水平対向エンジンは数ある自動車用のエンジン形式のなかでは珍しい構造を持つエンジンで、現在では日本のスバルとドイツ ポルシェしか生産していません。

自動車用としてメリットも多いエンジンなのですが、車に使う場合に制約も多いエンジンでもあります。

今回はそんな水平対向エンジンについてご説明していきましょう。

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水平対向エンジンとは

水平対向エンジン

水平対向エンジンはシリンダーが車の水平方向に向かい合って配置されたエンジンで、2気筒なら1シリンダーずつ、4気筒なら2シリンダーずつがクランクシャフトを挟んで左右に配置されています。

エンジン本体が非常に横に長く、その分全高さがもっとも低くなるエンジンで、自動車用として一般的な直列エンジンとはずいぶん違います。

どちらかと言えばV型エンジンに近いともいえ、Vの角度が180°まで開いたエンジンとも言えるでしょう。

水平対向と180°V型エンジンは構造が違いますが、V型エンジン同様にエンジン全長が同一気筒数の直列エンジンの半分程度におさまるのもメリットとなります。

左右方向に長いもののエンジンとしては非常にコンパクトにまとまるエンジンであり、自動車用としては嬉しい特徴なのですが、現在わずか2社しか生産していないことにはそれなりのデメリットも含んでいます。

その辺りは後程ご説明するとして、まずは水平対向エンジンと180° V型エンジンの違いをご説明しましょう。

水平対向と180°Vは似て非なるもの

エンジンの外観形状を見るだけでは、一見水平対向なのか180°までバンク角度を広げたV型エンジンなのかは判別がつきません。

しかし内部のクランクシャフト構造が全く違い、そのエンジン特性なども大きく差があります。

V型エンジンのクランクシャフトは直列式と大きく違っており、例えばV6エンジンだとシャフトに設けられた3箇所のクランクピンに2気筒ずつのコンロッドが一緒に接続されます。

Vバンクの角度によっては性能を優先するためにずらすこともありますが、基本的にはクランクピンを共用する構造がV型エンジンの特徴です。

それに対して水平対向エンジンのクランクシャフトのクランクピンは気筒ごとに互い違いに配置されており、1気筒ずつ独立したクランクピンを持ちます。

この構造だとクランクピン同士を繋ぐジャーナルを設けないといけない関係上、クランクシャフト全長がV型エンジンのものより長くなってエンジン全長が長くなります。

ですがピストンの動きが全く違うことが水平対向と180°V型のエンジン特性を決める要素であり、少し全長が延びても水平対向のほうが大きなメリットを持っています。

6気筒エンジンで考えますが、180°V型の場合は2気筒ずつのピストンがおなじクランクピンに接続されますので、2つのピストンは必ずおなじ方向に運動します。

3箇所でそういった動きをしますので180°V型は大きな横振動が発生することになり、擬似的な直列3気筒エンジンのようになっています。

これを解消するには8気筒以上にする必要があり、なかなか小型化にはむかないのです。

対して水平対向はピストンが左右互い違いに動きますので2気筒ずつでちょうど運動方向が逆方向になり、左右のシリンダーの動きで左右方向の力を完全に打ち消し会うことができます。

この動きから水平対向エンジンはボクサーのパンチのようなエンジンということで、ボクサーエンジンとも呼ばれているのです。

そしてこの特徴が水平対向エンジン最大のメリットを産み出しており、エンジンの余計な振動を最大限なくすことができるエンジンとなります。

低振動の水平対向エンジン

ボクサーエンジンと呼ばれる水平対向エンジンは、そのボクサーのようなシリンダーの動きで振動をキャンセルできるので、非常に低振動で回転の良好なエンジンを実現できます。

この特徴こそが水平対向エンジンを採用する大きなメリットのひとつであり、自動車以外にもバイクや航空機などでも使われる理由です。

自動車で一般的に使われる直列エンジンは構造が単純でコストメリットはありますが、5気筒までは振動が結構大きい形式であり、どうしても直列エンジン搭載車は車の振動や音に悩まされることとなります。

