水平対向エンジン

 

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自動車の重要部品であるエンジン。様々な開発がされており、その種類も多彩にあります。

エンジンは、自動車の動力を生み出すいわば心臓であり、エンジンが無ければ車は鉄の箱になってしまいます。

エンジンは「レシプロエンジン」「ロータリーエンジン」「ディーゼルエンジン」「ハイブリッドエンジン」の4つに大きくわけることができます。

これらの種類や特徴をまとめていきます。

レシプロエンジン

エンジン内部にガソリンと空気を取り込み圧縮することで爆発を起こすことでシリンダを動かし、その動力を変速機に伝えるという機構です。

最もスタンダードなエンジン構造となりますが、シリンダの数で出力が決まるため、大型車になるほどシリンダの数が増えていきます。

これは、爆発時の伝播速度がありシリンダ直径に制限があるため、大きな動力を得るには数を増やすしかないためです。

直列で並べていくとスペースに限界があり、大型車にとってはデメリットとなります。

これに対しては、シリンダをV字に並べたり、水平にしたり工夫されています。

ロータリーエンジン

エンジン内部にガソリンと空気を取り込み圧縮することで爆発を起こす点はレシプロエンジンと同じだが、シリンダは存在せず、中のローターを回して動力を得る。

非常に効率的な構造のため、同じ排気量であれば得られる動力はレシプロエンジンを上回る。ただし、一方で燃焼率が高いため、一度の同じ排気量だとレシプロエンジンより多くのガソリンを必要とします。

結果として、小型でパワフルだが、燃費の悪いエンジンと言えます。

日本においては、消費者から燃費悪いというデメリットで支持を得られていないため、マツダ以外の車で取り扱いはありません。

ディーゼルエンジン

基本構造はシリンダを使ったエンジン構造という点ではレシプロエンジンと同じです。

レシプロエンジンとの違いは、空気だけを取り込んで圧縮し、高圧高温の環境を作ってからガソリンを注入し爆発させます。これにより、高い燃焼効率を実現しています。

燃料には軽油を使うことができるため、燃費が良く環境にやさしいエンジンと言われます。

また、最大の特徴としてはレシプロでは大きな動力得るためにシリンダを増やす必要がありましたが、ディーゼルではシリンダ容積を大きくすれば大きな動力を得られるため、大型車のエンジン大型化が軽減されます。

一方で、レシプロよりもエンジン内部に圧力がかかるため、強度が必要となりベースは大型化する傾向があるため、小型車には向かないエンジンです。

ハイブリッドエンジン

エンジンの動力で発電してモーターを動かすことで動力を得るという機構。

トヨタで採用されている最も一般的なハイブリッドエンジンは、変速機がモーターで置き換わり、発進時は電気で、速度が安定するとガソリンの動力でモーターを動かします。

ホンダが採用するパラレル方式ではモーター内蔵の変速機を使用して、発進時はモーターで、速度が安定すると変速機を動かします。

エンジンの種類

エンジンの大きな区分けを見てきましたが、さらに細かい分類もまとめました。

 

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エンジン名          種類           概要
レシプロエンジン        直列2気筒シリンダーが横に2本並ぶレイアウト。
現行車では採用は少ない。
レシプロエンジン直列3気筒シリンダーが横に3本並ぶレイアウト。
最もポピュラーなエンジンタイプの一つとなっており、軽自動車からコンパクトカーまでに搭載される。
レシプロエンジン直列4気筒シリンダーが横に4本並ぶレイアウト。
最もポピュラーなエンジンタイプの一つとなっており、小型車から中型車までに搭載される。
レシプロエンジン直列5気筒シリンダーが横に5本並ぶレイアウト。
ホンダで採用実績あるものの、コストとスペックの費用対効果の面で劣っており、少数派となっている。
レシプロエンジン直列6気筒シリンダーが横に6本並ぶレイアウト。
直列で6本並ぶためスペースが必要であり、大型車、FR車での採用が多い。
近年はスペースの課題からV6エンジンが採用されるトレンドである。
レシプロエンジンV型6気筒シリンダーをV型に6本並べているレイアウト。
スペースの面で直列型に勝り、主にFF車で広く採用されている。
レシプロエンジンV型8気筒シリンダーをV型に8本並べているレイアウト。
市販されている中では最高クラスのエンジン。5.0Lクラスの大排気量の車に搭載される。
レシプロエンジンV型10気筒シリンダーをV型に10本並べているレイアウト。
レクサスなど一部の高級車で採用されているエンジン、振動が少ないため高い快適性を実現する。
レシプロエンジンV型12気筒シリンダーをV型に12本並べているレイアウト。
ベンツで採用されているエンジン、10気筒と比べてさらに快適性が増すと言われている。
レシプロエンジン水平対向4気筒V型エンジンに対してシリンダーを水平に倒したレイアウト。4本のシリンダで構成される。
地面と水平にピストンが動くことで車高を抑えられ、全体のスペースも有効に活用できることが特徴。
国内では、スバル車で採用されているエンジン機構。
レシプロエンジン水平対向6気筒V型エンジンに対してシリンダーを水平に倒したレイアウト。
6本のシリンダで構成される。水平対向のメリットは同様だが、4気筒に対してより安定性が増すと言われている。
ロータリーエンジン2ローターエンジン中央のローターが回転する動力を生み出す構造。
レシプロエンジンに対して同じ排気量でもより大きい動力が得られ、エンジンもコンパクトだが、燃費が悪い。
ロータリーエンジン3ローター3つのローターを持つレイアウト。
4ローター以上はレーシングカーで採用実績があるのみで市販されていないため、一般にはロータリーエンジンで最大馬力を実現する。
ディーゼルエンジン4ストロークレシプロエンジンに対して燃焼効率を上げたエンジンで二酸化炭素排出量が少ないため、環境にやさしいエンジンと言われている。
ただし、エンジンが大きくなるため、スペース効率が悪くコストも高くなるデメリットがあります。
日本ではマツダで採用されているものの、主流はハイブリッド車となっている。
ハイブリッドエンジンシリーズ方式エンジンは発電のみで使用され、その動力を大容量バッテリーに貯蔵してモーターを動かす構造。
電気自動車の構造に近いが、電気自動車のデメリットである充電時間や航続距離を克服していると言える。
国内だと日産自動車のe-POWERが有名。
ハイブリッドエンジンパラレル方式通常時はエンジンを動かし、発進時など燃費効率の悪い動作はモーターが担う構造。
エンジンとモーターのいいとこどりをしているため燃費効率は大幅に向上するが、2つの機能を持つエンジン、変速機が必要となるためコスト面でのデメリットもある。
ハイブリッドエンジンスプリット方式シリーズ方式と似ているが、エンジンの動力をプラネターギアが介することで、直接モーターを動かすことも、いったんバッテリーで蓄電することも可能となる。
トヨタが採用しているハイブリッド方式。