「水平対向エンジン」の版間の差分

'''水平対向エンジン'''（すいへいたいこうエンジン、{{lang-en-short|Horizontally-opposed cylinder engine}}）は、[[レシプロエンジン]]の形式の一つで、1本の[[クランクシャフト]]をはさんで[[シリンダー]]（気筒）を左右に水平に配置し、対になる[[ピストン]]同士が必ず向かい合うように下降または上昇するエンジンである<ref name="mfi20-052">[[モーターファン]]・イラストレーテッド, vol.20, p.52.</ref>。

気筒配置や外形の似たエンジンとして'''180° [[V型エンジン]]'''があり（詳細は[[#180° V型エンジン|後述]]）、広義にはこれを水平対向エンジンに含む場合がある。なお外観上から水平対向エンジンであるか180° V型エンジンであるかを識別することは、極めて困難である。

以下本項では、「水平対向エンジン」と「180° V型エンジン」とを区別して呼び、これらを総称して「'''フラットエンジン''' (Flat engine)」と呼ぶことにする。

水平対向エンジンでは、対になる気筒（シリンダー）間のクランクシャフト位相角を180°（クランクピンが対称の位置）としてピストンと[[コネクティングロッド]]を軸対称に動作させる。これにより対の気筒同士が[[エンジンの振動|振動]]を打ち消しあうため、[[直列エンジン|直列型]]などの他形式エンジンと比較して格段に低振動となる。軸方向が短く上下に薄く幅広い外形と低振動が水平対向エンジンの特徴である。

水平対向エンジンは、1軸では最も振動特性に優れたクランク、シリンダー気筒形式のエンジンで、少気筒数でも[[バランスシャフト]]を使用することなく2次以上の振動まで相殺することができる。なお、クランクの関係で対向シリンダー気筒を同一軸線上には配置できないことから、2気筒では弱い1次[[偶力]]振動（カップリング振動）が発生するが、4気筒以上であれば前後の気筒間で打ち消しあうことができる<ref name="mfi20-067">[[モーターファン]]・イラストレーテッド, vol.20, p.67.</ref>。

水平対向エンジンは特別な細工なしで等間隔燃焼となる<ref name="mfi20-051" /><!-- ←出典有効。「点火（爆発）間隔も小細工なしに均等になる。」文あり。-->。これに対し直列型<ref>[[直列2気筒]]の[[4ストロークエンジン]]において、360°クランク（2つの気筒のクランクピンの位相が同じ）では等間隔燃焼になるが1次振動が発生し、180°クランク（2つの気筒のクランクピンが軸対称位置）では1次振動は打ち消せるが不等間隔燃焼となる。水平対向2気筒では、直列2気筒中の1気筒をクランクシャフト中心で180° 移動させて180° クランクを使用する形であり、等間隔燃焼と振動の相殺が両立される。この考え方はそのまま任意の気筒数の水平対向エンジンに拡張できる。</ref>やV型<ref>気筒数やバンク角によっては、クランクピンを両バンクで共有したままでは不等間隔燃焼となり、位相クランクを用いて等間隔燃焼とすると振動特性が悪化する場合がある。</ref>のエンジンでは、特に少気筒数において等間隔燃焼と低振動は両立できない。

水平対向エンジンは直列型エンジンよりは明らかに全長が短いが、V型エンジン（180° V型を含む）との比較では若干長い。これはV型エンジンでは同一のクランクピンを左右バンクで共用するが、水平対向エンジンでは対になる気筒のクランクピンは180° 位相で独立していて、この間を繋ぐクランクウエブの厚みによりクランクシャフトが長くなり、エンジン全長も長くなるためである。

== 180° V型エンジン ==

外観上から水平対向エンジンであるか180° V型エンジンであるかを識別することは極めて困難である<ref>左右のシリンダ列の軸方向のズレ量が、180° V型（共有したクランクピン内のコンロッド1本分のズレ）は水平対向型（共有できないクランクピン間のクランクウェブ等の厚みがコンロッド1本分に加わったズレ）よりも小さいことを外観で識別できれば、不可能ではない。<!--他形式で例えると、V型エンジンで60° Vと65° Vのバンク角の識別が容易でない事に近いかも。--></ref>ものの、実際には内部構造（クランク・シリンダー形式）や動作特性（振動など）は「水平対向エンジン」と「180° V型エンジン」とは別のものである。具体的な構造の相違点は、水平対向が左右のバンクで対をなすシリンダー間で位相を180°ずらしたクランクシャフトを採用するのに対し、180° V型では左右シリンダーにおけるクランクピンが共通（同位相）という点である。

