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レシプロエンジン
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レシプロエンジン(Reciprocating engine)とは、往復動機関あるいはピストンエンジンピストン機関とも言われる熱機関の一種である。

レシプロエンジン

概要

簡単なたとえ話から始めよう。手で握りこぶしを作り、肘をまっすぐにし、の辺りでこぶしで円運動をしてみてほしい。すると、手は円運動をしながらも、肩は上下運動を行っているだけであるということに気がつくはずだ。

さて、自然界では単純上下運動は非常に多く存在する。例えばの波涛も、そこに「浮き」を浮かせれば単なる上下運動になることが予想できるだろう。
さらに、バネのような反発する素材を使い、「肩を意図的に押し下げれ」ば、押し下げた後でつぶされたバネが反発し、結果押し下げるだけで上下運動が得られる。さらに「こぶし」に棒を握らせ、さらに棒の一部分を固定すれば、機械でも上下運動を円運動に変換できる。
なお、専門用的に言えば、この「こぶし」がクランク、「腕全体」がピストンであり、「上下運動」はピストン運動とも呼ばれる。

エンジン(特にレシプロ機関)とは、このようにして機械の「腕」を作り、上下運動などから円運動などを取りだして、それを動として仕事をする機関(厳密に言えば原動機の1つ)のことである。

レシプロエンジンの発展として、腕もこぶしも使用せずに円運動から直接動を得る「ロータリーエンジン」、さらに理論上は最高の熱効率を得る「スターリングエンジン」などが存在する。また、「天空の城ラピュタ」の飛行船タイガーモスエンジンでもある「焼玉エンジン」はレシプロエンジンの1種である。

ちなみにジェットエンジンガスタービンの一種である。名前が示す通り、構造的にはタービンである。

燃料(点火機構)による違い

別の区分として、「気化ガソリンを含む空気圧縮し、スパークラグによって点火し燃焼させる」ガソリンエンジンと、「軽油・重油等を空気と共に圧縮し断熱圧縮を利用して点火、燃焼させる」ディーゼルエンジンが存在する。

種類

気筒配置による種類

(仮称)と書かれているものは正式名称が不明な物です。

  気筒数
直列(Inline、Straight)、並列(Parallel) 2気筒・3気筒・4気筒・5気筒・6気筒・8気筒・9気筒・10気筒・12気筒・14気筒
V、L、倒立V180°V(Flat) 2気筒・3気筒・4気筒・5気筒・6気筒8気筒10気筒12気筒・16気筒・18気筒・20気筒・24気筒
VVR 4気筒・5気筒・6気筒
水平対向 2気筒・4気筒・6気筒・8気筒・10気筒・12気筒・16気筒
Radial)5気筒ベース 5気筒・10気筒・15気筒・20気筒
Radial)7気筒ベース 7気筒・14気筒・21気筒・28気筒・42気筒
Radial)9気筒ベース 9気筒・18気筒
Radial)11気筒ベース 11気筒・22気筒
複列Radial) 6気筒・12気筒・16気筒
W、Y 3気筒・12気筒・18気筒
W、WR 8気筒・12気筒・16気筒・18気筒
H 4気筒・8気筒・16気筒・24気筒
U、2軸式V、タンデム2、スクエア4 2気筒、4気筒、8気筒・12気筒・16気筒
X 8気筒・16気筒・24気筒
デルティック 9気筒・18気筒
その他 単気筒・2気筒斜機関・並列式V24気筒(仮称)、W24気筒・菱形配置4バンク対向ピストン24気筒(仮称)・6バンク形配置24気筒(仮称)・複列30気筒

