動。

2つの点火点があることで、火炎が移動する平均距離が短縮されます。典型的な結果は、「余った」燃料が減り、強い臭い、煤、HC（炭化水素）、CO（一酸化炭素の排出が少なくなることにつながります。

「小さな部品」がいかに大きな違いを生むかについてさらに深く知りたい場合は、「有名ブランドのエンジンオイル vs PBブランドのエンジンオイル：ブラジルでも本当に違いがあるのか？」を読む価値があります。考え方は似ており、真の効率は細部に宿るからです。

2) 「力技」に頼らずにより高い効率と経済性

デュアルイグニッションの最も賢明な用途の1つは、エンジンが以下の状態で適切に動作できるようにすることです。

巡航時のリーンな混合気。
より積極的な圧縮比。
特定の範囲での安全な点火進角。
低回転域での安定した燃焼。

これは通常、燃費の低下や排出ガスの削減につながります。ターボによる「より高い圧力」や、シリンダーを冷却するために混合気を濃くすることだけに頼るのではなく、実現できます。

3) ノッキング（異常燃焼）のリスク低減

ノッキングはガソリンエンジンの「悪魔」の1つです。リングの破損、ピストンのひび割れ、ベアリングの破壊を引き起こす可能性があります。燃焼が遅い場合、効率を引き出すためにより進角させる必要が出てきます。しかし、進角させすぎるとノッキングのリスクが高まります。

2本のプラグがあれば、燃焼がより短時間で発生できるため、危機的な状況でより少ない進角で済みます。これにより、シリンダー内の圧力が必要なタイミング、つまり適切な時点に維持されるのに役立ちます。

点火システムが最新のシステムにどのように進化してきたかを知りたい場合は、こちらの記事で深く掘り下げることができます: なぜ車はディストリビューターからコイルパック点火に移行したのか。

4) 排出ガスの低減（「静かなる」理由）

自動車技術の多くは、あまり華やかではない理由、すなわち環境規制のために生まれます。より完全な燃焼は、未燃焼の炭化水素（HC）や一酸化炭素（CO）を削減できます。特定の設計では、通常燃焼が汚くなる状況（低負荷、アイドル、都市交通）で安定した燃焼を維持するのに、デュアルイグニッションが役立ちます。

そのため、一部のデュアルイグニッションシステムは、効率が低下しがちな低負荷時や都市部での運転時に、異なる動作をするように調整されています。

5) 冗長性（これも重要です）

工学において、冗長性は運転継続性と同義です。1本のプラグが故障しても、同じ気筒にもう1本あるため、エンジンは稼働し続けます（場合によっては失火しますが、稼働はします）。このロジックは、信頼性が絶対的な優先事項である航空機エンジンにさえ見られます。

実生活において、これはメンテナンスを無視して良いという意味ではありません。単に、特定の状況下でシステムが障害に対してより寛容であることを意味します。

8本のプラグを持つ4気筒エンジンのメリットとデメリット（ロマンスなしで）

デュアルイグニッションは解決策であって、奇跡ではありません。そして、すべての解決策と同様に、どこかに代償が伴います。

側面	改善点	悪化点
燃焼	より速く、より安定した燃焼。困難な条件下でのミスファイアの減少。	燃焼室、カム、ECU戦略の設計がより複雑になる。
燃費	低負荷および都市部での燃費向上の可能性。	向上はセッティングに依存し、あらゆる使用状況で「保証」されるわけではない。
排出ガス	特定のシナリオでのHC/COの削減。	メンテナンスが必要な部品が増える。
メンテナンス	1本のプラグが劣化しても即座に停止しない冗長性。	プラグが2倍になり、場合によってはコイルや工数も増える。

「隠れたコスト」：メンテナンスの倍増と面倒な診断

エンジンに8本のプラグがある場合、（驚くかもしれませんが）交換すべきプラグも8本あります。車種によっては、以下も伴う場合があります。

コイルの増加（またはより複雑なコイルシステム）。
コネクタ、配線ハーネス、故障点の増加。
特にプラグへのアクセスが悪い場合、より長い作業時間。

多くの人が見落としがちな点として、失火の原因が「プラグの劣化」だけとは限りません。コイルの故障、インジェクター、エアの吸い込み、センサー、規格外の燃料の可能性もあります。もしあなたが整備工場での一般的な罠に陥らないようにしたいなら、この情報は現実を突きつけます: 整備士を裕福にしているメンテナンスミス。

より多くのコイル＝コスト増（一部の設計で）

すべてのデュアルイグニッションエンジンが「1気筒あたり1コイル」を使用するわけではありませんが、多くの最新システムは個別のコイルパック化を進めています。コイルは熱、振動、経年劣化の影響を受けやすい部品です。

ところで、急いで部品を購入する前に警告ですが、プラグの市場には偽造品が蔓延しています。8本のプラグを持つエンジンでは、被害が2倍になる可能性があります。本物の兆候を見分ける方法を学びたい場合は、偽造スパークプラグ：目に見えない詐欺を読んでください。

4気筒に8本のプラグを使用した（または現在も使用している）メーカーは？

いくつかのメーカーが、パフォーマンス、排出ガス、ドライバビリティ、経済性のさまざまな理由から、デュアルイグニッションを試してきました。有名な例には以下のようなものがあります。

アルファロメオ: 「ツインスパーク」の伝統は、効率とレスポンスに焦点を当てた複数の世代でアイデンティティとなりました。
ホンダ: さまざまな回転域で燃焼を改善するために、2本のプラグの逐次点火を使用していたエンジンがありました。
日産: 排出ガス規制移行期に向けた排出ガスと効率化を目的としたシステム。
フォード（一部の設計）: 特定のアーキテクチャにおける燃焼改善のための工学的ソリューション。
その他のメーカー: マツダ、メルセデス・ベンツ、さらにはアメリカのV8でさえ、特定の用途でデュアルイグニッションのバリエーションがありました。

それらに共通するのは、「スポーティであること」ではありません。それは「その時点でのパッケージ（燃焼室、圧縮、混合気、排出ガス、コスト）の中で解決すべき燃焼上の問題があった」ということです。

パワーは上がるのか？

時々上がります。一部のエンジンでは、2本のプラグによってノッキングなしでより積極的なセッティングが可能になり、それがより充実したパワーとトルクに反映されることがあります。しかし、主な約束は通常、それとは異なります: 効率と制御です。

神話を避けるために、こう考えてみてください。エンジンがすでに最新の燃焼室、十分なインジェクション、強力な点火システムを持っている場合、2本目のプラグを追加しても、コストと複雑さを正当化するほどのわずかな利点しか得られない可能性があります。だからこそ、現在の一般的な乗用車ではこのソリューションは比較的稀なのです。