水平対向エンジンが他社のエンジンと比べて燃費が多少悪いのは事実なのですか？ 構造上燃費が悪くなる要因が有るのですか？ ドライバーの技術不足が原因？

Answer 1

kas********さんへ

>水平対向エンジンが
>他社のエンジンと比べて燃費が多少悪い
>のは事実なのですか？
これは、定義をもっとはっきりさせないといけませんね。世界中の水平対向エンジンが全て、直立したエンジンに負けるのか?
同じ条件のエンジンで比較するなら同じに成る筈。
負けると言うのなら、その理由を明確にしなければ、真の優劣は付けられません。d(^^)
で・・・

>構造上燃費が悪くなる要因が有るのですか？
スバルのEJ20を例に採るなら、有(在)ります、残念ですが。

>ドライバーの技術不足が原因？
それを抜きにして、構造的に、です。

スバルのインプレッサと三菱のランサーEVOは長らくライバルとして競い合って来ましたが、キャラクターの違いが良く指摘されていました。高回転で強いスバルに対し、低中速から太いトルクが特徴の4G63と。。。
簡単に比較してみると、水平対向な為にシリンダーのストロークが伸ばせないので、ボア径92mmに対してストロークが75mmと、大ボア短ストローク型なのに対し、4G63のボア×ストロークは85×88mmと、ロングストローク型でした。
大ボア型の燃焼室という事は、同じ4弁、中央1点点火でも、燃焼室周辺部へ向けて火炎伝播する距離が長い。
よって、火炎伝播するに連れて周辺部に未燃で残る混合気が圧縮・圧迫されるので、ノッキングを起こして壊れ易い。
回転数が上がって来ると、ノッキングを起こす前にピストンが下がり始めるので、却って楽に成る。
苦しいのは低中回転の方。
という事で、そこら辺が問題に成る状態でも、小ボア径の方が圧縮比を高く設定し易い。
事実、同じ280psでも、それを発揮する回転数が、4G63の方がはるかに低い回転数で、という時期も在りました。
同じ馬力でも、より低い回転数で発揮出来る方が偉いのです。d(^^;)

で、スバルも痛い程に解っているので、FB20型でストローク90mmを達成して来た、水平対向のままなのに。
今は過給で高出力型はFA20の方に成っていますが、将来的には小ボアロングストローク型へを目指して来ると思います。(で無いなら、2Lも要らない時代の方が早く来るか)

という事で、ボア径を大きく取らざるを得なかったので、燃焼状態が不利だったのが1点。
これを解決出来たのだから、もう同じだろう、不利な所は無い筈だ。。。と思うでしょうが、実は未だ在るのです。d(^^;)

スバルEJの前身は、EA型エンジンでした。EJへの進化に当たっては、無理に無理を重ねてクランクベアリング数が3→5と、無理矢理に押し込んだ。
ので、クランク軸が、気筒間のクランクウェブが「カミソリ」と揶揄される程に狭い幅に成ってしまった。
結果、メインジャーナル部とクランクピンの重なるシルエットを大きくしないと、強度・剛性が高く取れない。
結果として、不必要に「太い」クランク軸と成ってしまうのです。
太いという事は、周速も速く成れば、擦動距離も伸びる。(同じ回転数であっても)
つまり、回転する事に対して、フリクション損が小さく出来ない。
ウェブを幅広くするならば気筒間の距離が伸び、エンジン外形が大きく成ってしまう。と、エンジンのみならず、それを支える車体も大きく成るので重く成ってしまう。
加速の繰り返しが日常の自動車にとって、「重い」のは罪です。d(・_・)

という事で、メリットは色々在れど、現実の壁も大きい、という事なのです。

こんなモンで如何でしょ? 何か有りましたら補足なさって下さいな。

質問者からのお礼コメント

回答を投稿してくださりありがとうございました。

Answer 2

水平対向エンジンが他社のエンジンと比べて燃費が多少悪いのは事実なのですか？


事実です

Answer 3

熱効率だけでなく、シリンダーヘッドの部品点数の増加によるフリクションロスの増加も関係あると思います。

燃費が悪くなる要因としてよく似た部分があるV型４気筒エンジンが自動車用エンジンとして採用されなくなったと言うのは構造上の問題があると言う事です。

また、スバルのエンジンは縦置きエンジンでＦＦもしくはＦＦベースの４ＷＤとなります。
エンジンからの出力を９０°ひねってメインの駆動軸に出力するため効率低下が起こります。

また、ＦＦの販売が非常に少なく
ＦＦ用トランスミッションを専用で作るほどの数が出ないため４ＷＤと共用したトランスミッションとして作るしか有りません。
ＦＦ用トランスミッションとしては無駄な部分がどうしても発生しますからフリクションロスの増加などにより効率の低下が起こります。

