水平対向エンジン
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水平対向エンジン（すいへいたいこうエンジン、Flat engine）とは、レシプロエンジンの形式の一つで、シリンダーを左右交互に水平に配置したエンジン。「対向ピストンエンジン」(de)と区別するため、対向シリンダーエンジンとも呼ばれる。
水平対向エンジンは、クランクシャフトの位相により、ボクサーエンジンと180°V型エンジンに分類される（詳細は下記参照）。
1896年、ベンツ社（現ダイムラー社）の創業者カール・ベンツが発明した[1]。
目次 |
[編集] 概要
水平対向にピストンを配置することにより、上下方向の振動が少なくできるなどの利点がある。欠点はストローク（シリンダー）を伸ばすとエンジン本体の横幅が大きくなり車体幅を広げる必要があり、結果車体幅に制限されトルクを出しやすいロングストロークエンジンが作りにくいことである。そのため、ショートストロークエンジンが主流である。また、かつては「シリンダーが横に寝ている形状上、シリンダーの下側が偏磨耗しやすい」とされていたが、現代のエンジンには当てはまらない[2]。重心に関しては、低くできるとする意見と、逆に、高くなるとする意見とがある。しかし、水平対向の良さは、単なる重心の高低の点にあるわけではなく、むしろ、車体重量バランスが理想的となることにある。
[編集] 種類
[編集] ボクサーエンジンと180°V型エンジン
水平対向エンジンは、ボクサーエンジンと180°V型エンジンの2種類に分かれるが、外見上は区別がつかない。アメリカでは、どちらも単に「flat engine」、つまり「水平なエンジン」と呼ばれる。しかし、180°V型エンジンが左右シリンダーのクランクピンが共通（同位相）であるのに対し、ボクサーエンジンは左右のバンクで位相を180°ずらしたクランクシャフトを採用する[1]。このことを明確化した英単語は「boxer engine」または「horizontally opposed engine」であり、後者を訳すと「水平で向かい合ったエンジン」となる。
なお富士重工業（スバル）では、レガシィより前の水平対向エンジンの英訳は「flat engine」というアメリカ英語で、レオーネのエンジンの愛称は、消滅まで「FLAT-4」である。
ボクサーエンジンは向かい合ったシリンダーのクランク位相角を180°とすることによって、V型エンジンに比較して振動を抑えることが容易である特徴を持つ。一方、バンク角が180°のエンジンのうち、クランクピンを左右のバンクのピストンで共有しているエンジンのことをボクサーエンジンと区別して「180°V型エンジン」と呼ぶ。これは特に12気筒エンジンで例が見られる。12気筒エンジンの場合、片方のバンクで一次振動、二次振動ともバランスするため、あえてクランクの複雑なボクサーにせず、V型エンジンによく見られるクランクピンを共有した形式である。特にフェラーリのフラット12気筒モデルが知られている。また、グループCカー時代にザウバーメルセデスに搭載されていたエンジンや、スバルがモトーリ・モデルニと共同開発した水平対向12気筒エンジンも、同様の180°V型エンジンである。
[編集] ベアリングの数
直列4気筒エンジンの場合、クランクシャフトを支えるベアリングは両端と気筒の間、合計5つという例が多い。V型4気筒の場合は、両端と中間の合計3つである。
水平対向4気筒の場合はいくつかバリエーションがある。かつてのフォルクスワーゲン・ビートルの例ではベアリングは両端と中央の3つであった。スバルのEJエンジンは直列4気筒と同じくベアリングは5つである。そのためクランクシャフトが長くなりボアピッチも大きく、同程度の排気量を持つ直列4気筒エンジンよりもボアが大きくなっている。なお、スバルでも過去の機種EAエンジンは3ベアリングであった。
かつてのフェラーリのF1カー フェラーリ・312Bのエンジンは、水平対向12気筒であったがベアリングは両端の2つと片バンク2気筒に付き1つの合計4つであった。この方式の利点はベアリングで仕切られた4気筒のクランクケース内の容積が一定になり圧力の損失が最小限になるということであった。
[編集] 自動車および二輪車用
1936年4月、UDトラックス（旧: 日産ディーゼル）の前身である、日本デイゼル工業が、ドイツのクルップ・ユンカース式2サイクルディーゼルエンジンの特許を取得して、上下対向ピストン型エンジンの生産を開始した。これはひとつのシリンダー内に二つのピストンが向かい合っているもので、現在では馴染みのない形式である。（参照Gegenkolbenmotor）
ポルシェとスバルが現在も市販用水平対向シリンダーエンジンを生産している。
二輪車ではBMWのRシリーズやツュンダップ (Zündapp)をはじめ、その亜流も含めて数社が水平対向式エンジンを生産していたが、現在も開発が続けられているのはBMW、ホンダ、ウラルモト、長江モーターワークスのみとなっている。