180° V型エンジンでは水平対向と異なり振動を対向シリンダーの間で相殺することができないため、片側バンクのみで[[一次振動]]・偶力振動を相殺できる8気筒（片バンク4気筒）以上の気筒数でなければ、激しい振動が発生する<ref name="mfi20-051" />。ただし[[二次振動]]に関しては水平対向と同様に対向シリンダー間で相殺される。また、気筒数によっては等間隔燃焼にならないという短所がある。

8気筒エンジンにおける180° V型の長所は、二次振動特性が良好なままシンプルなフラットプレーンクランクシャフトを使用できる点である。ただしその場合は2気筒づつの同爆となるため、燃焼間隔は直列4気筒と同等の180°となる<ref>4個のピストンが同時に上死点に達するため。ちなみに90°V型8気筒では、クランクシャフトがフラットプレーンでもクロスプレーンでも90°の等間隔燃焼にできる。</ref>。90°の等間隔とするためには[[クロスプレーン]]クランクシャフトを使用する必要があり、発生する偶力振動を低減する為のシャフト両端のバランスウェイトが90° V型と同様に用いられる。

12気筒エンジンでは、水平対向よりも圧倒的に180° V型が多い。バランスウェイトの無いシンプルな6クランクピン（120°位相）のクランクシャフトによる180° V型とした場合でも、60°の等間隔燃焼を得られるとともに、片側バンクのみで直列6気筒と同様に一次振動・二次振動・偶力振動ともバランスする。そのため複雑で長くなる12ピンクランクシャフトによる水平対向式とする必要はなく、180° V型とすることで長くなりがちな12気筒エンジンの全長を短縮する事が可能<ref>ただし全幅を抑える等の目的で[[ボアストローク比|ショートストローク]]型とする場合には、ボア径の増大によりシリンダーピッチ（気筒間隔）が長くなり、180° V型でもクランクシャフトは短くできずに重量軽減のみとなる事もありうる。</ref>なためである。12気筒での採用例としては、自動車用では[[フェラーリ]]の市販[[ミッドシップ]]12気筒モデル<ref>[[フェラーリ・365GT4BB|365GT4BB]]から[[フェラーリ・F512M|F512M]]まで</ref>や、[[レーシングカー]]用の[[メルセデス・ベンツ・C291|メルセデス・ベンツ・M291エンジン]]、富士重工と[[モトーリ・モデルニ]]が共同開発したエンジンがあり、鉄道車両用では[[日本国有鉄道]]の[[DML30系エンジン]]がある。

かつてのF1カー [[フェラーリ・312B]]に搭載された180° V型12気筒エンジンでは、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。

ストローク（シリンダ行程）を伸ばすとエンジン本体の横幅が大きくなり、縦置きの場合は車体幅を広げる必要がある。車体幅には制限があるため、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くなる。そのため、フラットエンジンでは[[ショートストローク]]エンジンが主流である。

2019年（令和元年）時点で水平対向エンジンを搭載した4輪車を生産している企業は、[[スバル|SUBARU]]<ref name="dousyano2017">[[SUBARU (自動車)|同社]]の2017年3月31日までの正式社名は[[富士重工業]]だった。</ref>（[[いすゞ自動車]]および[[サーブ・オートモービル]]に[[OEM|OEM供給]]されていた製品<ref>[[いすゞ自動車|前者]]は[[いすゞ・ジェミネットII|ジェミネットII]]と[[いすゞ・アスカ|アスカ]]（[[いすゞ・アスカ#2代目 BCK/BCL/BCM型（1990年-1994年）|2代目]]）、[[サーブ・オートモービル|後者]]は[[サーブ・9-2X|9-2X]]が該当する。</ref>と、[[トヨタ自動車]]との共同開発車<ref>[[トヨタ自動車]]との共同開発車としては[[スバル・BRZ|スバルのBRZ]]と、[[スバル・BRZ|その]][[姉妹車]]である[[トヨタ・86]]が該当する。</ref>を含む）および[[ポルシェ]]の2社のみである。この両社は市販4輪車用の水平対向エンジンを長年にわたり生産し続けている。

* SUBARU<ref name="dousyano2017">[[SUBARU (自動車)|同社]]の2017年3月31日までの正式社名は[[富士重工業]]だった。</ref> ：自社製全車種に水平対向エンジンを搭載

** [[スバル・WRX VA|SUBARU WRX]]