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水平対向4気筒エンジンの特徴!どんな音?搭載車を日本車/外車の車種からそれぞれ紹介!

水平対向エンジンは一風変わった自動車用エンジンで、現在世界でも2社しか設計開発を行っていません。

さまざまなメリットがある形式なのですが、特殊ゆえに使いにくい点もあり、一部のメーカーがメリットを重視して採用しているのが現状です。

今回はそんな水平対向エンジンから4気筒エンジンに着目してご紹介しましょう。

水平対向4気筒エンジンとは

スバル 水平対向エンジン

水平対向エンジンはシリンダーがクランクシャフトを挟んで右と左にまっすぐ配置される形式で、水平にピストンが向かい合っているので水平対向と呼ばれます。

シリンダー数や排気量は車によって変わるのですが、小型、中型車向けには2L程度の排気量をもつ水平対向4気筒がよく使われます。

水平対向4気筒はシリンダーが完全に横向きに配置されますので、エンジンを前から見ると横に平べったいエンジンです。

その形状からフラットエンジン、フラット4などと呼ばれ、海外ではこちらのほうが一般的です。

またシリンダーの動きがボクサーがパンチを繰り出す様子に似ていることから、「ボクサーエンジン」などとも呼ばれています。

水平対向エンジンが生まれた歴史は古く、1896年にドイツのメルセデス・ベンツの創業者であるカール・ベンツが発明しました。

そして自動車用として中、小型車に採用されていたのですが、現在は発明したベンツですら採用していません。

しかし日本のスバルとドイツのポルシェだけは現在も自動車用エンジンとして採用を続けており、それは次のような水平対向エンジンの特徴からです。

水平対向エンジンの特徴

水平対向エンジンの特徴はおもに二つあり、エンジンの全高が低いことと振動低減に強いことです。

水平対向エンジンは背が低い

一般的な直列エンジンと比較した場合、水平対向エンジンのエンジン全高は理想的な最小高さを実現できます。

直列エンジンはシリンダーが上下に配置されるのでエンジン全高を下げることはなかなかできませんが、シリンダーが横向き水平に配置されている水平対向エンジンは、シリンダー直径とオイルパンの生存空間さえ確保できていればいいので、圧倒的なエンジン全高の低さを実現できます。

そしてエンジンという最大の重量物の全高が下がることは車としての重心を下げることにも繋がり、車の安定性を確保する上で可能な限り下げたい重心に対して効果があるのです。

この特徴から走りを重視した車に向いているといえ、スバルの持つスポーティーなイメージを代弁しているエンジンとも言えます。

ただ全高が低い分エンジンの幅はシリンダーの長さで長くなってしまいますので、これが搭載性に問題を起こすこともあります。

これについてはのちほどデメリットをご説明する項でお話ししましょう。

エンジン振動を低減できる

直列エンジンの場合すべてのシリンダーが同一方向に往復運動をしますので、エンジンには上下方向の振動が多く発生します。

エンジンの振動はゴムマウントを介して一部が車体にも伝わり、車全体の振動の原因となったり車の音をうるさくさせる原因でもあります。

ところが水平対向エンジンの場合には、エンジンのクランクシャフトを挟んで左と右それぞれで往復運動が起こりますので、点火順序やタイミングをしっかり合わせれば往復運動の力を左右で相殺して振動を抑えることができます。

