第一次大戦に参戦することになった米国の、陸軍航空隊（のちの「米空軍」）では、パイロットだけでなく、大量の地上整備員たちも、速成教育しなくてはなりませんでした。この初等参考書『Aviation Engines Design　Construction　Operation and Repair』（Victor Wilfred Page著）は、そんな時期に調製されたものです。
　ここでは、グーテンベルグ・プロジェクトが公開しているパブリック・ドメイン古書の、本文テキストだけを機械訳し、併載の多数の図版類はすべて省略しました。

　プロジェクト・グーテンベルクさま、上方の篤志機械翻訳助手さまはじめ、各位に、深く御礼を申し上げます。

　以下、本篇です。（ノーチェックです）

タイトル：『航空エンジン：設計・構造・運用・修理』
公開日：2011年12月2日 [電子書籍番号：38187]
言語：英語

クレジット：電子テキスト作成 – ジュリエット・サザーランド、ハリー・ラメ、オンライン分散校正チーム

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍『航空エンジン：設計・構造・運用・修理』 開始 ***

注記：プロジェクト・グーテンベルクでは、このファイルのオリジナル図版を含むHTML版も提供している。

＋—————————————————————–＋
｜ 校正者注記 ｜
｜ ｜
｜ この電子書籍版で使用したテキスト： ｜
｜ 原文中の斜体部分はアンダースコアで囲む形式で転記している： ｜
｜ 原文中の太字部分は等号で囲む形式で転記している： ｜
｜ 原文中の太字下線部分はチルダで囲む形式で転記している： ｜
｜ 原文中の上付き・下付き文字はそれぞれ ^{text} および _{text} ｜
｜ として転記している； ｜
｜ 原文中のギリシャ文字は [alpha]、[beta] などとして転記している｜
｜ 『フェニックス』における「oe」合字は oe として転記している ｜
｜ ｜
｜ 一部の数式（複数行にわたるもの）は以下のように転記している： ｜
｜ 必要に応じて括弧を追加した単行数式として転記している ｜
｜ ｜
｜ 一部の表見出しは凡例 [A]、[B] などに置き換えている； ｜
｜ これらの凡例は対応する表の真上に列挙している ｜
｜ ｜
｜ より詳細な転記者注はこのテキストの末尾に記載されている ｜
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航空用エンジン

設計――製造――運用および修理

著：

第一准尉 ヴィクター・W・ペイジ、A.S.S.C.、米国陸軍航空部隊

  *      *      *      *      *

~新刊書籍~

=航空用エンジン――その設計、製造、運用および修理=

著：ヴィクター・W・ペイジ准尉（航空部門、米国陸軍航空部隊）

航空学生、整備士、飛行隊技術将校、および航空関連業務に携わるすべての

人々にとって有益な実践的解説書。全576ページ（オクターヴォ判）、250点の図版収録。価格3ドル。

=航空トラブル位置図――航空機動力装置の不具合箇所を一目で把握=

著：ヴィクター・W・ペイジ准尉、A.S.、米国陸軍航空部隊

典型的な航空機動力装置の全構成部品を図示した大型チャート。不具合が発生しやすい箇所を明確に示し、一般的な故障に対する対処法を提案している。特に学校および現場で活動する航空士および航空整備士向けに設計されている。

価格50セント。

=航空用語辞典=

編纂：ヴィクター・W・ペイジ准尉、A.S.、米国陸軍航空部隊、およびフランス空軍飛行隊所属のポール・モンタリオ氏（いずれもミネオラ信号隊航空学校在勤）

航空分野で使用されるほぼすべての専門用語を網羅した完全辞典。フランス語と英語の両言語で用語を掲載し、各用語の相互対応も記載。海外任務に就く予定のあるすべての人々にとって極めて有用な一冊。装丁版価格1ドル。

=ノーマン・W・ヘンリー出版社=
ニューヨーク市45丁目西2番地

  *      *      *      *      *

[図版：ホール・スコット製航空機エンジンの部分断面図。主要部品を明示]

  *      *      *      *      *

検閲済み

本書のタイトル：

『航空エンジン』

ヴィクター・W・ペイジ准尉著

は米国政府による検閲を受け、ワシントンからの特別指示により、
特定のページおよびページの一部が削除されている。

本書は米国政府広報委員会の審査を経たものであり、我々が提供できる限り完全な内容となっている。我々は本書を以下の方々に推薦する：

ノーマン・W・ヘンリー出版社

  *      *      *      *      *

『航空エンジン』

設計――構造――運転および修理

内燃機関工学の基本要素を明確に解説した、
実践的で包括的な専門書。特に航空機用動力装置の
設計、構造、運転、修理について詳述するとともに、
潤滑システム、燃料供給システム、点火システム、冷却システムなどの
補助エンジンシステムについても網羅している。

