水平対向とＶ型180度エンジン

質問

表題の通り水平対向とＶ型180度エンジンの違いはなんでしょうか？
構造的なものは、同じだと思うのですが、どこか決定的な違いはあるのでしょうか？
それとも、同一なのでしょうか？
愚問で申し訳ありません。ヨロシクお願いします。

回答No.3

sailor

もっとも単純な４ストローク２気筒を例にとります。

水平対向エンジンではクランクピンは１８０度の位相差を持って２本あります。まぁ、一般的な２気筒エンジンでもっとも多いタイプと同様ですね。したがってピストンの動きはクランクシャフトをはさんで対象になり、片方のピストンが上死点にあるときは反対側も上死点になります。そして、この例のような２気筒では片方が圧縮状態の上死点にあるとき反対側は排気状態の上死点になるように点火順序を組み事で燃焼間隔を均等にすることができるという利点もあります。

一方、Ｖ型エンジンではクランクピンは１本のみで、この一本のクランクピンに２気筒、２本のコンロッドが取り付けられます。したがって片方のピストンが上死点にあるときにもう片方は下死点にあるという状態になります。この形式では水平対向のようにピストンの位置がクランクシャフトをはさんで対象にはならないため、大きなカウンターウエイトを設けるなどの対策を行わないとひどい振動が出ることになります。また２気筒では等間隔の燃焼にすることもできないためトルクの変動も大きくなる欠点があります。

まぁ、一般的にＶ型で１８０度のバンク角というのはあまりメリットがないため（全くない訳ではない、ひとつのクランクピンに2つのコンロッドが付くため、シリンダーのオフセットが小さくできるので、エンジンの全長を短く抑えられることや、クランクシャフトの前途長を短くできるため、強度的に有利であることなど）多くはありません。Ｖ型レイアウトでもっとも有利なのは９０度のバンクを持たせた場合で、この場合はクランクシャフトに慣性質量の５０％にあたるカウンターウエイトを付けることで、１次振動を完全にキャンセルできるという点です。

おまけ。

Ｖ型エンジンのようにひとつのクランクピンに多数のピストンが取り付けられる形式のエンジンで最も進化したものが、航空機などで用いられる星型エンジンでしょう。このエンジンはクランクケースの周りに放射状に５～９気筒程度が放射状に並ぶ構造ですが、クランクピンは１本だけです。１４気筒や１８気筒などでは７気筒や９気筒のエンジンをクランク軸方向に並べた構造になります。この種のもので最大のものは７気筒ｘ４列の２８気筒（クランクピンは４本）で４３００馬力程度の出力を持っていました。まぁ、星型エンジンではＶ型のようにすべてのコンロッドが直接クランクピンにつながっているのではなく、クランクピンに直接つながっているのは１つだけ（親コンロッド）で他のピストンからのコンロッドは親コンロッドのビッグエンド部分につながる構造なので単純に同じではありませんけどね。

お礼

ありがとうございました。航空機の星型エンジンまでも関係してくるとは。