スバルは水平対向エンジンを低重心と謳ってますが 水平対向は本当に低重心なのですか？ Ｖ型や直列に比べてクランク軸は高くなりますけど となるとトランスミッションの搭載位置も高くなりますよね。

Question

こういうのも含めて考えると実はＶ型が一番低重心ですか？

もし吸気も排気もエンジンの上を通せれば
水平対向エンジンも本当に低重心になると思うのですが
それはどうやっても無理な課題なのでしょうか？

あと水平対向は幅が広いからフロントに搭載のスバルは
前輪の切れ角を大きく取れず最小回転半径も大きくなります。
一方ポルシェはリアに搭載してるから問題ないですが。
水平対向は本来リアに搭載するのに適してるのでしょうか？

スバルのように水平対向エンジンをフロントに搭載すると
低重心なわけでもないし、燃費も良いわけでもないし
振動を打ち消し合うくらいしかメリットがないような・・・

補足

誤解を生むイメージ動画に見えるのですが・・・ SUBARUテクノロジー【水平対向エンジン】 https://www.youtube.com/watch?v=Cvv7xbIQkBs 0:28～0:42

Answer 1

なかなか鋭い視点ですね。

エンジンを水平対向にしても、言うほどは低重心化出来ない、というのは、自働車設計ではよく言われることです。

エンジン単体重量は、例えば2ℓ4気筒だと100㎏ぐらいになります。水平対向だとシリンダーもヘッドも2つに分かれるので、直4より多少重くなります。

100㎏と言うと、大のオトナ2名が乗ったら、もうエンジンより重くなります。ガタイのよいヒトなら、1名でもエンジンに迫る重量になるでしょう。（例えば日本人で身長185㎝のヒトの平均体重は81㎏で、エンジンとの差は20㎏ぐらいしかありません。）

つまり。
乗用車のサイズだと、乗員の着座高さ（＝シートの高さ）が車両重心高に対して影響大で、エンジンの重心高や搭載位置だけでは車両重心高は決まらない、ということです。（だからスーパーカーは、例外なく地を這う様に低く設計され、乗員は床に直接座る様に、足を前方に投げ出してシートバックを倒した姿勢で座らされます。シートが高いセダンやSUVでは、強力なターボエンジンや4WDを装備しても低重心のスポーツカー・ハンドリングは得られないわけで、ガチのスポーツカーファンがWRXやランエボやスカイラインを『スポーツカーじゃない』と否定したり、ポルシェ911マニアがカイエンを指して『ポルシェのツラ汚し』と言っているのは、その点です。）

よって、

>水平対向は本当に低重心なのですか？

エンジン単体で比較すると、水平対向が最も低重心なのは間違いありませんが、しかしそれを車両に搭載して車両全体の重心高で比較したら、明確が違いが見られない、ということです。

>こういうのも含めて考えると実はＶ型が一番低重心ですか？

エキゾーストの通し方やターボの配置まで考えると、120°Vぐらいが最も低重心になると思います。

>もし吸気も排気もエンジンの上を通せれば

それは出来ません。
吸排気をヘッドの同じ側に出すと、燃焼室はカウンターフローになります。
カウンターフローでも、例えばローバー・ミニのオースチンA型エンジンや日産のL20型の様な、強力なチューニングに耐えるスゴいエンジンもありましたが、現代要求される排ガスの水準、良好な燃費、そして高出力を得るには、クロスフローの燃焼室は『絶対』です。
クロスフローになると、どうしても吸排気はそれぞれがヘッドの対面に配置されます。

>振動を打ち消し合うくらいしかメリットがないような・・・

４気筒で回転1次・2次振動を打ち消すには、水平対向しかありません。（対向するピストン同士でクランクピンを共用するＶ型では、180°にしてもダメです。）
しかし・・・プリセッション（歳差運動）は水平対向では（若干ですが）出てしまい、一方直4だと、『フラットプレーン』180°クランクを使えば完全にバランス出来ます。（しかし直4だと、回転2次振動は打ち消せません。）