本書にはエンジン修理に関する詳細な手順と、
トラブルの系統的な原因特定方法が完全に記載されている。
さらに、
必要な工具類とその使用方法に加え、最新の機械加工技術についても
体系的に解説している。

著者：

第一准尉 ヴィクター・W・ペイジ、A.S.S.C.、米国陸軍

信号隊航空学校 技術補佐官（ニューヨーク州ミネオラ勤務）

『現代ガソリン自動車』などの著者

[図版挿入]

航空学生、整備士、飛行隊技術将校、および航空機動力装置の
設計・整備に関心のあるすべての人々にとって貴重な実践的指導書である。

ニューヨーク
ノーマン・W・ヘンリー出版社
2 West 45th Street
1917年

著作権表示：1917年
ノーマン・W・ヘンリー出版社 著

米国国内で印刷

本書に掲載されているすべての図版は
出版社が特別に作成したものであり、
許可なく無断で使用することは固く禁じられている

組版・電鋳・印刷作業：ニューヨーク・出版社印刷所

序文

本書『航空機用エンジン論』を執筆するにあたり、筆者は
急速に発展を続けるこの技術分野において、最新のあらゆる形式を概説し、
現在の工学的実践方法をすべて記述することがいかに困難であるかを認識している。
本解説書では
主として教育目的を掲げ、航空部隊信号隊の隊員や、
航空パイロットあるいは航空機整備技術者を志す学生向けに作成した。
工学的情報の正確性には最大限の注意を払ったが、
参照した権威ある文献の多様性や、外国語の専門誌から翻訳したデータの使用により、
多少の誤りが含まれている可能性がある点をあらかじめご了承いただきたい。
筆者はカーチス・エアロプレーン・アンド・モーター社、ホール＝スコット社、
トーマス＝モース社をはじめとする各機関に対し、
その協力と支援に対して深く感謝の意を表したい。
特に工具設備の使用方法、
トラブルシューティング、エンジン修理に関する指導内容には特別な配慮を施した。
これらの分野は、平均的な航空学生が特に苦手とする領域であるためである。
エンジンの動作原理を適切に理解するために必要な範囲に限定して、
熱力学に関する理論的考察を盛り込んだ。複数の指導者から助言を得た上で、
筆者の執筆活動は主に以下の内容の作成に集中した。
すなわち、内燃機関の
操作と修理に関する幅広い知識を迅速に習得する必要がある人々にとって、
最も実用的な指導書となるように工夫したものである。
本書で解説・図示しているエンジンはすべて実用型であり、実際に飛行可能な
航空機に搭載されたもので、現在の技術水準を比較的よく代表するものと
考えられる。

VICTOR W. PAGE,

アメリカ陸軍航空隊 少尉

ニューヨーク州ミネオラ、

1917年10月

目次

                                                               ページ

第一章

航空機の種類に関する簡潔な考察―航空用エンジンに不可欠な要件―
航空用エンジンは軽量である必要がある―必要な出力に影響を与える要因―
爆発式エンジンが最適な理由―歴史的背景―
内燃機関の主な種類 17-36

第二章

2ストロークエンジンと4ストロークエンジンの作動原理―4サイクル動作―
2サイクル動作―2サイクル型と4サイクル型の比較―
ガスエンジンとガソリンエンジンの理論―初期のガスエンジン形態―
等温法則―断熱法則―温度計算―熱とその仕事―熱から動力への変換―
最適な出力を得るための必要条件 37-59

第三章

内燃機関の効率―効率を測る各種指標―温度と圧力―経済性を支配する要因―
壁冷却における損失―指示線図の有用性―爆発式エンジンにおける圧縮―
圧縮を制限する要因―熱発生の原因
と効率低下の要因―冷却水への熱損失 60-79

第四章

エンジン各部の構造と機能―複数気筒エンジンが最適な理由―
動作順序の説明―単純エンジン―4気筒・6気筒垂直タンデムエンジン―
8気筒・12気筒V型エンジン―放射状気筒配置―回転式気筒形態 80-109

