FTEC weblog: カローラのエンジン修理

トヨタカローラ KE11型（1966 - 69）です。
異物を吸入したエンジンを修理して、エンジン調整を行います。

現車は、昭和44年（1969）式のハイデラックス。
初代カローラの、最終モデルにあたります。

搭載しているエンジンは OHV 8バルブの 3K-D型、総排気量は 1,166㏄。
圧縮比を 9:1 から 10:1 に高め、シングルキャブレターで制御する仕様。
シリンダーヘッド周りから、酷い打音が出ています。

プラグ穴にマイクロスコープを挿入して観察した結果、打音の原因は異物の吸入と判明。

発生から3分以内、200m以内でエンジンを停止できたことは、最善の初動対応といえます。

なお、現車のキャブレターは写真の通り、社外品です。

シャフトの動作におかしな抵抗を感じたのでキャブレターを取り外してみると、途端に謎が解けてしまいました。メインスロットルのバタフライを固定するスクリューが、2本ともありません。

エンジンの破損範囲を確認して異物を取り除くために、シリンダーヘッドを外すことにします。

K型エンジンはOHVなので、付帯作業が少ないのは救いです。一方、トヨタから購入できる部品が殆ど無いことが心配です。バルブ周りに被害が及んでいないことを祈りながら、分解作業を進めます。

トヨタに限らず、日本車は総じて部品の供給体制が貧弱です。
半世紀以上を生き延びたこのカローラの部品も、再生再使用を前提に作業にあたらねばなりません。エキゾーストパイプのナットは無理に回さず割って取り、スタッドボルトを温存します。

インテークとエキゾーストのマニフォールドを、セットで取り外します。

この判断も、交換部品を少なくする工夫のひとつ。

ナットを割って外すことで温存した、スタッドボルトのねじ山。
割らずに無理に回したら、折れていた可能性もあります。

インテークマニフォールドの中から、スロットルバタフライを固定するスクリューを摘出。吸い込んだのは、これと同じもう1本のスクリューと見て間違いありません。

シリンダーヘッドが取り外された、エンジンブロック上面。

異物を吸い込んだのは、4番シリンダー。

ピストン冠面に打痕が認められますが、シリンダーライナーは無傷です。異音が出てすぐに停止させる判断が、被害範囲を最小限に留めたのでしょう。

シリンダーヘッドを裏返して、バルブの着座状態を確認。
洗浄油で燃焼室を充たす簡易な方法ですが、揃っていることが確認できました。

損傷範囲を理解したら、対処方法が決まります。
異物によって生じた傷は、ヒートスポットにならぬよう均す。
堆積しているカーボンは除去して、嵌合面を調えます。

4番シリンダーのエキゾーストポートから、バルブシートを観察。
ガイドのガタも無く、探傷試験の結果も良好。

3K型は、メタルガスケットの時代のエンジンではありません。シリンダーヘッドとエンジンブロックの嵌合面に付着している残滓も、現代のエンジンとは異質のものです。

中途半端な清掃でオイルストーンをかけると、ガスケット抜けのリスクが高まります。
表面がドライな状態で、ワークに傷を付けずにどれだけ綺麗にできるかが清掃の要です。

良く研ぎ澄まされたスクレイパーで取り除ける残滓が無くなったら、オイルストーンをかけます。オイルストーンをかける目的は、面に出る模様が狂いを示さないか観察することです。不陸を削って均すという意識では、エンジンは仕上がりません。

ヒーターバルブのホースネック。
錆びて凸凹の表面に、液体パッキンを塗ったホースが挿さっていました。
#100程度の表面性状に調えて、正規の組付けに備えます。

ヘッドボルトも、再生再使用します。
本当は交換したいのですが、トヨタからの回答は欠品製廃。

磨いて表面性状を確認し、スレッドをダイスでさらいます。

エンジンブロック上面の開放部をマスキングテープで養生し、ヘッドボルト穴の雌ねじにタップをかけて修正します。

ここに用いるタップは M10x1.25、グレードは JIS規格6H。彌満和製作所の等級ならP5が理想です。冷却水の穴と貫通している雌ねじは錆が酷いので、P4等級のタップで仕上げます。

この修正は手作業ですが、ワークの材質が鋳鉄なので柔らかめの切削油を使用します。今回の工法では、塩素系や水性の切削油は加工後の洗浄に難があるので使えません。

切削油にエンジンオイルを使うと、一般的なパーツクリーナーで加工後の洗浄ができます。自動車整備工場には様々な粘度のオイルがあるので、総合的に判断して何を使うか決めましょう。

