
対向ピストンエンジンとは、各シリンダーの両端にピストンがあり、シリンダーヘッドがないピストンエンジンのことです。ガソリンエンジンとディーゼルエンジンの対向ピストンエンジンは、船舶、軍用戦車、工場などの大型用途で主に使用されてきました。現在、対向ピストンエンジンを製造しているメーカーには、カミンズ、アチャテス・パワー、フェアバンクス・モース・ディフェンス(FMDefense)などがあります。

従来の1気筒あたり1ピストンという設計を採用している現代の2ストロークエンジンと比較して、対向ピストンエンジンの利点は以下のとおりです。
主な欠点は、対向する2つのピストンをギアで連結する必要があったことである。これは、動力出力として単一のクランクシャフトを使用する従来のピストンエンジンと比較して、重量と複雑さを増大させた。
最も一般的なレイアウトは、クランクシャフトが 2 つあり、クランクシャフトがギアで連結されている (同じ方向または反対方向)。[ 6 ]コレイヴォ、ユモ、およびネイピア デルティックエンジンでは、シリンダーごとに 1 つのピストンを使用して吸気ポートを露出し、もう 1 つのピストンを使用して排気ポートを露出します。各ピストンは、この点での機能に応じて、吸気ピストンまたは排気ピストンと呼ばれます。このレイアウトでは、シリンダー内のガスの流れが半径方向ではなく軸方向であるため、掃気性能が向上し、ピストン クラウンの設計が簡素化されます。ユモ 205 およびその派生型では、上部のクランクシャフトが排気ピストンに、下部のクランクシャフトが吸気ピストンに使用されます。複数のシリンダー バンクを使用する設計では、各ビッグ エンド ベアリングが 1 つの吸気ピストンと 1 つの排気ピストンに使用され、排気ピストンにはフォーク コネクティング ロッドが使用されます。


最初の対向ピストンエンジンの1つは、1882年のアトキンソン差動エンジン[ 7 ]で、クランクシャフトの1回転ごとに動力行程がある(同時代のオットーサイクルエンジンでは2回転ごと)が、商業的には成功しなかった[ 8 ] 。
1898年、 600馬力(447kW )を発生するオッヘルハウザー2ストローク対向ピストンエンジンがヘルデ製鉄所に設置された。[ 9 ]このエンジンの設計は、ドイツのドイチェ・クラフトガス・ゲゼルシャフトやイギリスのウィリアム・ベアードモア&サンズなどのメーカーによってライセンス生産もされた。 [ 10 ]
1901年、カンザスシティ・ライトニング・バランスド・ガスおよびガソリンエンジンは、4~25馬力(3~19kW)の出力を発生するガソリンエンジンでした。[ 11 ]
初期の対向ピストン式自動車エンジンは、1900 年頃にフランスのGobron-Brillié社によって製造されました。1904 年 3 月 31 日、[ 12 ] [ 13 ]対向ピストン式エンジンを搭載した Gobron-Brillié 自動車は、152.54 km/h (95 mph) の「世界記録速度」で、史上初めて 150 km/hを超えた自動車となりました。[ 14 ] 1904 年 7 月 17 日、Gobron-Brillié 自動車は、フライング キロメートルで100 mph (161 km/h)を超えた最初の自動車となりました。 [ 15 ]このエンジンは、シリンダーの一端に単一のクランクシャフトを使用し、対向ピストン用にクロスヘッドを使用していました。
もう1つの初期の対向ピストン自動車エンジンは、スコットランドのアロール・ジョンストン自動車に搭載されており、1900年頃に同社の10馬力バックボードに初めて搭載されたようです。このエンジンは、1905年のオリンピアモーターショーに出展された 同社の12~15馬力自動車の説明の中で、詳細に説明され、図解されています。 [ 16 ] [ 17 ]このエンジンは、2つのシリンダー(それぞれに対向ピストン)を持つ4ストロークエンジンで、クランクシャフトは下側にあり、ピストンはレバーアームで2ストローククランクシャフトに接続されていました。
対向ピストン式ディーゼルエンジンの最初のものは、ロシアのコロムナ機関車工場で製造された試作機であった。設計者のレイモンド・A・コレイヴォは、1907年11月6日にフランスでこのエンジンの特許を取得し、国際博覧会で展示したが、量産には至らなかった。コロムナの設計では、ギアで接続された2本のクランクシャフトという典型的なレイアウトが採用されていた。
1914年、シンプソンのバランスド2ストロークモーターサイクルエンジンは、シリンダーの中心下に単一のクランクシャフトを使用し、両方のピストンがレバーで接続されたもう1つの対向ピストンエンジンでした。[ 18 ]このエンジンはクランクケース圧縮設計で、一方のピストンはトランスファーポートを開くために使用され、もう一方のピストンは排気ポートを開くために使用されます。この設計の利点は、当時ほとんどの2ストロークエンジンで使用されていたピストンの偏向クラウンを回避することでした。
英国のドックスフォード・エンジン・ワークスは船舶用の大型対向ピストンエンジンを製造しており、最初のドックスフォードエンジンは1921年に船舶に搭載された。 [ 19 ]このディーゼルエンジンは、シリンダーの一端に単一のクランクシャフトを使用し、対向ピストンにはクロスヘッドを使用していた。[ 20 ] [ 21 ]第一次世界大戦後、これらのエンジンはPシリーズやJシリーズなど、出力が20,000馬力(14,914kW )にも達する多数のモデルで生産された。英国でのドックスフォードエンジンの生産は1980年に終了した。[ 20 ] [ 22 ]
後期の対向ピストン式ディーゼルエンジンには、1932年にドイツで製造されたユンカース Jumo 205航空機エンジンがあり、これは 2 つのクランクシャフトを備えており、1900 ~ 1922 年のゴブロン・ブリリエ エンジンと同様の設計を使用していませんでした。[ 23 ]
1933年から1938年にかけて、ランチアはユンカースの設計をライセンス供与し、ランチア Ro NM 軍用トラックで使用するために、Tipo 89 エンジンに対向ピストンレイアウトを採用しました。排気量は 3,180 cc (194 cu in) で、4 つの水平対向ピストンを使用し、2 ストローク ディーゼルでした。最終的にランチアは設計にさらに 2 つの水平対向ピストンを追加し、排気量を 4,770 cc (291 cu in) にして、改良されたランチア Ro-Ro トラックの動力源として Tipo 90 と名付けました。1939 年にランチア Ro がランチア 3Ro に置き換えられると、同社はより一般的な直列 5 気筒ディーゼルに切り替えました。これは自動車に搭載された最初の直列 5 気筒ディーゼルでした。
1930年代にドイツで設計されたフェアバンクス・モース38 8-1/8ディーゼルエンジンは、1940年代と1950年代にアメリカの潜水艦で使用され、1930年代から現在までボートで使用されています。 [ 24 ] 1944年以降は機関車にも使用されています。
2021年11月版のフェアバンクス・モース38 8-1/8、FM 38D 8-1/8ディーゼルおよびデュアル燃料は、同じ超ヘビーデューティー設計を維持し、定格使用寿命は40年以上ですが、デュアル燃料(気体燃料と液体燃料、ガス供給がなくなると自動的にディーゼル燃料に切り替わる)を燃焼できるようになりました。[ 25 ]
1954年に発売されたコマーTS3三気筒ディーゼルトラックエンジンは、シリンダーの中心下に単一のクランクシャフトがあり、両方のピストンがレバーで接続されている。[ 26 ]