第五章

液体燃料の特性―原油の蒸留成分―
キャブレターの原理概説―ガソリン燃焼に必要な空気量―
キャブレターの役割―液体燃料の貯蔵と供給システム―
真空式燃料供給システム―初期型気化器の形態―フロート式供給機構の発展―
マイバッハ初期設計―同心フロート・ジェット型―
シェーブラー式キャブレター―クロデル式キャブレター―スチュワート式計量ピン型―
多ノズル式気化器―二段式キャブレター―マスター・マルチジェット型―
複合ノズル式ゼニスキャブレター―ガソリン用濾材の有用性―
吸気マニホールドの設計と構造―
各種大気条件への補償機構―最高使用高度
が出力に及ぼす影響―
ディーゼルシステム―キャブレターの取り付けに関する留意事項―
キャブレター調整に関する解説 110-154

第六章

初期の点火システム―電気式点火システムの優位性―
磁気の基礎原理の概説―マグネトーの各種形態―
磁気影響の作用領域―磁石の製造方法―電気と磁気の関係性―
マグネトー作動の基本原理―マグネトーの主要構成部品とその機能―
変圧器コイルシステム―真の高電圧タイプ―ベルリング式マグネトー―
点火タイミングとメンテナンス―ディキシー式マグネトー―
スパークプラグ
の設計と適用―二スパーク点火方式―
特殊航空機用プラグ 155-200

第七章

潤滑が不可欠である理由―
摩擦の定義―潤滑理論―潤滑剤の生成過程―
シリンダー油の特性―
潤滑システム選定に影響を与える要因―ノーム型エンジンではカストロール油を使用―
ホール・スコット式潤滑システム―
一定水位式スプラッシュシステムによる油供給―
航空機エンジンには乾式クランクケースシステムが最適―
冷却システムが不可欠である理由―冷却
システムの一般的な適用例―
正圧ポンプによる循環冷却方式―
サーモサイフォンシステム―
直接空冷方式―
空冷エンジンの設計上の留意点 201-232

第八章

シリンダー構造の手法―ブロック鋳造―
クランクシャフト設計への影響―
燃焼室設計―ボア径とストローク比―
ピストン速度の意味―オフセットシリンダーの利点―
バルブ配置の重要性―
バルブ取り付けの実際手法―
バルブの設計と構造―
バルブの作動方式―
駆動方式の種類
―カムシャフト―
バルブスプリング―
バルブタイミング―
ブローバック現象―排気バルブに与えるリード角―
排気弁の閉じ動作と吸気弁の開き動作―
吸気弁の閉じタイミング―
エンジンのタイミング調整方法―
ノーム社製「モノスープペ」バルブタイミング―
スプリングレスバルブ―
シリンダー当たり4バルブ配置 233-286

第九章

ピストンの構造詳細―
アルミニウム製シリンダーとピストン―
ピストンリングの構造―
気密性に優れたピストンリング―
燃焼室へのオイル侵入防止策―
コネクティングロッドの形状―
コネクティングロッドの種類
（V型エンジン用）―
カムシャフトとクランクシャフトの設計―
ボールベアリング式クランクシャフト―
エンジンベースの構造 287-323

第十章

パワープラントの搭載―
カーチスOX-2エンジンの搭載方法と運転規則―
標準S.A.E.エンジンベッドの寸法―
ホール・スコットエンジンの搭載方法と運転―
燃料系統の運用規則―
点火系統―
冷却系統―
エンジン始動前の準備手順―
ラジアルエンジンとロータリーエンジンの搭載方法―
エンジントラブルの原因特定に関する実践的アドバイス―
あらゆるエンジントラブルの総括―
トラブル発生箇所の特定方法
の簡素化 324-375

第十一章

調整・組立用工具―
レンチの種類―
やすりの使用法と手入れ―
スプリットピンの取り外しと取り付け―
完全なノミセット―
ドリルマシン―
ドリル、リーマ、タップ、ダイス―
測定工具―
マイクロメーターキャリパーとその使用方法―
代表的な工具セット―
ホール・スコット専用工具―
航空機エンジンのオーバーホール―
エンジンの分解手順―
シリンダーの不具合―
カーボン堆積物の原因と予防対策―
カーボンスクレーパーの使用方法―
カーボンの焼き飛ばし処理―
傷ついたシリンダーの修理―
バルブの取り外しと点検―
バルブの再装着と真円加工―
バルブ研磨工程―
バルブ作動システムの劣化―
ピストンのトラブル―
ピストンリングの取り扱い―
ピストンリングの取り付け―
リストピンの摩耗―
エンジンベアリングの点検と再調整―
真鍮部品の削り出しによる適合調整―
コネクティングロッドの取り付け―
ベアリングの平行度検査―
カムシャフトとタイミングギア―
部品再組立て時の注意事項 376-456