などといいつつ。
現代ではカウンターシャフト（バランスシャフト）の設計手法が確立しており、気筒数やその配置毎の振動特性の違いは、どうでもよくなりました。（直4でも回転2次振動が完全に打ち消せます。）
要するに、水平対向の振動面でのアドバンテージは、現代ではありません。

尚、

>一方ポルシェはリアに搭載してるから問題ないですが。

ポルシェが水平対向で極端な低重心を実現出来ているのは、①ドライサンプで巨大なオイルパンが無く、路面でクランクケースを直接打つほど低く搭載出来ている ②排気系（排気管の集合部や排ガス浄化装置）をリヤタイヤ後方（リヤフェンダー内）に押し込んでいて、エンジンの低位置搭載を邪魔しない・・・からです。

質問者からのお礼コメント

先入観のない納得の回答で疑問がすべて解消し
一番聞きたかったことも答えていただいたので
こちらをベストアンサーとさせていただきます。
やっぱり水平対向よりＶ型の方が低重心だよな。

Answer 2

sub********さんへ

インプレッサ：GC8とエボⅣを比較すると(古い f(^^;)、GC8の方が明確に「低かった」ですねぇ。
エボⅣは、前の上の方が高い感じがして。。。
でもまあこれは、ロールセンター高の設定も影響する事なので、飽く迄も私的感覚に過ぎませんが。

>吸気も排気もエンジンの上を通せれば
>それは
>無理な課題なのでしょうか？
吸排気を考えると、カウンターフローよりクロスフローの方が良い。と言うのが百年以上に渡って、世界中で弄り倒されて来たエンジンでの知見ですね。だから、下から吸って上から排気、でも良いかもしれませんが、同じ側から吸排気両方をやる、と言うのは「自然」ではありません。賢く無い。d(-_-)

>水平対向
>本来リアに搭載するのに適してるのでしょうか？
それを言うなら、4輪は操安性を考える限り、リアエンジン配置にすべきでは無い、とは思いませんか? d(^^;)
全ては妥協の産物なんですよ。ポルシェは弱小なので資金力・開発力に乏しい。その上、Midシップ配置を出しても、生粋の911には売上で負けてしまうから、デカッ尻を止めたくても止められない。
と言う面も大きいですし。

>水平対向エンジン
>振動を打ち消し合うくらいしかメリットがないような・・・
それも本当は、誤解に基づく物なんですよね d(^^;)
本当にバランスさせるなら、6気筒が要ります。120°間隔と言うのは魔法の様な物で、機械系のみならず電気系でも交流送配電や三相誘導モーターに見る様に、「魔法」なんですから。
ホント不思議だよなぁ、この世は三次元だし。

ちょっと振動について絵解きしてみますね。
先ず基本中の基本である単気筒。
往復運動のピストン他と釣り合わせる為に、クランク軸に錘を付ける。と、往復方向は釣り合わせられるけど、百%釣り合わせるだけの重さを付けちゃったら、今度は横方向の加振源に成ってしまう、回転運動する物だから。
だから百%の釣り合いには出来ない。
もし2気筒を90°、L字型に配置するなら、釣り合わせられなかった横方向は、もう一方の気筒でバランスさせられる。伊のドカで顕著ですね。

これで理想な筈ですが、何故か振動は消えない。。。
細かく分析すると、コンロッド等が斜めに動いて行く事をも考えないといけない。らしい、、、
ので、6気筒、120°間隔が完全バランスすると解った。だけどエンジンが長く成り過ぎる。し大きいから重い。
加速の繰り返しが自動車の日常だから、1gでも重いのは罪。
長過ぎると、それだけで固有振動数・共振周波数が下がっちゃう。
と言う事で、過給でダウンサイジング、が徐々に本格化して来ている状況なのです。

大型車の方は、過給でダウンサイジングも相まって、世界的に直6に収束しちゃってますね。(一部、SCANIAの直5ってな物も在るが)

>こういうのも含めて考えると
>実はＶ型が一番低重心ですか？
かもしれません。が、それにも条件が有る。
エンジン下に油パンが位置する様じゃ、それだけで重心が上がってしまいます。Dryサンプ構造にしなきゃ。d(^=^;)