また上下方向の振動は構造上基本的には起こらないので、上下、左右とも振動が少ないエンジンです。

しかしながら左右のピストン配置は完璧に一直線というわけではないので、微妙なずれが前後方向の1次振動をわずかながら発生させます。

直列6気筒エンジンなどは振動が完全にバランスしていて偶力も発生しないので、水平対向エンジンは完璧なバランスというわけではありません。

それでも実用上はかなりの静かさを持つエンジンですので直4エンジンなどより遥かに静かです。

水平対向4気筒はスバルとポルシェだけ

さて今回は水平対向4気筒に焦点を絞りますので、現行車でこのボクサーエンジンを搭載しているメーカーをご紹介しましょう。

世界広しといえど水平対向エンジンを現在も採用しているのは日本のスバルとドイツのポルシェなのですが、両者の水平対向エンジンに対するアプローチは少々違います。

ポルシェで水平対向エンジンを搭載している車種は911、ボクスター、ケイマンなどのスポーツカーですが、水平対向4気筒はボクスターとケイマンです。

この車種はエンジンを座席のすぐ後ろに搭載するミッドシップであり、水平対向エンジンの背の低さは搭載上大きく有利となるので採用されています。

もちろんエンジン自体の重心の低さはスポーツカーにとって大きなメリットです。

いまそれに対してスバルの車種はすべてがエンジンをフロントに搭載する車で、ミッドシップほど搭載面で水平対向エンジンを搭載するメリットはありません。

しかし低重心化による車の運動性向上にはメリットがありますし、スバルのスポーティーなイメージを確立させる役にもたっています。

なによりスバルは会社の規模が小さいこともあって、水平対向4気筒エンジン以外のエンジンを持つ余裕がなく、スバルというメーカーの特色をしっかり持つための戦略でもあるのです。

その戦略となにより車の完成度の高さによって、水平対向4気筒エンジンはスバルの名とともに世界に強力にアピールし続けています。

余談ですが、一応トヨタも水平対向4気筒エンジン車を持っておりトヨタ 86というのですが、この車はスバル BRZとの共同開発車ですので実質的にはスバル製の車です。

水平対向4気筒エンジンの音

水平対向4気筒エンジンの音は俗にボクサーサウンドと呼ばれており、非常に独特なサウンドを響かせます。

まずはもっとも一般的なボクサーサウンドを、レガシィツーリングワゴンのサウンドで聞いていただきましょう。

さて振動の少ないエンジンというボクサーエンジンですが、案外ドコドコという振動音がよく聞こえたかと思います。

このドコドコが一般的なボクサーサウンドと呼ばれていて、スバルが好きな人はたまらない音だそうです。

しかし実はこの音はエンジン本体構造が原因の音ではなく、排気管の排気干渉が原因なのです。

水平対向エンジンのデメリットのひとつに吸排気管の取り回しが難しいという点があり、量産車ではどうしても排気管を理想的なレイアウトにできなかったせいで排気管の中の排気ガスの流れがスムーズにいかず、排気干渉という状態が起こります。

エンジンの出力低下にも影響があるのですが、なにより排気音に雑音が混じることが特徴的です。

排気干渉を改善するカスタムパーツなどもあり、量産車には使いにくい高コストパーツを使えば対策にはなります。

ちょうど比較動画がありましたので、違いをお聞きください。

動画の最初はエキマニ長さが不等長で独特なボクサーサウンドがありますが、等長エキマニに変更されたあとのサウンドは雑音が非常に少なく滑らかな音を発生させています。

この音こそが水平対向エンジン本来の持ち味で、スバルの量産車でもずいぶん改善されているようです。

とはいえドコドコと鳴り響くボクサーサウンドがなくなったことには寂しさを覚える人もそれなりに多いのが、スバルの愛され度を表していますね。

ボクサーサウンドについては以下の記事でさらに詳しく解説しています。興味のある方はこちらもあわせてご参照ください。

スバル エンジンボクサーサウンドとは?特徴はうるさい?復活の可能性もあり?!

水平対向4気筒エンジンのメリット・デメリット

水平対向エンジン 構造

さて水平対向エンジン最大のメリットはエンジン重心の低さと振動の少なさで、すでにご説明した通りですが、他にもいくつかメリット、デメリットがありますのでご紹介しましょう。

水平対向4気筒のメリット

水平対向4気筒の他のメリットはやはりエンジン形状によるものです。

エンジン全長が短い

水平対向エンジンは全高が低いこと以外にもエンジン全長も短くなっており、水平対向4気筒では直列4気筒の半分程度の全長で収まります。

エンジン全長はなんといってもシリンダー配置で決まりますので、4個のシリンダーを左右に分散配置する水平対向エンジンが短くなるのは道理です。

エンジン全長が短いと、エンジンが車の衝突安全性に与える影響が小さくなり、車のデザインやレイアウトに対する自由度が高くなります。

また全長が短いと言うことはクランクシャフトも短くできるということであり、軽量、高剛性のクランクシャフトにできます。

クランクシャフトの剛性はエンジンレスポンスにも影響しますので、スポーティな車では重要な要素であり水平対向エンジンの特徴とうまくマッチしています。

しかしクランクシャフトが短いとシャフトを保持するベアリング部を多く設けづらいという面もあり、近年は多少全長が長くなってもベアリング部の数を増やして保持にも対策しているようです。