第十二章

航空機用エンジンの種類―
クラス別分類―
アンザニエンジン―
カントン
＆アンヌエンジン―
ノームエンジンの構造―
「モノスープペ」型ノームエンジン―
ドイツ製「ノーム」タイプ―
ル・ローンエンジン―
ルノー空冷エンジン―
シンプレックスモデル「A」イスパノ・スイザ―
カーチス航空用エンジン―
トーマス＝モースモデル88エンジン―
デューセンバーグエンジン―
エアロマリン6気筒エンジン―
ウィスコンシン航空用エンジン―
ホール＝スコットエンジン―
メルセデスエンジン―
ベンツエンジン―
アウストロ＝ダイムラーエンジン―
サンビーム＝コアタレン―
計器類と測定機器―
空冷始動システム―
電気式始動システム―
バッテリー点火方式 457-571
索引 573

図版一覧

航空用エンジン

設計―構造―修理

第一章

航空機の種類に関する簡潔な考察―

航空用エンジンに求められる本質的要件―
航空用エンジンは軽量であることが必須―
必要な出力に影響を与える要因―
爆発式エンジンが最適な理由―
歴史的経緯―
内燃機関の主要な種類について―

航空機の種類に関する簡潔な考察

空の征服は、人類が成し遂げた最も驚異的な偉業の一つである。
人類の飛行は空を新たな道として切り開き、障害物のないこの道はあらゆる場所へ最短距離で到達できるため、人間に無限の自由という可能性を提供してくれる。航空機は鉄道のように大陸を横断し、船のように海を渡り、鳥のように山や森林を越え、交通の問題を迅速かつ簡素化する可能性を秘めている。実際に空を征服するという偉業は現代においてようやく実現しつつあるが、その思想と空を征服したいという願望自体は古くから存在していた。
おそらく知性そのものと同じくらい古い歴史があると言えるだろう。様々な民族の神話には翼を持つ神々や空を飛ぶ人間が描かれており、何世紀にもわたって飛行することが崇高なものの最高の概念であったことを示している。他のどの動力源よりも、内燃機関が持続的な飛行を可能にする上で重要な役割を果たした。この原動機の形態が完全に発達して初めて、人間は風の気まぐれや気体の浮力に頼ることなく、自由に地上を離れ、望む場所に着陸することが可能になったのである。飛行の問題を解決したことは、
もし適切な動力源が当時から利用可能であったなら、数十年前に達成されていたと言っても過言ではない。現代の航空機や飛行船の主要な構成要素（動力装置を除く）以外の要素は、すべて古代の哲学者や科学者たちによって既に知られていたのである。

航空学は根本的に異なる2つの分野に分けられる――航空工学と航空静力学である。前者にはあらゆる種類の航空機や、ヘリコプター、凧などの空気より重い飛行機械が含まれる。後者には飛行船や受動的な気球が含まれる。
これらは気体の浮力を利用して空中に上昇するあらゆる航空機を指している。航空機は空気より重い機械として唯一の実用的な形態である。なぜなら、ヘリコプター（プロペラの推進力のみで直接空中に上昇することを目的とした機体）やオルニソプター（羽ばたき翼型の機体）は未だ十分に開発されておらず、実際のところ、これらの航空機が適切に機能するまでには解決すべき重大な機械的課題が数多く存在するため、専門家の間ではその実用性について深刻な疑問が呈されているのが現状である。
航空機は主に2つの主要なタイプに分類される：単葉機（単一の翼面を持つ形式）と複葉機（上下に重なった2組の翼面を持つ機体）である。第三のタイプである三葉機は、現在ではあまり広く使用されていない。

飛行船は3つのクラスに分類される：硬式飛行船、半硬式飛行船、非硬式飛行船である。硬式飛行船は袋状の胴体内部に木材または金属のフレーム構造を備えており、これにより剛性が確保されている。半硬式飛行船はワイヤーネットと金属製アタッチメントによって補強されている。一方、非硬式飛行船は
単にガスを充填した袋状の構造をしている。航空機は、飛行船や気球と比較して、空の征服を象徴する存在として際立っている。その理由として第一に、動力飛行は真の意味での空の征服であり、自然の猛威に対する真の勝利であること、第二に、航空機あるいはその後に開発されるいかなる飛行機械も、空の旅をあらゆる人々の手の届くものにするからである。実用的な開発の観点から言えば、飛行船は空の蒸気船とも言える存在であり、ある種の極めて貴重なサービスを提供することができる。一方、航空機は空の自動車として、誰もが利用できるようになるだろう。
おそらくその用途は、現在自動車が担っている用途と同じくらい多岐にわたるに違いない。