振動が減るのは直列6気筒エンジンからで、これ以上の気筒数なら直列エンジンでも良好な振動特性を得られます。

ただし直列6気筒までいくとエンジン全長が非常に長くなり、今度は車への搭載が難しくなります。

しかし水平対向エンジンならば4気筒であってもかなり良好な振動特性を持ち、またエンジン全長は直列式の約半分となるのでエンジン全長は搭載性の上で有利となります。

6気筒までいくと直列6気筒同様の完全バランスエンジンとなり、エンジン全長が半分でありながら最高の振動特性が得られるのです。

振動が少なくなればそれだけ車が発する雑音も減らすことができるので、非常に気持ちのよい排気音も得られます。

全長が短く振動が少なく静かなエンジンは自動車でも非常に有用ですが、バイク、とくに長距離走行に主眼をおいたツアラーにはもってこいです。

ホンダはゴールドウイングというバイクに水平対向6気筒エンジンを搭載していますし、BMWも多少振動は大きくなりますが水平対向2気筒エンジンを搭載しています。

また軽航空機向けのエンジンとしても水平対向エンジンは有利な点があり、振動の少なさによる高回転への適応性はもってこいのエンジンです。

さらに軽航空機は空冷式のエンジンが多いのですが、水平対向の左右にシリンダーが飛び出す形式はそこに空冷フィンをたくさんつけられるために空冷式エンジンにも向いています。

日本でも近年開催されるレッドブル・エアレースの飛行機にもすべて空冷式の水平対向6気筒エンジンが採用されています。

低重心の水平対向

低全長、低振動ときてもうひとつのメリットが低重心です。

水平対向エンジンは横に平べったい形をしていますのでエンジンとしての重心が低い位置にくるようになっており、車の構成部品の中でもっとも大きなエンジンの重心が下がることは、そのまま車の重心を下げることに繋がります。

重心が高い車というのは、要は頭の重たい赤ちゃんがふらふら歩くのとおなじことで、左右への振れに対して不安定な車となります。

トラックやミニバンに乗っていてカーブで曲がった方向と反対方向に振られることがよくありますが、これも大きな背の高い車は重心が高いためです。

つまり車の旋回性能を悪化させる高い重心というのは、とくにセダンやスポーツカーなど走りを重視する車にとっては運動性がわるくなる原因となってしまいます。

そこで水平対向エンジンの出番がくるわけですが、低い重心をもつこのエンジンであれば車の重心をしっかり下げることができ、車の運動性を向上させることができます。

エンジン本体の重心も低いですが、搭載位置も直列エンジンより低くできるため、さらに重心が下がるメリットもあります。

スバルが水平対向エンジンを長年採用し続けている大きな理由のひとつがこれで、車の基本性能を底上げできるエンジンだからなのです。

採用メーカーわずか2社の水平対向エンジン

コンパクト、低振動、低重心と車のエンジンに求められるものの多くが理想的なエンジンである水平対向エンジンですが、現在自動車用としてこのエンジンを設計、生産しているのは、小メーカーを除けば日本のスバルとドイツのポルシェだけです。

これだけ優れた特徴を持つ水平対向エンジンは自動車の歴史のなかでは割りと採用例の多いエンジンで、おもにエンジンをリアに持つRRレイアウトの車に使われてきました。

有名なところではフォルクスワーゲンの初代ビートルが空冷式の水平対向4気筒エンジンを搭載しており、50年近く続けて採用されてきました。

しかし現在ではフォルクスワーゲンもこのエンジンを採用しなくなっており、スバルとポルシェ以外のほかのメーカーもすでに水平対向エンジンは採用していません。

その原因は水平対向エンジンの左右方向の張り出しがとにかく大きくて搭載しにくいことがあり、現在主流のフロント搭載エンジンでは水平対向エンジンは採用しにくいのです。

これについては後程ご説明しますが、それでもスバルは水平対向エンジンのフロント搭載にこだわっており、車の設計を水平対向エンジンに合わせる形で搭載性を確保しています。