ヘッドボルト穴の雌ねじをタップ修正できたら、ヘッドボルトを手回しで奥までねじ込めることを、必ず確認します。

少しでも引っかかる手応えを感じたら、P4またはP3等級のタップに換えて再修正しなければなりません。この手間を惜しんで締付トルクを管理しようとしても、無駄です。

ボルトが手回しで奥まで入ることが確認できたら、入念に切粉を除去してマスキングテープを剥がします。ヘッドの嵌合面と同様にオイルストーンをかけて模様を観察した後、完全に脱脂してから新品のヘッドガスケットを乗せます。

規定の順序で、10本のヘッドボルトを締め付けていきます。
締付トルクの指定には、公差が設けられています。

入念に仕上げた中古ヘッドボルトの締付トルクは、公差の中間より上になります。

クランクシャフトを手回しして、バルブトレーンがスムーズに動くことを確認。

プラグホールのチューブとＯリングも、交換します。

冷却水漏れや潤滑油漏れが、整備領域の周辺に有ってはいけません。

付帯作業で取り外した部品の再組付けの際にも、ボルトナットの修繕をします。
キャブレターとマニフォールドには、セレート付きのフランジナットを選択。

故障原因を取り除いた後の工程は、早くエンジンの音が聞きたくて前のめりになりがち。

その段階でボルトの折損などの事故を起こすと、気勢を削がれてしまいます。

はやる気持ちを抑えながら、一歩ずつ確実に進む意識が肝要です。

キャブレターのガスケットは、専用のシートから切り出します。
ベークライトのキャブレターベースを、上下から挟み込むように装着します。
インテークマニフォールドは熱く、キャブレターは冷たく保ちましょう。

組立て完了後、締付けを確認したら冷却水とエンジンオイルを注ぎます。
キャップテスターで50kPa程度の圧力をかけて、液漏れが無いことを最終確認。

オイルフィルターは、当時と同じサイズのものを装着します。
右が入庫時のフィルター、左が新たに装着するフィルターです。

スパークプラグは、NGK6番相当の、デンソー製 W20EX-Uを選択。

入庫時のプラグは5番でしたが、セッティングを変更するので標準に戻します。

ギャップは0.8ミリ。これも、1960年代のエンジンらしい設定です。

タペットクリアランスは、

・吸気（IN）: 0.08

・排気（EX）: 0.18 (㎜)

に、冷間でセットします。

8本のバルブは前から順に、

・排-吸-吸-排排-吸-吸-排
　　（E-I-I-E E-I-I-E）

の並びです。

クリアランスが広過ぎれば作動音が大きくなり、狭過ぎれば不調となります。
無理に運行を続ければ故障を招き、最終的にはバルブを破損します。

点火タイミングの規定値はBTDC 8°ですが、現車の3Kエンジンはマグネットピックアップ式ディストリビューターに変更されています。また、2系統あるバキュームアドバンサーは、どちらもメクラ蓋がされて使用していない状態でした。

このような条件では、

1. ディストリビューターの進角特性を把握
2. エンジンの使用回転数を見極め
3. 冷機時 / 暖機時両方の始動性を考慮

この手順を何度か繰り返して、最適なイニシャルタイミングを決めます。
燃料ミクスチャー調整の結果次第で振り出しに戻ることも、勿論あります。

目の前にある機械の組み合わせから、最高の性能を。
その気概で、臨機応変に作業にあたることが肝要です。

中回転以上の領域は、走行テストで評価。ガバナーによる点火進角だけだった以前のセッティングよりも、伸び感のあるエンジンになったのではないかと想像します。

その後、アイドルミクスチャーを再調整してチョークシステムを調えればセッティング完了です。

現車のチョークシステムは、社外品のキャブレターの素性によって、純正よりも極端な特性でした。おそらく厳冬期でも、フルチョークを必要とするのは初爆の時だけでしょう。

くどいと思われるかもしれませんが、円滑に暖機する手順をオーナーが会得するために必要な情報を提供するのも、整備士の役目のひとつだとFTECは考えています。

乗りこなせれば、愛着も増しますからね。

21世紀も四分の一を過ぎ「エンジンは暖機するもの」という概念も、いよいよ怪しくなってきました。コールドスタートで唸りを上げる姿に驚く乗り手がいたとしても、不思議ではありません。

旧車の取扱いは教科書では学べないので、世代間の交流を通じて継承するのが最善です。生成ＡＩに尋ねても、当分は影響力の大きい嘘に振り回されるだけでしょう。