航空用エンジンの本質的要件

航空機開発における顕著な特徴の一つは、内燃機関の洗練と完成度に与えた影響である。疑いなく、航空機用に設計されたガソリンエンジンは、これまで開発された他のどのタイプのエンジンよりも完成度に近いと言える。航空用エンジンには特有の要求が課せられるため、信頼性、経済性、効率性といったあらゆる要素を現在の水準で備えていなければならない。
その上で、独自の特徴的な性能も要求される。作動媒体の不安定な性質と、重量のある航空機が動力装置が正常に機能している間しか飛行を維持できないという事実を考慮すると、飛行船用エンジンは陸上・海上で使用されるいかなるエンジンよりも高い信頼性が求められる。船舶用エンジンの場合、数ポンド程度の金属重量の違いはほとんど意味を持たず、速度や坂道登攀性能への影響もごくわずかである。
しかし飛行船用エンジンは、航空機に搭載する場合であれ飛行船に搭載する場合であれ、可能な限り軽量である必要がある。なぜなら、あらゆる重量が重要な要素となるからだ。

原則として、飛行船用エンジンは最大出力を最小のピストン運動で得るために、常に高速で連続運転しなければならない。自動車やモーターボートのエンジンは、最大速度で常時運転する必要はない。ほとんどの航空機用エンジンは、可能な限り最大速度に近い状態で長時間運転し続ける必要がある。
航空機用エンジンにとってさらに不利な要素は、その取り付け基盤が必ずしも安定していないことである。航空機の必然的に軽量な構造は、飛行中のエンジン基礎部の振動により、エンジンが最大限の効率で作動することを困難にする。船舶用エンジンや自動車用エンジンは、固定式発電所用の基盤ほど強固ではないにせよ、航空機の軽量構造よりもはるかに安定した土台上に設置される。したがって、航空機用エンジンには以下のような特性が求められる：
精密なバランス調整と、最も不利な条件下でも安定した動作を維持できる性能である。

航空機用エンジンは軽量であることが必須条件である

重量単位当たりの出力容量において、航空機用に設計された軽量エンジンの性能は、部品の寸法比率に関する深い知見と、自動車産業によって開発された特殊金属の使用によって可能となるその可能性を十分に理解していない者にとっては驚くべきものである。軽量エンジンの開発においては、フランスが他のどの国よりも顕著な成果を上げてきた。これらのエンジンの中には、複雑な構造を持つタイプも存在する。
これらは部品の巧みな寸法比率によって軽量化を実現している。また、自動車分野で確立された技術を洗練させた、よりシンプルな形態のものもある。現在では、特異な構造や非標準的な設計から脱却し、信頼性・効率性・耐久性に寄与するすべての要素を設計に組み込むため、より標準的な形態を採用する傾向が強まっている。航空機用エンジンの気筒数は2気筒から14気筒・16気筒まで様々であり、これらの部品の配置形態も多岐にわたる。
従来の垂直タンデム配置や対向配置から、V型配置、さらには固定式または回転式シリンダーを備えたより珍しい放射状配置のエンジンまで存在する。重量削減が著しく進んだ結果、実際の馬力1単位あたり3ポンド（約1.36kg）以下、場合によってはこれ未満という重量の、完全空冷式回転シリンダー型パワープラントの実現が可能となっている。

航空技術者の要求要件について簡潔に考察すれば、最も重要な要素の一つが最大出力の確保であることは明らかである。
同時に、質量を最小限に抑えることも不可欠であり、標準的な自動車用エンジンが持つ優れた特性をすべて維持することが望ましい。具体的には、確実な動作、良好な機械的バランス、安定した出力供給――これらはいずれも、パワープラントを実用的と見なす前に達成されなければならない基本条件である。さらに、絶対的に必須とは言えないまでも、同様に望ましい二次的な考慮事項も存在する。これらは燃料と潤滑油の最小消費量であり、これは実際に重要な要素である。なぜなら、経済性こそがパワープラントの性能と
航続距離を決定する要因だからだ。液体燃料の量は必然的に制限されるため、最も適したエンジンとは、強力であると同時に経済的にも優れたものでなければならない。もう一つの重要な特徴は、部品へのアクセス性を確保することで、修理や部品調整を容易に行えるようにすることである。確立された技術から大きく逸脱することなく、十分に軽量なエンジンを実現することは可能である。水冷式パワープラントでは、1馬力あたりわずか4～5ポンド（約1.8～2.3kg）という軽量設計が実現されており、このような形態のパワープラントは実用可能なレベルに達している。
長時間の連続運転にも耐えられる実用的な動力源と言えるだろう。