カム・バルブ配置による種類

冷却方式による種類

  • エンジン
    外気で直接気筒を冷やす方式のエンジン
    構造が簡便で軽量な利点があるが、一方で振動や排ガス規制への対応が難しく、周囲の環境条件によって稼働状態が左右されやすい欠点も持つ。エンジンオイルを積極的に使って冷却するものは油冷エンジンと呼ばれるが、広義ではこの冷に含まれる。
  • 液冷エンジン
    気筒を覆うジャケット内の液体(や不凍液入りの、油など)で気筒を冷やす方式。ジャケットの液体はラジエーターで外気によって冷やされる。
    振動や排ガス内の有物への対処がしやすく環境条件の変化にも強い利点があるが、ジャケットやラジエータがあるため構造が重く複雑な欠点を持つ。

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レシプロエンジン

45 ななしのよっしん
2021/03/31(水) 21:19:22 ID: hzBQTm8lO5

2気筒
その他に2気筒斜機関として記載。
4気筒(Taumelscheibenmotorとして確認)
WhisperGenの製品に実例があるとされる。
6気筒(Taumelscheibenmotorとして確認)
Tilkin-Motorradというオートバイに搭載されたとのこと。
14気筒(Taumelscheibenmotorとして確認)
エルスベット・エンジン博物館に収蔵された物で、航空用を標としたが飛ばなかった。

総じて情報が少なく、その為2気筒以外は全部本当に斜なのか不明。そもそも大体魚雷エンジンに使うせいで残らないし、機密化されて知られないのも要因……と思ったが単に関心が薄いからだろう。
そもそも斜盤機関としてウィキペディア日本には記載されているが、斜及びTaumelscheibenmotor同一視すべきなのかも微妙。というのもTaumelscheibenmotorはswashplateとwobble plateを区別していないらしく、斜はこれの
(省略しています。全て読むにはこのリンクをクリック!)
46 ななしのよっしん
2021/03/31(水) 22:06:58 ID: hzBQTm8lO5
112気筒というハイパーインフレで驚いていた一方、少気筒でもやべーらが見つかった。日本も奇妙さでは負けてない、かも。

その他
4軸スクエア4気筒、4軸V4気筒
クライスラーA57日本も笑えなかった。スズキ・RS67に採用された「4軸」エンジン。1気筒辺りクランクシャフト1本って一体どんな利点があるんだ……

3軸スクエア3気筒
スズキRJ66に採用された物。スクエア?
47 ななしのよっしん
2021/04/01(木) 07:29:51 ID: hzBQTm8lO5
英語エンジン機械翻訳便りで整理

Flat engine
エンジン水平対向180度Vの総称。

Fan engine
エンジンシリンダーを半円内に放射状に配した3バンク以上のエンジンを差す。現状単列(1バンクにつき1気筒)のもの以外に呼ばれた例は見つかってない、よってW3気筒エンジンもこの一種。5気筒の物も製作されていたとされるが開発者は不明。

Semi-radial engine
半放射エンジンFan Engineと全く同じ意味。

Radial engine
(省略しています。全て読むにはこのリンクをクリック!)
48 ななしのよっしん
2021/04/01(木) 07:40:27 ID: hzBQTm8lO5
Axial engine
エンジン。出軸と行に気筒が配置されたエンジンで通常のレシプロとは機構が大きく異なる。斜盤機関が代表的。

複数エンジン駆動
一つの装置に複数のエンジンを載せる事。「複数のエンジンで一つの回転体を動かす」事も行われており、これをUやHの一種と考える人も居る。とはいえ、基本的に改造ではなく搭載先で結合している為、単に複数のエンジンを積んだだけとして扱われることがど。その為Uとしてではなく直列を2つと言った形で表現される事が多い。
エンジンを外すとバラバラになるならこれ。

多カムシャフトエンジン
タンデム2気筒の2軸からクライスラーA57の5軸まで存在する。
複数エンジン駆動との決定的な違いがあるとすれば、エンジンメーカーが最初から多カムシャフト駆動を前提に設計もしくは製造している事。基本的に変速機より前に動は統合され、そこに変速機が繋げられる。
エンジンを外すとくっついたままならこれ。