[編集] 現行搭載車種
[編集] 過去の搭載車種
- トヨタ自動車
- ゼネラルモーターズ
- 富士重工業
- タッカー
- フォルクスワーゲン
- シトロエン
- 日野自動車
- ダイハツ
- Bee（三輪乗用車）
- ランチア
- アルファ・ロメオ
- 丸正自動車製造
- ライラック・R92
- マグナム500
- マグナムエレクトラ500（二輪）
- ホンダ
- ジュノオM80、M85（スクーター）
- ワルキューレ（二輪）
- 愛知機械工業
- ヂャイアント・コンドル（オート三輪）
- コニー・360（軽自動車）
- その他
- ジオット・キャスピタ（プロトタイプに搭載。市販化は実現していない）
- FH70（155mmりゅう弾砲）富士重工業製1,800cc
[編集] モータースポーツ
モータースポーツの分野、特にF1のエンジンとして、かつてフェラーリやアルファ・ロメオが水平対向エンジンを開発していた。しかし、グラウンド・エフェクト・カー時代になると、水平対向エンジンではダウンフォースを得るために車体下面を整形する空間を確保することが困難であり、エンジン下部に空間的な余裕があるV型エンジンが有利となり、廃れていった。1990年にスバルがF1に12気筒エンジン（正確にはこれはボクサーではなく180度V型である）を供給した事もあるが、スバルの水平対向エンジンはサイドポンツーンの部分まで張り出してしまい、ラジエーターの冷却効率が落ちるという致命的な問題があり、シーズン途中で撤退した。後にレギュレーションで90度バンクのV型8気筒に統一されるまでの間、水平対向エンジンで成功を収めたエンジンはなかった。ただし、水平対向エンジンが不向きなのはF1に限ってのことである。
日本におけるナショナルフォーミュラーカテゴリーFJ1600では、すでに乗用車向けとしては生産されていないEA71型を使用する。スバルは、FJ1600のためにEA71型をサポートし続けている。
現在モータースポーツで使用されている 水平対向エンジンを搭載した車両は、市販車ベースのものがほとんどである（スバル・インプレッサなど）。
[編集] 鉄道車両用
鉄道車両、特に気動車においては、現在、直列エンジンの場合にはシリンダーを寝かせた横型が主流となっている。そのため水平対向型はその高出力バージョンという位置づけで開発されている。なお、直列エンジンにおいて横型が主流であるのは、レールと車体の台枠の間という狭い空間にエンジンを収めなければならなためである。特に近年は低重心化・低床化のニーズが高まっているためその要求は強い。ただし、鉄道車両むけ直列エンジンでも縦型のものは皆無ではない。
国鉄で初めての特急気動車となったのはキハ80系である。この車両は、当時の標準エンジンだったDMH17H（直列8気筒、予燃焼室式）を2基（先頭車は1基）搭載していた。しかし、この構成では、エンジン単体の最高出力が180馬力にとどまり、2基搭載した中間車でも360馬力であったため、特急用としては力不足であった。そこで、新型気動車の試作車としてキハ90系が開発された。そのうちのひとつ、キハ91には500馬力のターボ付き水平対向式(厳密には、前述の定義に従うなら「180度V型」)12気筒エンジンDML30HSAが搭載された。なお並行して開発された派生エンジンとして、DML30HS系の片バンク6気筒分をなくした直列6気筒のDMF15HS系があり、12系客車と14系客車の発電機用エンジン（DMF15HS-GおよびHZ-G）や、キハ40系、キハ183系の初期型に採用された。
国鉄民営化後になると、直接噴射化しインタークーラーを装着したキハ183系のDML30HZ（660馬力）を最後に水平対向エンジンの採用は打ち切られた。それ以降の新型車では、車体の軽量化や省エネルギー化、コスト低減、多段トランスミッションの採用など、エンジン以外の改良と組み合わせて高性能化が図られており、エンジンはインタークーラーターボ付き直列6気筒エンジン（直接噴射式、排気量11 - 15リットル級）が主流となっている。
[編集] DML30HS/HZ系を搭載した気動車
[編集] 航空用
現代の小型飛行機が装備する航空用ピストンエンジンは、ほとんどすべて空冷の水平対向型である。エンジンのパーツナンバーには対向型(Opposed)を表すO-が付く。
[編集] 主なエンジンメーカ－
[編集] 種類
- 水平対向2～12気筒
[編集] 脚注・出典
[編集] 関連項目
- 直列型エンジン
- V型エンジン
- ロータリーエンジン
- Flat engine - 英語版 Wikipedia
[編集] 参考リンク
「“水平対向”と“180度V型”エンジンの違いは?」webCG
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