対向ピストンエンジン

対向ピストンエンジンは、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です。ガソリンおよびディーゼルの対向ピストンエンジンは、主に船舶、軍用戦車、工場などの大規模な用途で使用されています。現在の対向ピストンエンジンの製造元には、カミンズ、アケイツパワー、フェアバンクス・モース・ディフェンス（FMディフェンス）などがあります。

シリンダーあたり 1 つのピストンという従来の設計を採用した現代の 2 ストローク エンジンと比較して、対向ピストン エンジンの利点は次のように認識されています。

• シリンダーヘッドとバルブトレインを排除することで、エンジンの重量、複雑さ、コスト、熱損失、摩擦損失を削減します。^{[1] [2] [3]}
• 燃焼室を通るガスのユニフロー掃気運動を作り出し、 ^{[4] [5]当時の}クロスフロー掃気設計に伴う欠点を回避しました（ただし、その後の進歩により、従来のピストンエンジン設計でユニフロー掃気を実現する方法が提供されました）。
• エンジンの高さを低くする

主な欠点は、2 つの対向ピストンを連動させる必要があることです。これにより、単一のクランクシャフトを動力出力として使用する従来のピストン エンジンに比べて、重量と複雑さが増します。

最も一般的なレイアウトは2つのクランクシャフトで、クランクシャフトは一緒にギアリングされていました（同じ方向または反対方向）。^[6] Koreyvo、Jumo、およびNapier Deltic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させ、もう1つのピストンを使用して排気ポートを露出させました。各ピストンは、この点でのその機能に応じて、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放射状ではなく軸方向であるため、優れた掃気が得られ、ピストンクラウンの設計が簡素化されます。Jumo 205とその派生型では、上部クランクシャフトが排気ピストンに対応し、下部クランクシャフトが吸気ピストンに対応しています。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対応し、排気ピストンにフォーク状のコネクティングロッドを使用します。

最初の対向ピストンエンジンの一つは1882年のアトキンソン差動エンジンであった^{[7]。これはクランクシャフトの1回転ごとに動力行程が発生する（当時の}オットーサイクルエンジンでは2回転ごとに動力行程が発生する）が、商業的には成功しなかった^{[8] 。}

1898年、600馬力（447kW）を発生するエッヒェルホイザー2ストローク対向ピストンエンジンがヘールデ製鉄所に設置されました。^[9]このエンジンの設計は、ドイツのドイツ・クラフトガス社やイギリスのウィリアム・ベアードモア・アンド・サンズなどのメーカーによってライセンス生産されました。 ^[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）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自動車エンジンは、1900年頃にフランスの会社ゴブロン・ブリリエによって製造された。1904年3月31日、^{[12] [13]}対向ピストンエンジンを搭載したゴブロン・ブリリエ自動車は、152.54 km/h (95 mph) という「世界最高速度」を樹立し、史上初めて時速 150 km を超えた自動車となった。^[14] 1904年7月17日、ゴブロン・ブリリエ自動車はフライングキロメートルで時速 100 mph (161 km/h) を超えた最初の自動車となった。^[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、対向ピストンにクロスヘッドを使用した。

もう一つの初期の対向ピストン式自動車エンジンは、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いたもので、1900年頃の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で展示された12～15馬力の自動車の説明で詳しく説明され、図解されています。^{[16] [17]}このエンジンは4ストロークで、2つのシリンダー（それぞれに対向ピストン）があり、その下にクランクシャフトがあり、ピストンはレバーアームで2スロークランクシャフトに接続されていました。

対向ピストンを備えた最初のディーゼル エンジンは、ロシアのコロムナ機関車工場で製造された試作品でした。設計者の Raymond A. Koreyvo 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、国際展示会でこのエンジンを展示しましたが、生産には至りませんでした。コロムナの設計では、ギアで接続された 2 つのクランクシャフトの典型的なレイアウトが使用されていました。