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49 ななしのよっしん
2021/04/02(金) 11:58:18 ID: hzBQTm8lO5
めている途中で発見が相次いだ結果増えたので、再度めます。

直列(Inline、Straight)、並列(Parallel)
7気筒(O-21潜水艦エンジン)

V、L、倒立V180°V(FlatHorizontally opposed)
14気筒(SA-15用エンジン)

水平対向(Boxer、FlatHorizontally opposed)
英語名の追加のみ

Radial)5気筒ベース(Inline radial、Multi-row radial)
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50 ななしのよっしん
2021/04/02(金) 12:03:27 ID: hzBQTm8lO5
エンジン未掲載のNo.2

W(Inline radial、Single-row Radial)、ブロードアロー(Broad arrow)、Y
6気筒(Rumpler Tropfenwagen用エンジン)
24気筒(三菱24WZ-31MC)

U、2軸式V、W、タンデム2気筒、スクエア4気筒
6気筒(スルザー・LDシリーズもしくはLDAシリーズ)
18気筒(DPN23/2H30もしくはDRPN23/2H30)

X(Cross、Inline radial、Single-row Radial)
4気筒(Revetec X4v1)
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51 ななしのよっしん
2021/04/02(金) 12:05:12 ID: hzBQTm8lO5
エンジン未掲載ラスト
こんなにあったんだなあ……

その他
3軸スクエア3気筒(スズキRJ66用エンジン)
4バンク4気筒カムエンジン(仮称)(Fairchild-Caminez Model 447)
4軸V4気筒、4軸スクエア4気筒(スズキ・RS67エンジン)
5気筒(仮称)
7気筒アキシャルピストンエンジン
1軸式U8気筒(仮称)(All-British Car Companyエンジン)
八重双子112気筒(仮称)(Звезда М507А-2Д)
52 ななしのよっしん
2021/04/17(土) 18:38:22 ID: hzBQTm8lO5
まだまだ増えるぞ(白目)
3+4二重半放射7気筒(仮称)(R.E.P.製エンジン。ロベールエスノーペルトリ個人のブランド)
WW(仮称)24気筒(Argus As 5)に似ているが、上下にWを繋いでおりエンジンとは異なる
二重20気筒(アンザーニ製10+10のインライン)
8気筒(Farcot製エンジン、詳細な気筒配置不明につき分類不能)
(仮称)、4気筒(MAB製航空機エンジン)、6気筒(Farcot製エンジン)
53 ななしのよっしん
2021/05/18(火) 01:57:54 ID: hzBQTm8lO5
エンジン分類で重要な要素
これらにはある程度影の大小はあるが絶対ではなく、著者により何を重視して分類するかは変わる。

バンク
バンクには2つの定義がある。
一つはクランクピンを共有する気筒群の事。エンジンにおける二重、三重の重に相当する。
もう一つは気筒の列。即ちInlineの事。ここではこちらを採用する。
直列エンジンで1つ、Vエンジン水平対向エンジンで2つ。
原則としてエンジンは気筒数=バンク数であるが、インラインのみ例外となっている。
エンジンの外観を決定する重要な要素である。

バンク配置
(省略しています。全て読むにはこのリンクをクリック!)
54 ななしのよっしん
2021/05/18(火) 02:10:44 ID: hzBQTm8lO5
マスターコンロッドスレーブコンロッド
エンジンではコンロッドに別のコンロッドを繋げる事で、クランクピンを短くするのが一般的である。
同じバンク配置でも、クランクピンを共有しない、共有する、マスターコンロッドスレーブコンロッドを使うという方法で分かれており、それで分類を変える人も居る。
実際、マスターコンロッドスレーブコンロッドを利用した合計180°以下の3バンクエンジンに対し、エンジンを変形させたような物として異物と捉える人も居る。

クランクピン位相
現在の定義における水平対向エンジンは2気筒毎に1組とし、それが180°ズレた位相のクランクピンに繋がっていなければならない、