1954年には軍用ボート用のネイピア・デルティックエンジンも発売された。このエンジンは、各コーナーに1つずつ、計3つのクランクシャフトを使用して、正三角形に配置された両端シリンダーの3つのバンクを形成している。デルティックエンジンは、英国鉄道のクラス55およびクラス23機関車、高速哨戒艇、英国海軍掃海艇の動力として使用された。1962年から、ギブスはマック・トラックスにFDNYのスーパーポンプ車とその付属のテンダーの設計に参加するよう依頼した。デラバル・タービンは、ポンプを駆動するためのネイピア・デルティックT18-37Cディーゼルエンジンを備えた多段遠心ポンプの設計を委託された。[ 27 ]
1959年に、レイランドL60 19L (1,159立方インチ) 6気筒ディーゼルエンジンが導入された。L60はチーフテン戦車で使用するために英国で生産された。[ 28 ]
1963年から1987年にかけて生産されたソ連のT-64戦車も、ハリコフのマリシェフ工場で開発された対向ピストン式ディーゼルエンジン、 5TDエンジンを使用していた。ソ連崩壊後も、マリシェフは装甲車両用の対向ピストン式エンジンの開発と生産を続け、 BTR-4ブツェファルに使用された3気筒3TD 、5TDの様々な改良型、 T-64BM2、BMオプロット用の6気筒6TDなどを開発・生産した。
2014年、Achates Powerは、先進技術を搭載した次世代ディーゼルエンジンと比較した際の燃費が30%向上したことを示す技術論文を発表した。[ 28 ]
Diesel Air Dair 100は、バッキンガムシャー州オルニーのDiesel Air Ltdが飛行船、自作キットプレーン、軽飛行機で使用するために設計・製造した2気筒100馬力(75kW )のディーゼル航空機エンジンである。[ 30 ]
2021年7月、カミンズは米国陸軍から8700万ドルの契約を獲得し、対向ピストン技術を使用したモジュール式で拡張可能なディーゼルエンジンソリューションである先進戦闘エンジン(ACE)の開発を完了した。[ 31 ]
対向ピストン式エンジンの変形として、1934年に初めて特許を取得した自由ピストン式エンジンがある。自由ピストン式エンジンにはクランクシャフトがなく、ピストンは各燃焼行程後に、別のシリンダー内での空気の圧縮と膨張によって元の位置に戻る。初期の用途としては、空気圧縮機やガスタービン用のガス発生器などがあった。