電力需要に影響を与える要因

物体が抵抗に逆らって移動する際には常に仕事が行われ、その仕事量は克服すべき抵抗の大きさだけでなく、特定の作業を完了するために費やされる時間の長さにも依存する。仕事量は便宜上、馬力単位で測定される。33,000ポンド（約15トン）の重量物を1分間に1フィート移動させる、あるいは550ポンド（約25kg）の重量物を1秒間に1フィート移動させるのに必要な動力は1馬力である。同じ仕事量は、330ポンド（約15kg）の重量物を1分間に100フィート移動させる場合にも達成される。これを実現するには
一定の動力が必要であり、車両を一定速度で地上走行させる場合も同様である。したがって、空中を飛行する航空機が抵抗に打ち勝つためにも動力が必要となる。空気密度の影響を無視した場合、重量や抵抗が一定であれば速度が上昇するほど必要な動力は増加する。逆に、速度を一定に保ったまま抵抗が増加した場合も、より多くの動力が必要となる。航空機は翼面や揚力発生面における空気反力によって支えられており、この反力の大きさは翼型の形状、傾斜角度、および飛行速度によって決定される。
迎角（翼の傾斜角度）は、この動力の必要量をある程度制御する要素であり、水平飛行速度だけでなく抵抗値にも影響を及ぼす。抵抗には2種類あり、一つは飛行に必須のもの、もう一つは可能な限り最小限に抑えることが望ましいものである。具体的には、翼面抵抗と、機体本体（胴体）、支柱、ワイヤー、着陸装置などその他の部分の抵抗の総和が該当する。仮に、ある特定の航空機の総抵抗値が300ポンドであると仮定し、この機体を走行させようとする場合、
時速60マイル（約96.56キロ）の速度で飛行させるために必要な馬力は、以下の非常に単純な計算によって求めることができる：

抵抗値300ポンド × 速度88フィート/秒 × 1分あたり60秒
—————————————————– = 必要な馬力
33,000フィートポンド/分
1馬力あたり

この計算結果が求めるべき馬力値であり、具体的には：

300 × 88 × 60
————— = 48馬力
33,000

ちょうど坂道を登る際に車を走らせるよりも多くの動力が必要なのと同様に、
飛行機で空中を上昇する際には水平飛行時よりも多くの動力が必要となる。上昇速度が速いほど、より多くの動力が求められる。仮に抵抗値が300ポンドのままで、飛行機を時速90マイル（約144.8キロ）で飛行させる必要がある場合、上記の公式に適切な数値を代入するだけで求められる：

300ポンド × 132フィート/秒 × 60秒
———————————————– = 72馬力
33,000フィートポンド/分（1馬力あたり）

同様の結果は、抵抗値（ポンド）×速度（フィート/秒）の積を550で割ることによっても得られる。これは、1馬力に相当する1秒間の仕事量（フィートポンド）を意味する。
当然ながら、飛行機を飛行させかつ上昇させるために必要なプロペラ推力（ポンド単位）は、抵抗値よりもかなり大きな値でなければならない。以下の公式は『ロンドン航空雑誌』で紹介されており、以下のように適用できる：
[図版: 図1 – 飛行機飛行に必要な馬力を算出するための計算図]

プロペラの推力はエンジンの出力と、プロペラの直径およびピッチに依存する。特定の機体に必要な推力値が既知であれば、エンジンの馬力計算は容易に行うことができる。

必要な推力は、3種類の異なる「抵抗」の総和として求められる。具体的には以下の要素が含まれる：

1. 「ドリフト抵抗」（翼型の動的ヘッド抵抗）、すなわちtan[α]×揚力（L）である。ここで揚力は水平飛行時の機体総重量（W）に等しく、αは迎角を表す。当然ながら、最小速度条件下ではtan[α]を最大値K{y}_で評価する必要がある。この場合、ドリフト抵抗は最大値となる（図1のA点参照）。

ドリフト抵抗を求める別の方法として、D_ = K × AV²という式が用いられる。この場合も、ドリフト抵抗が最大値となる条件下で計算を行う。

2つ目の「抵抗」は、機体全体のヘッド抵抗であり、これは以下の条件下で算出される：
最大速度時の値である。3つ目は上昇時の推力である。上昇に必要な馬力は、2通りの異なる方法で算出可能である。まず第一に、特定の上昇速度に対して当該機体が実際に必要とする馬力を求める方法について説明する。この場合の計算式は以下の通りである：

      上昇速度（秒速）× W

馬力 = —————————
550

この場合、すでに上昇に必要な馬力値が既知であるため、これを基に計算を進めることができる。

第二の方法では、推力をポンド単位で求めることになる。
これは上昇時に必要な「推力」を算出し、これをドリフト抵抗と総ヘッド抵抗に加算することで、機体全体の総推力を求めるものである。この総推力を T で表し、上昇時の推力を T{c}_ と表記する。