スバルはなにより水平対向エンジンのメリットを重視することに着目しており、またスバルというメーカーのアイデンティティにしようとする戦略でもあります。

またポルシェに関しては水平対向エンジン搭載車はMRかRRしか生産しておらず、エンジンがリア搭載のために搭載性を犠牲にすることなく水平対向エンジンを採用できています。

MRやRRは車室内の広さを犠牲にしてしまうので大衆車にはあまりうれしくなく、それがフロントエンジンが主流となった理由なのですが、ポルシェのようなスポーツカーならあまり関係ありませんね。

水平対向エンジンの音

水平対向エンジンは基本的には静かで滑らかな音のエンジンなのですが、日本でよく言われるボクサーサウンドというものは実際あまり静かなものではありません。

まずは昔のスバル車でよく聞かれるボクサーサウンドをお聞きください。

車はスバル レガシィですが、アイドリング時にドコドコというような振動音が聞こえてくると思います。

これが日本でよく言われるボクサーサウンドというもので、この音こそ水平対向エンジンの音だと思っている方は多いです。

しかしこのドコドコという音は水平対向エンジンの構造からくる音ではなく、実は排気管の取り回しが理想的でないところからくる、排気干渉という現象で起こっているのです。

排気干渉についてはのちほどデメリットの項でご説明しますが、排気干渉をクリアできればスバルの水平対向エンジンも静かな音に変わります。

次の動画では排気干渉の起こる不等長エキマニと、排気干渉をクリアした等長エキマニのカスタムパーツの比較動画です。

おなじ車の排気管を変えただけで非常に大きな変化があったことがわかると思いますが、後半の澄んだ音こそ水平対向エンジンが本来持つ音といえます。

近年のスバル車は設計の最適化や製造コストの低下などによって量産車でも等長エキマニを採用できるようになってきており、次第にいわゆるところのボクサーサウンドはなくなってきています。

なおスバルも過去には水平対向6気筒エンジン搭載のアルシオーネで等長エキマニを採用しており、それは次の動画のように澄んでいて気持ちよいサウンドを持つエンジンです。

ちなみにスバルからボクサーサウンドが消えたことに一部のファンは嘆き悲しんでおり、あえてボクサーサウンドを出す不等長エキマニなどのパーツも販売されていたりします。

ポルシェの滑らかな音で水平対向エンジンを知った人にとってみれば「ドコドコ鳴るボクサーサウンドは違う!」ということになりますが、日本ではやはりドコドコ音こそがボクサーサウンドと認知されていますね。

水平対向エンジンのメリット

さて、水平対向エンジンのメリットについてはエンジンの特徴の項目でいくつもご説明してきましたが、ここにまとめてみましょう。

  • 全長が短くコンパクト
  • 低振動でサウンドも良い
  • エンジンが低重心

この3つが水平対向エンジンの基本的なメリットとなりますが、ここから派生してもういくつかメリットをあげることができます。

なお空冷エンジンに向くというメリットは、自動車用はすべて水冷式になっているので、一部のバイクと飛行機で成り立つメリットです。

クランクシャフトが短く、軽量

エンジン全長の短い水平対向エンジンは、当然ではありますがクランクシャフトが短く設計でき、エンジンの回転を伝えるクランクシャフトが比較的頑丈で軽量に設計できます。

直列エンジンはいつも長いクランクシャフトに悩まされるエンジンで、長すぎるシャフトはねじりや曲げに対してしっかりした補強が必要となるので、伝達効率の低下や重量増加を招きます。