1914年、シンプソンのバランス型2ストロークオートバイエンジンは、シリンダーの中央の下に1本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、1つ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1つのピストンは排気ポートを開きます。この設計の利点は、当時のほとんどの2ストロークエンジンで使用されていたピストンの デフレクタークラウンを回避できることでした。

イギリスのドックスフォードエンジン工場は、船舶用の大型対向ピストンエンジンを製造し、最初のドックスフォードエンジンは1921年に船に搭載されました。 ^[19]このディーゼルエンジンは、シリンダーの一方の端に単一のクランクシャフトを使用し、反対側のピストンにクロスヘッドを使用しました。^{[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）に達するモデルが数多く生産されました。ドックスフォードエンジンの英国での生産は1980年に終了しました。^{[20] [22]}

その後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 ユモ205航空機エンジンが含まれるが、これは2つのクランクシャフトを備えており、1900年から1922年のゴブロン・ブリリエエンジンに似た設計を使用していなかった。^[23]

• 
  1898 エッヒェルホイザーガスエンジン
• 
  1900ゴブロン・ブリリエ オーバーハングヨーク付き対向ピストンエンジン
• 
  USS パンパニート潜水艦のフェアバンクス・モース38 8-1/8ディーゼルエンジン
• 
  チーフテン戦車に使用されたレイランド L60

フェアバンクス・モース38 8-1/8ディーゼルエンジンは、もともと1930年代にドイツで設計され、1940年代から1950年代にかけてアメリカの潜水艦に使用され、1930年代から現在までボートに使用されていました。^[24] 1944年からは機関車にも使用されました。

フェアバンクス・モース38 8-1/8の最新版（2021年11月）は、FM 38D 8-1/8ディーゼルおよびデュアル燃料として知られています。この2ストローク対向ピストンエンジンは、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、現在ではデュアル燃料（ガス燃料と液体燃料、ガス供給がなくなると完全なディーゼルに自動的に切り替わる）を燃焼するオプション機能が利用可能です。^[25]

1954年に発売されたコマーTS3 3気筒ディーゼルトラックエンジンは、シリンダーの中央の下に1本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ます。^[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ました。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3列の両端シリンダーを形成します。デルティック エンジンは、イギリス国鉄クラス55およびイギリス国鉄クラス23の機関車に使用され、高速巡視船やイギリス海軍の掃海艇の動力源にもなりました。1962年から、ギブスはマック トラックに、FDNYのスーパー ポンプ車とその付属の炭水車設計への参加を依頼しました。デラバル タービンは、ポンプの動力源としてネイピア デルティック T18-37C ディーゼルを搭載した多段遠心ポンプの設計を委託されました。^[27]

1959年、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ました。L60はチーフテン戦車に使用するためにイギリスで生産されました。^[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  [uk]を採用していた。ソ連崩壊後もマリシェフ工場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 ブツフェーアルに使用された3気筒3TD  [uk] 、5TDのさまざまな改良型、 T-64BM2、BMオプロットなどに使用された6気筒6TD  [uk]など が使用された。

2014年、アチェーツ・パワーは、自社のエンジンを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ところ、燃費が30%向上したとする技術論文を発表した。^[28]

ボルボは2017年に特許を申請した。^[29]

ディーゼルエアデア100は、バッキンガムシャー州オルニーのディーゼルエア社が飛行船、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、カミンズはアメリカ陸軍から、対向ピストン技術を採用したモジュール式でスケーラブル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）の開発を完了するための8,700万ドルの契約を獲得しました。^[31]

対向ピストン設計のバリエーションとして、1934 年に初めて特許を取得したフリーピストン エンジンがあります。フリーピストン エンジンにはクランクシャフトがなく、ピストンは各点火ストロークの後に別のシリンダー内の空気の圧縮と膨張によって戻ります。初期の用途は、空気圧縮機やガスタービンのガス発生器として使用されていました。^{[引用が必要]}

• ジャンクヘッド
• ミシェルエンジン
• スプリットシングルエンジン