以下に示す計算により、上昇時の必要な推力値を算出することができる：

                        _V_{c}_ × W

この上昇時の推力 ————— = 馬力,
550

                馬力 × 550

これより V{c}_ = ———— (1)
W
T{c}_ × V
馬力 = ————– となり、さらに
550

              _T_{c}_ × _V_
             --------------- × 550
                  550                  _T_{c}_ × _V_

(1) V{c}_ = ———————– = ————— となるため、
W W

       _V_{c}_ × W

T_{c} = —————.
V

ここで T がドリフト抵抗、ヘッド抵抗、および上昇時の推力を意味する場合でも、単にドリフト抵抗とヘッド抵抗のみを意味する場合でも、以下の計算は同じ結果を得る：
ただし、後者の場合は当然、上昇に必要な馬力を結果に加算して総馬力を求めなければならない。

さて、総推力が既知であれば、以下の方法で馬力を算出する：

                       _Pr_2[pi]_R_

馬力 = ————– （キログラム単位）、または
75 × 60

                       _Pr_2[pi]_R_

英式単位では、馬力 = ————– となる（図1のB参照）
33,000

ここで P = 圧力（キログラム重またはポンド重）
r = P が作用する半径
R = 回転数/分

P × r = M の場合、馬力 = ————- となり、したがって
4,500

     馬力 × 4,500     716.2馬力

M = ————– = ———— （メートル・キログラム単位）
R_2[pi] _R

                          馬力 33,000     5253.1馬力

あるいは、英式単位系では M = ————- = ————- となる
R_2[pi] _R

フィート・ポンド単位系において。

プロペラの円周上における動力は、その半径に応じて減少するため、
M/r = p となる。このうち一部は空気抵抗と軸受摩擦に打ち勝つために消費されるため、
プロペラ円周上の総動力は (M/r) × [η] = p で表される。ここで[η]はプロペラの機械的効率である。
このとき

   [η]

————— = T となる。ただし[α]はプロペラ先端での値とする。
tan [α]

私は[α]をプロペラ先端で測定しているが、もちろん任意の位置で測定することも可能である。
その場合、式 p = M/r における r はこの位置までの半径値のみを考慮し、全半径値を用いるべきではない。しかし、計算上の利便性を考慮すると、先端で測定する方がより合理的である。その理由は、

                ピッチ

tan [α] = ———- で表されるからである（図1、C参照）。
_r_2[π]

以上より、推力の計算式を以下のように記述できる：

716.2馬力 [η] 5253.1馬力 [η]
——————-、あるいは英式単位系では ——————-
R r tan [α] R r tan [α]

             _T_ × _R_ × _r tan_ [α]

これより馬力 = —————————–、あるいは英式単位系では
716.2[η]

T × R × r tan [α]
—————————–.
5253.1[η]

ここで提示した計算手法と公式は、一般的な関心事項というよりはむしろ学生技術者にとって極めて有用なものである。しかし、これらの式を通じて、航空機の設計が持続的飛行を維持するために必要な動力量にどのような影響を与えるのか、全体的な理解が得られるようにしている。航空機の抵抗が設計上の数多くの要素に依存していることは明らかである。
これらの要素を正確に把握するためには、航空力学に関する詳細な研究が不可欠である。抵抗が大きいほど、一定速度で飛行するために必要な動力量も増加することは自明である。軽量な単葉機であれば、短距離飛行であればわずか15馬力で飛行可能であるが、現在製造されているほとんどの航空機は100馬力以上のエンジンを搭載している。また、2,000馬力の動力を4つの動力ユニットに分散配置した巨大な航空機も開発されている。特定の設計の航空機に必要とされる動力量は、多くの条件によって大きく変動するが、一般的には以下の範囲に収まる：
非常に軽量で高速な機体の場合、約1馬力／8ポンド（約0.45kg）の重量から、中速機の場合は約1馬力／15～18ポンド（約6.8～7.2kg）の総重量までとなる。ただし、航空機と動力装置の設計は現在非常に急速に進化しているため、ここで示した数値はあくまで一般的な平均値として捉えるべきであり、現在の標準的な慣行を代表するものではないことに留意する必要がある。