しかし水平対向エンジンのクランクシャフトは同一気筒の直列エンジンの半分で済みますので、余計な補強も必要なく最小限の重量のシャフトが実現できるのです。

また水平対向エンジンは基本の振動特性が良いのでクランクシャフトに振動対策のカウンターウェイトが不要で、その分も重量を最大限削減できるのです。

シャフトが短ければ伝達効率もよく高性能な車に仕上がりますし、軽量なのも走行性能に良い影響を与えます。

ただ短いシャフトはそれを支えるベアリングの数が少なくなるというデメリットもありますので、現実的には理想的な短さよりも保持性能を優先してすこし長くなっています。

エンジン上部にスペースが多い

水平対向エンジンは横に長いエンジンとですので、比較的エンジン本体の上に有効なスペースが多いエンジンです。

そのスペースには直列エンジンではエンジンの横方向に配置されていた補機類や、ターボやスーパーチャージャーなどの過給機やインタークーラーなども配置出来、配置の自由度が大きいのが特徴です。

またエンジンの上から繋がる吸気管のレイアウト自由度も高く、吸入効率のよい吸気管が作りやすくもなっています。

直列エンジンではどうしてもエンジンの左右にこういった機器を分散配置させなくてはならないので、集中して配置出来る水平対向エンジンはコンパクトにまとめられるのです。

またエンジンの上にあるということはこれらの部品はメンテナンス性が非常に良いということでもあり、エンジンルームの上から簡単にアクセスすることができます。

補機類は割と交換頻度の多い部品ですので、これは嬉しいメリットです。

ただ搭載性のメリットの裏にはどうしてもデメリットが出てきてしまうものであり、そのひとつが前述した排気干渉という現象を引き起こす原因です。

水平対向エンジンのデメリット

水平対向エンジンのデメリットはその特殊な形状からくる搭載性への影響についてのことが多く、これが直列エンジンメインのメーカーが水平対向エンジンを採用しにくい理由でもあります。

エンジン全幅の大きさ

水平対向エンジン

水平対向エンジンは全高も低く長さも短いのですが、その皺寄せは全幅にすべて現れており車の横方向に対してはエンジン搭載上のデメリットになります。

エンジンフロント搭載の場合、水平対向エンジンの横幅はほぼエンジンルームの左右の幅を占有してしまうほどの長さがあり、エンジンの横方向にはほぼなにも配置するスペースはありません。

なにより左右方向の規制となるのはタイヤの収まるタイヤハウスで、フロントタイヤの舵角を確保するスペースとエンジンの横幅で場所の取り合いとなってしまいます。

このデメリットより直列エンジンやV型エンジンを搭載していた車種に水平対向エンジンは簡単に搭載することができず、多くのメーカーが採用しない理由でもあります。

またエンジン横幅が大きいということはFFレイアウトでエンジン横置きは現実的でなく、どうしても縦置きに限定されてしまうことも理由のひとつでしょう。

しかしスバルはそういったデメリットを克服すべく専用の車体設計を取り入れており、水平対向エンジン一本に特化した車作りをすることで量産車のラインナップを増やしてきました。

タイヤの舵角に対しては相変わらずデメリットは抱えていますが、エンジンの横幅を決めるピストンのストローク量とタイヤハウスの空間を最適化することで、バランスのとれた車に仕上がっています。

またポルシェは前項でもお話しした通りMRかRRのリアエンジン配置であり、タイヤが曲がらないので搭載スペースに余裕があるのです。

こういった理由から水平対向エンジンを採用しているメーカーはわずか2社となっており、直4やV6をメインユニットに車を開発しているメーカーでは採用が難しいエンジンなのです。

ロングストロークエンジンは難しい

エンジン横方向に制限の厳しい水平対向エンジンでは、ピストンストロークを長く取ったロングストロークエンジンは実用上採用しずらく、トルク重視のエンジンには不向きという点もあります。

エンジンはピストンの径(ボア径)と動く量であるストロークによってシリンダーのは生き霊が決まりますが、この比であるボアストローク比でエンジンの特性が決まります。

ボアストローク比が1、つまりボア径とストローク量が同値のものをスクエアと呼び、それよりストロークが長いものをロングストローク、短いものをショートストロークと呼びます。