エンジンコンポーネントの追加がやりやすい

水平対向エンジン搭載車では近年増えつつあるエンジンのさまざまな機器類をのせるスペースが比較的広く、また搭載による重心の悪化も最小限ですみます。

まず搭載上でデメリットを生みにくいのがバルブ関係の部品の追加、改良で、普通の直列エンジンではエンジン上部のシリンダーヘッドやカバーに収まっています。

一般的にこの部分にバルブ関係のデバイスを入れるとエンジン上部が重たくなりエンジン重心をあげる結果となってしまうのですが、水平対向エンジンの場合は左右に搭載するようになるので、重量は増加しても重心位置にほとんど影響がないのです。

もうひとつはエンジンの上側には大きなスペースが空いている点で、吸気管を除けばエンジンの大きな部品はエンジンルームの下方向に集中しています。

ですのでエンジン上部には補機類であるとかターボチャージャー、インタークーラーなどの過吸機関係、その他デバイス類を比較的制約が少ない状態で搭載が可能です。

スバルの場合はエンジン上部にインタークーラーをのせている場合が多く、ボンネットにダクトのある車種はその証です。

直列エンジンやV型エンジンではどうしてもそういったものの搭載は大変なのですが、水平対向エンジンでは多少楽と言えるでしょう。

水平対向4気筒のデメリット

デメリットについても独特の形状と搭載性が影響するものばかりで、水平対向エンジンを採用するのであればある程度しかたないものでもあります。

こういった特殊性があるので水平対向エンジンを採用できるメーカーは少ないのです。

車両幅方向に搭載スペースが必要

水平対向エンジンの最大のデメリットはエンジンの横幅が非常に長いことで、車体の左右方向の設計に大きな影響があります。

もし直列エンジンやV型エンジンを載せていた車種に水平対向エンジンを押し込もうとしても、車両の骨格部分から変更しなければなかなか搭載はできません。

そのため水平対向エンジンを載せる車は専用設計のような形になるので、スバルが水平対向エンジン車種のみを生産し、また他社が参入しない理由でもあります。

またエンジンルームの横方向にスペースが少ないと、なんとタイヤを納めるタイヤハウスにまで影響があってタイヤの舵角に制限が出てきます。

タイヤが切れないということは車の最小回転半径が大きくなる結果となって、小回りが効きにくい車になってしまうのです。

そのため同クラスの車で比較すると小回りの面では少々スペックが劣り、狭い日本ではよい印象は生まれないでしょう。

高トルクを出しにくい

エンジンの全幅に制限がある水平対向エンジンではピストンストロークを簡単に増やすことができず、トルク重視のエンジン設計に対しては不利な形式です。

エンジンの基本的な特性として、ピストンストロークが多いほど低回転でのトルクに優れたエンジンに設計でき、ロングストロークエンジンと呼ばれます。

その逆でストロークが短くピストンの往復が早くなるエンジンはショートストロークと呼ばれて高回転型の出力重視のエンジンに向いています。

水平対向エンジンはショートストロークには設計しやすいのですが、乗用車の普段の使い勝手を重視するならロングストロークにしたいところなのです。

前述のタイヤの舵角の制限とどちらを優先するかでエンジンストロークが決まることとなり、大体は車幅をそこまで大きくできないのでショートストロークか、ちょうど中間のスクエアという状態のエンジンが多いですね。

スバルの場合はトルク不足を過給機で補っている場合が多く、ターボエンジンが多いのはこのためでもあるのです。

排気管のレイアウトに自由度が少ない

水平対向エンジンはだいたいエンジンの上側に吸気管が、エンジンの下側から排気管が出てくるのですが、エンジン全高が極端に低い水平対向エンジンでは排気管のレイアウトは悩みの種です。

エンジン下側と車体のスペースは非常に狭いのですが、そのスペースになんとか排気管を押し込む必要があり、エンジンの下回りをなんとか回り込むような形で車両後部に流れていきます。