エンジンそのものの効率の悪さ
縦置きエンジンでＦＦという構造上の効率の低さ
４ＷＤがメインでＦＦが売れないという販売上の問題が重なって燃費の悪化が起きていると考えられます。

Answer 4

その、傾向にあります。

水平対抗エンジンの
ビッグボア、
ショートストロークが
燃費が悪い原因です。

ボアストローク比を
改良すれば良い事なのですが
ロングストロークに
するとエンジンの幅が
広がってしまうので
搭載出来る車体に
制約が出来てしまいます。

なので排気量を下げて
ボアを小さくするのが
現実的な解決法です。
NAのままでやると
タダのパワーダウンに
なってしまうので
ターボエンジンで
やるのが現実的だと思います。

Answer 5

熱効率の点で、水平対向が不利なのは、事実です。
が、それは基本技術としてそのようになるだけの話であって、
例えば、エンジンの熱損失を防止する方法は、技術的には、いくつも考えられます。
それを水平対向エンジンのメーカーがやっていない理由は、単にコストや技術的な難しさからではありません。
燃費は、ギヤ比や、出力特性、動弁系のシステム構成、カムのプロファイル、
車体の絶対質量、重量配分、荷重特性、タイヤの粘着力など、非常に多くの要素から決定されます。
結果的に、水平対向だから、燃費が悪いとは今は完全に言えなくなってきてます。
そのうえ、水平対向にはメリットも多く、シンメトリレイアウトにできることや、
冷却に優れていること、ピストンの反力を打ち消すことができること、重心を低くすることができること、フロントエンジンの場合、エンジンブロックが客室を押しつぶすのを防ぐレイアウトが可能なことなど、いろいろありますので、どの型式のエンジンが優れているとはいちがいには言えない状態です。
熱効率あげるのに、一番簡単な方法は、保温を巻くことです。
産業機械の世界では常識ですし、単価も知れているので、直接コスト高騰にはつながりません。

Answer 6

水平対向が燃費に関して不利というのは、エンジン技術者なら常識レベルの事実です。

エンジンというものは燃焼で発生した熱を失う熱損失が多いほど、燃費は悪くなります。これは絶対に変えることができません。
熱損失の原因は主に冷却と自然放散です。自然放散はエンジン表面積が大きいほど多くなります。

水平対向はその形状からして、同排気量なら直列エンジンよりも表面積は大きくなります。すなわち直列よりも熱損失が大きいのです。そして、それは変えることができません。

つまり同じ内容の燃費対策をしても水平対向は、直列よりも燃費が悪いというのは厳然たる事実で、改良でどうにかなるものではない、ということなのです。

もちろん実車での燃費は極めて多岐にわたる要素が絡み合うので、同排気量なら必ず水平対向のほうが劣るということでもありません。
しかしエンジン単体での場合は上に述べた通り、水平対向は燃費に不利なエンジンです。
直列に燃費で肩を並べるためには水平対向は直列を上回る燃費対策が必要であり、それはコストに直結します。
ただでさえコスト高の水平対向はこういう面でもハンデを負っているのです。

Answer 7

例えば、直列４気筒エンジンと水平対向４気筒エンジンを比較した場合、

直列４気筒エンジンのシリンダブロックも、ヘッドのブロックも一つで、一番端のシリンダで燃焼が起きても、その熱は伝道していきます。

ところが、水平対向４気筒の場合、２気筒分のシリンダとヘッドブロックがあって、そこで発生する熱は反対側のシリンダやヘッドには伝わりません。
さらに、分かれていることによって表面積が大きくなって放熱も大きくなるはず。


燃焼したガソリンのエネルギーが無駄に逃げていくのだから燃費が良くなる事は無いわけです。
ただし、スバルなりに努力はしていて、現在はそこそこよくなってきているはず。

Answer 8

水平対向だから燃費が悪くなるという理屈は無いです。
水平対向は今やスバルとポルシェぐらいしか市販しておらず、それぞれがスポーツ志向の高出力エンジンでしたら、燃費は悪くなるでしょう。
私、スバルBRZ載ってますが、通勤・街乗りで11km/L。高速使って長距離をごく普通に走ると15km/L走りますよ。
2000cc,200PSのスポーツカーとして燃費は良いと思います。

Answer 9

そうでもないです。
トヨタ・パブリカとスポーツ800は水平対向エンジンでしたが
燃費の良さがセールスポイントになっていたくらい。

スバルの水平対向がダメなのはボンネット高さの都合で
吸気マニホールドがヘアピン状にUターンしていて
抵抗が大きく、低回転で流速が上がらないせいです。

Answer 10

スバル車は燃費技術は遅れてるよね。
わかるなその質問。

原因はなんでしょうね？
開発者にでも聞かないとわからないと思いますよ。

逆に、昔のエンジンと今のエンジンでは極端に燃費が、良くなっています。
その違いを学んだ方が良いかも。
ハイブリッド抜きで、全然違うのはなぜでしょう？？？