エンジン本体
エンジン本体は、燃焼による熱エネルギーを機械的仕事へ変換する内燃機関の中核である。補機（燃料噴射装置、点火系、過給機、排気後処理など）を除いた、シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクシャフト、コンロッド、ピストン、カム系、および潤滑・冷却経路の総体を指す。4行程機関では吸気・圧縮・燃焼（膨張）・排気の各行程が機械要素と熱力学の協調で進み、往復運動はクランク機構で回転運動に変換される。ディーゼルやガソリン、直噴や可変バルブ機構など方式は多様であるが、基本的要求は「高効率・高出力・低振動・高耐久・低排出」である。
役割と境界
本体は燃焼圧力を受け止め、力を伝達し、熱と潤滑を管理する構造的プラットフォームである。補機類は性能を付加するが、本体はそれらの基礎となる強度・剛性・熱管理・油路のインフラを提供する。したがって本体設計は、剛性と軽量化の最適化、熱変形の抑制、潤滑・冷却の確実化、騒音振動（NVH）の低減が主題となる。
主要構成要素
- シリンダブロック：燃焼荷重を受ける中枢構造であり、水路と油路を内蔵する。近年はアルミ合金＋ライナ、コンポジットライナ、CGI（コンパクトグラファイト鋳鉄）などが選択される。
- シリンダヘッド：燃焼室・吸排気ポート・バルブ座・点火プラグ／インジェクタを収める。冷却流路と剛性リブ配置が重要である。
- クランクシャフト：曲げ・ねじり疲労に耐える鍛鋼が主流で、表面硬化やオイル穴の最適化で耐久と油膜形成を両立する。
- コンロッド・ピストン：軽量高剛性と耐熱・潤滑性の両立が要件。ピストンはスカート形状とコーティングで摩擦低減を図る。
- カムシャフト・バルブ機構：バルブタイミングと揚程を制御し、充填効率と排気を最適化する。
- 潤滑・冷却系：ギャラリー、ノズル、ウォータージャケットで油膜と温度を制御する。
気筒配列とバランス
直列、V型、水平対向などの配列はパッケージと慣性二次力の特性に影響する。必要に応じてバランサシャフトを併用し、一次・二次振動を抑制する。
作動原理と熱効率
オットー（ガソリン）とディーゼルで着火原理は異なるが、熱効率は圧縮比、燃焼速度、クーリング損失、ポンピング損失、機械損失の関数である。圧縮比向上はノッキングやピーク圧管理とのトレードオフであり、燃焼室形状、スワール・タンブル、点火時期／噴射時期制御で最適化する。等容に近い熱解放、壁面熱流束の低減、ガス交換の低抵抗化が鍵となる。
可変機構とサイクル拡張
可変バルブタイミング（VVT）・可変揚程（VVL）・可変圧縮比（VCR）や、アトキンソン／ミラー化はポンピング損失を減らし、部分負荷効率を高める。過給と組み合わせることで比出力を引き上げつつ、ノック余裕を確保できる。
材料と製造
ブロックは鋳鉄の減衰性とアルミの軽量性を用途で使い分ける。アルミブロックではライナ圧入、溶射ボア、Si析出制御などで摩耗と熱伝導を両立する。ヘッドは耐熱クリープを考慮し、冷却流路は鋳抜きやロストフォームで最短経路化する。クランクは鍛造後に誘導焼入れ・ショットピーニングで疲労強度を確保し、ピン油路の面粗さ・R形状を厳格管理する。ホーニングは油膜保持とリング初期なじみを保証する重要工程である。
性能指標と評価
出力はトルクTと回転数NからP＝2πNTで定義され、実用域のトルク曲線が drivability を規定する。熱効率（またはBSFC）、比出力、摩擦損失（FMEP）、排出ガス、暖機性、耐久（ベアリング・リング・ガイド摩耗）などを総合評価する。試験はベンチ耐久、熱衝撃、冷却・潤滑欠損、キャビテーション、NVH計測を含む。
NVHと剛性設計
ブロックのベッドプレート化、クロスボルト、主軸受キャップの剛性向上、リブ配置最適化、遮音カバーは放射音低減に有効である。クランクの固有振動数設計とダンパ選定、フライホイール慣性の最適化も併せて行う。
信頼性と保全
代表的故障は潤滑不良による焼付き、オーバーヒート、デトネーション起因のリング溶着、ボア磨耗、ヘッドガスケット損傷などである。原因は油膜破断、冷却水路閉塞、点火・噴射制御不良、異物混入、材料欠陥や締結不良に分類できる。設計段階でのFMEAと、量産時の工程能力・清浄度管理が重要である。
環境適合と電動化連携
現行規制は台上効率だけでなく実走行（RDE）も対象とするため、広負荷域での効率と排出を両立する設計が求められる。摩擦低減（低粘度油、表面処理、ベアリング仕様）、熱マネジメント（可変吐出ポンプ、電動ウォーターポンプ、サーマルバリア）、希薄燃焼やEGR活用が要点である。ハイブリッドではエンジン主点を限定して熱効率を最大化し、始動停止の耐久と振動抑制、迅速な触媒活性温度到達を重視する。
過給・排気・熱管理の統合
ターボ過給は等価排気量を縮小しつつ高過給で比出力を確保する。排気マニホールド一体ヘッドや水冷インタークーラは熱遅れを抑え、トランジェント応答と触媒保温を両立させる。総合的な熱設計が本体寿命と性能の鍵である。