そのため量産車のコストでは十分な排気管レイアウトがとれず、前述した排気干渉が起こる排気レイアウトとなってしまうのです。

また触媒の置場所もなかなか難しく、今後十分な触媒容量を確保できるスペースを作るのが大変でしょう。

V型エンジンでも排気管レイアウトは大変なのに、水平対向はさらに輪をかけて狭くなるので無理が出やすいですね。

整備性が極端に悪い

エンジンがエンジンルームの奥に収まっているということは、エンジンの整備の際には深い奥まで手を入れなくてはならないということでもあり、水平対向エンジンの整備性は極端に悪いです。

とくにスバルのようにフロント搭載の場合に顕著で、エンジンルームにある他の部品も邪魔となってきます。

水平対向エンジンの上側にはさまざまな補機や機器類が乗っかっていることが多く、それらをはずしたりしなければエンジン本体になかなかアクセスが難しいエンジンです。

さらにメンテナンスを必要とする部品はシリンダーヘッド回りに多いのですが、シリンダーヘッドは車体の横方向とスペースを取り合って非常に狭い空間に押し込まれています。

普通に上からアクセスはほぼ不可能で、スバルの場合はタイヤハウスなどからなんとかアクセスしなければならないことも多いようです。

メンテナンスで部品はずしなどが増えますので、水平対向エンジンのメンテナンス費用は多少割高になることもあります。

しかし個人でメンテナンスするのも一苦労なので、多少の維持費は仕方ないと言えるでしょう。

オイル漏れの影響が多い

エンジンの部品の中でエンジンオイルによる潤滑が必要な箇所はピストンとシリンダーなのですが、水平対向エンジンはこれらが水平方向に配置されているので常にシリンダーヘッドなどのシール部分にオイルが乗っかる構造です。

そのため比較的ヘッド廻りからのオイル漏れが多い傾向にあり、構造上の弱点とも言えます。

直列エンジンであればシリンダーとピストンを潤滑したオイルは重力で自動的に下側に流れていくのですが、水平対向エンジンではそうもいかずオイルシールの上に留まるオイル量はどうしても増えてしまいます。

そのまますぐにオイル漏れに繋がるわけではないのですが、長い年月のうちに少しずつシールが劣化して漏れるのは避けられません。

水平対向エンジンの構造上どうしてもオイル漏れに対する弱点が出てきてしまいますので、定期点検時にしっかりチェックしたい点ですね。

水平対向4気筒エンジンの評価・乗り心地

水平対向4気筒エンジンのファンは国内にも化なり多く、スバルの水平対向エンジンはおおむねよい評価が多いのです。

今回はそういった評価をTwitterからいくつかご紹介しましょう。

試乗でもわかる振動の少なさ

この方はスバルXVに試乗されてきたそうですが、その振動のすくなさには驚かれたようですね。

ボクサーサウンドのドコドコという音を聴くと振動も多いのではと思ってしまいますが、実際に乗って見るとそんなことはないのがわかります。

振動が少ないのは長距離運転の疲れも減らしてくれるので、乗りやすい車に仕上がっているようですね。

水平対向エンジンの基本スペックは高い

水平対向エンジン車はその基本スペックの高さが乗り味に大きく反映されている車で、重心の低さによる安定性の高さは運転すればわかるほどです。

車のロールも少なくてしっかりしていますし、スバル車はそもそもボディ剛性が高いので余計によい影響があるのです。

水平対向エンジンはスポーティなイメージの強いエンジンではありますが、日常使いでもその性能は十分発揮されます。

水平対向4気筒エンジン搭載車

水平対向エンジン搭載車は現在はスバルかポルシェにしかないのですが、古い車も探せば水平対向エンジン搭載車があります。

そのなかでももっとも有名な一台を含めて、水平対向4気筒エンジン搭載車をご紹介しましょう。

スバル インプレッサ

スバル インプレッサ

スバルの水平対向エンジン搭載車で有名な車種のひとつがインプレッサで、水平対向エンジンを使ってラリーなどで実力を発揮した車です。

水平対向エンジンの重心の低さによる車の運動性の良好なインプレッサですので、ラリーなどのスポーティなフィールドで実力を発揮します。

インプレッサは現行で5代目となり、2種類の水平対向4気筒エンジンをラインナップしています。

GT型GK型
エンジンFB16型 水平対向4気筒 1.6L
DOHC 16バルブ デュアルAVCS
FB20型 水平対向4気筒 2.0L
DOHC 16バルブ デュアルAVCS 直噴
最高出力85kW(115ps)/6,200rpm113kW(154ps)/6,000rpm
最大トルク148N・m(15.1kgf・m)/3,600rpm196N・m(20.0kgf・m)/4,000rpm