一般的にショートストロークは高回転型エンジンに向いており、ロングストロークは低回転のトルク重視エンジン、スクエアはその中間といった性能の違いが出ます。

水平対向エンジンはショートストロークエンジンは比較的実用化しやすいのですが、とくにフロント搭載の車においてはロングストロークはエンジン全幅を大きくしてしまうため採用しずらく、日常使いで便利なトルク重視のセッティングにもっていきにくいのです。

スバルの水平対向エンジンを見てみるとボアストローク比はスクエアであることが多く、可能な限りロングストロークに近くしているのがせめての対応といえるでしょう。

しかしエンジン本体でトルクが稼げなくても過給機によるトルクアップは可能であり、スバル車にターボが多いのもこういった理由からです。

過給機の搭載スペースなら充分にありますので実用的な手段といえます。

なおここでもポルシェのリアエンジンは比較的影響が少なくなるので、水平対向エンジンはフロントよりリア搭載が本当は向いているのです。

排気管レイアウトの自由度の少なさ

水平対向エンジンは重心を下げるために搭載位置をエンジンルームの奥に押し込むことができるのですが、その影響は排気管のレイアウトの自由度を圧迫します。

水平対向エンジンの排気管はエンジンの下側から出てくるのが一般的ですので、エンジン本体が可能な限り下がっている状態では車両部品などとの関係が厳しくなり、自由度のある排気管レイアウトはなかなか難しいものがあります。

どうしてもエンジンの周りを取り巻くようなレイアウトしかとれず、昔のスバルエンジンでは不等長エキマニになることが多くて例のボクサーサウンドが生まれたわけです。

排気管にコストをかけて複雑な形状にすれば等長化も出来たのですが、中小型車でコストが厳しい中で実現できる車種は少なかったわけです。

近年のスバル車は排気管の製造技術の向上によってコストを下げることができ、エキマニの等長化がようやく現実的になってきました。

このデメリットも今後はあまり気にならなくなってくるのかもしれません。

エンジン本体の整備性の悪さ

水平対向エンジンの補機などは非常に整備性がよいのですが、それとは対照的にエンジン本体の整備性は極端に悪く、とくにエンジンの横方向にあるバルブ関係にアクセスするのはかなり困難を極めます。

エンジンがエンジンルームの奥まった位置に配置されているので、そもそもエンジン本体は非常にアクセスしにくい位置にあって、オイル交換やセンサー交換の際にはメンテナンス性が悪いエンジンです。

さらにエンジン横方向にはすぐにタイヤハウスがありますので、とてもそのままではメンテナンスに活用できるスペースがないのです。

とくに難しいのはスパークプラグの交換で、どうしてもエンジン横方向からアクセスしなければならないのに、邪魔な部品もありそのままでは工具も入りません。

ではどうするかというと、タイヤハウスのカバーを一部めくってアクセスホールを作り、そこからなんとか交換するような作業になります。

タイヤをはずさなければならない場合も多く、ほぼ障害のない直列エンジンより極端にメンテナンス性が悪いのです。

水平対向エンジンのメンテナンスには経験のある技術者にお任せする方が無難で、個人でなんとかメンテナンスするのは難易度が高いと言えるでしょう。

エンジンのオイル漏れに対して弱い

エンジンオイル漏れ

水平対向エンジンはその構造上エンジンオイルがにじみやすいデメリットを持っており、どうしても直列エンジンよりオイル漏れに対して弱くなります。

一番問題となるのはシリンダー回りの部分で、ピストンの潤滑のためにオイルが常に吹き付けられている部分です。

普通のエンジンでは吹き付けられたオイルはピストンの動きや重力によってオイルパンに自然に戻っていくのですが、水平対向エンジンの場合シリンダーが水平なのでその効率が悪く、シリンダーヘッドなどのシール部分に比較的オイルがとどまりやすくなっています。