Answer 3

今はロードモデルでも4WDが普及していますがそのほぼ頂点と誉れも高い日産GTRの最大のネガティブ要素がエンジンの重心が高い事です、当初は直6で後にV6になりましたがいずれも前輪デフの上にエンジンが乗るのでどうしても搭載位置を下げられない。
ところがスバルの水平対向エンジンはシンリンダーが左右振り分けで高さが低いので、前輪デフの上にエンジンが乗っても従来の常識的な高さに収まるのです。
どうせエンジン下にデフが有るので排気などは下を通せばエンジン上は吸気だけのシンプル構造になります。
なのでGTRの様な分厚いボディ形状でなく、低いボンネットで良好な視界の取り回しの良いデザインを可能にしています。

Answer 4

直列やV型がエンジンを立てているのに対し、水平対抗は寝かせていてしかもヘッドを2つに分けているので、幅が広くはなりますが短く薄くできます。

低重心はもちろんですし振動しにくいので、バランサーも最小限で済みます。あまり知られてないメリットとしては、左右のシリンダーブロックでクランクシャフトを均等に、ガッツリと挟んでいるので剛性が高く高回転、高負荷にも耐えられます。またエンジンが短いので、クラッシャブルゾーンを大きく取ることができます。

それとスバルの場合、トランスミッションの搭載位置はエンジンよりもさらに低いですし、左右も含め車体の中心に配置するという、シンメトリーにこだわっていて、重量バランスが良いです。咄嗟にハンドルを切ってもスポーツカーもビックリなくらいに機敏に応答し、安全運転に寄与します。

もちろんデメリットもあります。ヘッドが2つあるので重量自体はそれなりにありますし、整備しにくいです。ショートストローク設計になりがちで燃費は良くない傾向です。確実に優位性はありますが、しかしコストがかかる割には、一般的な使い方の範囲内だとあまりメリットを感じにくいでしょう。

Answer 5

低重心というのは、一般の横置き直４と比べてです。
スポーツカーではない一般車両全体では、低重心と言えます。
軸側の長さを短くできるので、縦置きにしやすいというメリットがあります。

Answer 6

単純に重心って一番比重の重い物の形状で左右されると思いますが…

Answer 7

スバル式レイアウトは重心高いです。
スバルのパワートレインはエンジンの下に
フロントデフがあるのでデフ径の分普通の横置きエンジンより
搭載位置が高くなるのとエンジンの上に発電機と
コンプレッサーという重量物乗っていますから。

Answer 8

低重心にすることはできるけど、わずかです。
冷却やらを上に通すのだからエンジンだけ低重心になっても。
設計者はプロですから、総合的なことを考慮して採用してます。
自分的には、メンテナンス性が悪い事がデメリットではないかと。

Answer 9

全く低重心では無いですよ。
お書きのように、どう頑張ってもクランクシャフトの位置が直列等よりも高い位置に来る上に、フロントサスにも制約が来ますから。

更に、フロントの車軸よりも前方にエンジンは元よりミッションの一部まで飛び出した最悪のレイアウトで技術者自ら、4WD化しなければメリットは無いと言われてるくらいですからね。

スバルの水平対向は元々はFFを作る為の物で、スバル1000の時代では革新的なレイアウトでしたが、等速ジョイント等の技術の進化によって、その優位性は消滅した感じです。

Answer 10

水平対向は、直列エンジンに比べて、確実に重心は低くなります。
なぜかというと、クランクシャフト・ピストン・ミッションのから駆動系のシャフトまでが、同一平面上に並べることが可能だからです。
直列エンジンの場合、稼働するピストンが上下動を繰り返すわけで、どうしてもピストンの上下動に伴う振動も出るし、重心位置も若干の上下動を伴います。
バイクでNC750のように、シリンダを水平近くまで寝かせるとかすれば、ものすごい低重心になります。
同時に振動も、バイクの前後方向に逃げますから、低振動になりますね。

Answer 11

今は低重心とは言えませんね

エンジンの上に構成部品が沢山載っているので、直立エンジンと変わりなくなってます
もはや水平対向エンジンを作っているメリットはありませんね