インプレッサはスバルの中ではコンパクトカーのエントリーモデルで、燃費を重視した1.6Lエンジンがメインユニットです。

しかしインプレッサのスポーティな性能を追求するのであれば、2.0Lエンジンがよく、直噴エンジン技術を組み合わせてあるのでレスポンスもよくトルクの向上にも寄与しています。

インプレッサは日常の使いやすさを重視した車で、トルクが割と太いのも特徴です。

ポルシェ ボクスター/ケイマン

ポルシェ 718 ボクスター

ポルシェは長らく水平対向エンジンは6気筒を採用していたのですが、最新型のボクスターとケイマンから水平対向4気筒エンジンに変更されました。

ボクスターとケイマンはもともと別の車種だったのですが、現行型ではベース車種が統合され718という車になり、オープンモデルのボクスターとクーペモデルのケイマンというラインナップになりました。

エンジン仕様は排気量差で2種類ありますが、ボクスターとケイマンでは同じエンジンです。

標準仕様S
エンジン水平対向4気筒 1,988L DOHCターボ水平対向4気筒 2,497L DOHCターボ
最高出力220kW(300ps)/6,500rpm257kW(350ps)/6,500rpm
最大トルク380N・m(38.7kgf・m)/1,950rpm420N・m(42.8kgf・m)/1,900rpm

標準仕様のエンジンは排気量こそインプレッサと同じですが、スペックはさすがポルシェというべきの300馬力、38kgfの高スペックを誇ります。

ポルシェのフラッグシップである911より小型のモデルですが、2シータースポーツカーとしては十分なスペックと言えます。

またSモデルの2.5Lエンジンはさらにパワフルで、とくにトルクの増加が目立ちます。

ボクスター/ケイマンはエンジンが座席後ろに搭載されるミッドシップカーであり、比較的エンジン搭載スペースに余裕があるからこそ高トルクのエンジンも採用しやすいわけです。

スバルのようにフロント搭載しなくてよいポルシェだからこそできることでしょう。

フォルクスワーゲン Type1(ビートル)

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自動車の歴史のなかでもっとも有名な車といってよい一台が、フォルクスワーゲンのクラシックビートルと呼ばれているType1、初代ビートルです。

クラシックビートルには空冷式の水平対向4気筒エンジンがRRレイアウトで搭載されており、小型大衆車としてキャビンスペースを最大限確保するためのレイアウトです。

RRレイアウトは昔の小型の大衆車にはよく使われていた形式で、全長の短い水平対向エンジンはRRレイアウトには向いています。

ポルシェも911は同様の形式で、水平対向エンジンの横方向に邪魔なものが少ないので搭載もしやすいのです。

クラシックビートルのエンジンは同じ水平対向でも長年の生産のあいだにさまざまに改良され、非常にバリエーションが多いです。

ぜんぶあげているときりがないので、最終型のメキシコ生産ビートルのスペックをご紹介します。

Type1 メキシコ生産
エンジン空冷式 水平対向4気筒 1.6L
最高出力46PS
最大トルク10kgf・m

クラシックビートルのエンジンの特徴は空冷式の水平対向エンジンを搭載しており、スペック自体はいまのエンジンと比較すると比べ物にならないのですが、車が軽量なのとそこまでスピードやトルクが必要な車ではないので、ビートルには必要十分なエンジンといえます。

空冷式エンジンはバイクのエンジンのようにエンジン本体に金属製のフィンを何枚もつけないといけないのですが、水平対向エンジンはエンジン本体が左右に広がっているのでフィンの設置場所に困らず、空冷エンジンにはもってこいの形式でもあります。

いまは自動車用の空冷エンジンはほとんど見かけませんが、水平対向エンジンのメリットのひとつです。