これが長年続くとオイルにじみやオイル漏れに繋がっていくのです。

直列エンジンやV型エンジンであればシールにずっとオイルが留まることはないのですが、シリンダーが横向きの水平対向エンジンならではのデメリットといえるでしょう。

水平対向エンジンの評価・乗り心地

日本ではスバルのおかげもあって水平対向エンジンのファンがかなり多くいらっしゃいます。
そんな方々の評判がTwitterに何件も上がっていますので、いくつかご紹介しましょう。

水平対向は本当に静か

この方は水平対向エンジンのボクサーサウンドを除いた澄んだ音のことをおっしゃっているようですが、本当に等長化した水平対向エンジンの音は静かで心地よいものです。

それでいて踏み込むと気持ちのよい吹け上がりを見せてくれるので、この気持ちよさにとりつかれるとなかなか水平対向以外は乗れないですね。

水平対向の整備ができれば何でもできる

どうやら大学の学生さんが水平対向エンジンの整備に挑まれたようですが、さすがの難しさに四苦八苦されたようですね。

しかし確かに水平対向エンジンを経験してしまえばほかのエンジンはずいぶんと楽に感じるので、自信をつけるためには良い経験なのかもしれません。

水平対向エンジン搭載車

フォレスター e-boxer

水平対向エンジンを搭載した色々な車に関しては、水平対向4気筒や6気筒の記事で主要な車種をご紹介してきましたので、今回は最新のスバルの水平対向ハイブリッドをご紹介しましょう。

2018年9月発売予定の新型 フォレスターには水平対向ハイブリッドという世界でも珍しい形式のエンジンが搭載され、久々のスバルハイブリッドが登場します。

これまでもクロスオーバーSUVのXVにハイブリッドが設定されていましたが、その後の車種展開がなく立ち消えかと噂されていましたが、ようやく2車種目が登場したわけです。

ハイブリッドは一般的にはエンジンとモーターを併用して低燃費走行をする車ですが、その構造やシステムはメーカーによって大きくことなります。

ハイブリッドの先駆者であるトヨタはエンジンとトランスミッションの間にモーターを置く構造ですが、スバルのハイブリッドシステムはトランスミッションの後ろにモーターがあり、エンジンの補佐がメインのマイルドハイブリッドとなっています。

組み合わされるエンジンは2.0L 水平対向4気筒エンジンで、全長が短い水平対向エンジンのメリットをいかしてモーターを配置した形になりますね。

ハイブリッド(e-boxer) ガソリンエンジン
グレード アドバンス ツーリング/プレミアム/
X-ブレーク
エンジン 2.0ℓ水平対向4気筒+モーター 2.5ℓ水平対向4気筒
最高出力 エンジン:107kW(145ps)/
6,000 rpm
モーター:10kW(13.6ps)
136kW(184ps)/
5,800 rpm
最大トルク エンジン:188N・m(19.2kgf・m)/
4,000 rpm
モーター:65N・m(6.6kgf・m)
239N・m(24.4kgf・m)/
4,400 rpm
燃費 18.6km/L 14.4~14.6km/L

このハイブリッドシステムは「e-boxer」 と呼ばれており、スバル独自のハイブリッドの証です。

スペック的には2.5Lのガソリン仕様より出力は少々非力ですが、エンジンとモーターを合計したトルクでは上回ります。

また水平対向エンジンは長年燃費が悪いと言われていましたが、マイルドハイブリッドにもかかわらず4km/Lほど改善しています。

なにより前述した水平対向エンジンのデメリットである低速トルクのなさを、低速トルクにとくに優れるモーターがアシストするというシステムなので、水平対向エンジンとハイブリッドの組み合わせはなかなかよいシナジーとなるでしょう。

これを皮切りにスバルのハイブリッドカーもどんどん増えていってほしいですね。

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この記事を書いた人

佐藤茂道
佐藤茂道
某自動車メーカーのエンジン部門で開発経験あり。子供の頃から車雑誌を切り抜きし、高校ではオートバイ・車にどハマりする。就職する際に、某自動車メーカーを選び、仕事でもプライベートでも車漬けに。今は日産スカイラインR33が愛車。