なぜ爆発式エンジンが最適なのか

内燃機関が航空機およびあらゆる種類の航空機に最適なのは、これがあらゆる用途において普遍的に使用されているのと同じ理由によるものである。
ガソリンエンジンは既知の原動機の中で最も軽量な形式であり、特に航空機推進に使用される小型出力範囲においては、蒸気機関よりも効率的な動力源である。非常に精密な設計によって蒸気機関を航空機推進に適したものにすることは可能であるとされているが、最新の技術革新をもってしても、蒸気機関が現代のガソリンエンジンと同等の効率で航空機に活用できるかどうかは疑わしい。蒸気機関はガソリンエンジンに比べて構造がはるかに単純であると考えられているものの、
非技術者であるパイロットにとってはガソリンエンジンの方がはるかに扱いやすく、メンテナンスの手間も少ない。凝縮型蒸気機関では1馬力あたり10ポンド（約4.5kg）という軽量設計が可能だが、この数値は水冷式で1馬力あたりわずか5ポンド（約2.3kg）、空冷式では2～3ポンド（約0.9～1.4kg）というガソリンエンジンの重量のほぼ2～3倍に相当する。燃料消費量に関しては、蒸気機関は同等出力のガソリンエンジンに比べて約2倍の量を必要とする（これは熱損失による損失が大きいためである）。しかも、重量ははるかに重い。
内燃機関はあたかも雪崩のように10年という短期間で普及した。しかし今や定着し、労働支援のための動力源として正当な地位を確立している。道路・航空・海上の各用途に容易に適応できるその特性は、それまで想像すらされなかった速度の領域を切り開く驚異的な技術となった。しかしこれほど短い期間で、その速度性能は鉄道の機関車が1世紀をかけて築き上げた地位を、一般道路においても既に凌駕している。航空航行を可能かつ実用的なものとし、あらゆる船舶用動力源としての役割も果たしている。
軽量カヌーから大西洋横断客船に至るまで、その汎用性は計り知れない。機械工の工作機械を駆動し、農民の農地を耕し、陸上・海上の経済的移動手段を提供することで、何千もの人々に健全なレクリエーションの機会をもたらしている。これは大衆にとっての普遍的な機械工学教育であり、現在の形態においては、内燃機関工学に関連する諸問題に世界の優れた頭脳が集中的に取り組んだ結果としてもたらされた、偉大な洗練と発展の結晶と言える。
歴史的経緯

爆発的な動力という理想原理は約200年前に構想されたが、その際火薬が爆発要素として実験に用いられた。しかし、この概念が特許取得可能な形に具体化したのは18世紀末になってからであり、さらに1826年頃（ブラウンのガス・真空機関）になって初めて、水の噴射によって燃焼生成物を凝縮させることで部分的な真空状態を作り出すという、イギリスにおけるさらなる技術的進歩が達成された。

ブラウンが開発したものは、おそらく実際に実用的な仕事を成し遂げた最初の爆発機関であった。これは
扱いづらく非効率な装置で、すぐにそれまでの実験失敗例の一つとして忘れ去られることになった。シリンダー内での積極的な爆発効果を実現する実用的な方法は、多くの独創的な設計が提案されたものの、1838年以降の数年間まで実際には確立されなかった。イギリスのバーネットが開発した機関は、爆発前に装薬を圧縮するという最初の試みであった。この時点から1860年頃にかけて、ヨーロッパでは多くの特許がガス機関に対して取得され、アメリカ合衆国でも少数の特許が発行されたものの、その進展は遅く、動力源としての実用的な導入は断続的なものに留まった。
1860年以降になってようやく実用的な改良が見られるようになり、フランスでレンワーモーターが開発されてアメリカ合衆国に輸入された。しかしこの装置は期待に応えられず、間もなくフランスでウゴンモーターによるさらなる改良がなされ（1862年）、続いてボー・ド・ロシャによる4サイクル方式のアイデアが登場した。これは様々な発明家による長期にわたる実験的試行を経て、徐々に発展していくことになる。オットーとラングドンの手によってさらなる進歩がもたらされ、イギリス、フランス、ドイツで多数の特許が取得されるとともに、
アメリカ合衆国でも関心が高まり、いくつかの追加特許が出願された。

1870年以降、改良は着実に進展し、その多くは可変負荷に対応するバルブ機構と制御精度の向上によるものであった。初期の「燃焼を緩やかに行う必要性」という概念は、効率向上の大きな障害となっていたが、1862年にロシャが提唱したこのアイデアは、多くの失敗と長年の経験を通じて、動作の迅速性が効率向上において極めて重要であるという根本的な原理が確立されるまで、予言的な真実として受け入れられることはなかった。
この真理と、小型で安全な原動機への需要が相まって、ヨーロッパとアメリカではガスエンジンの製造が急速に拡大した。この安価で効率的な原動機の細部を洗練させる改良は最終的に、標準的な動力源としての地位を確立させ、小型から中規模の動力用途において、蒸気機関にとって危険な競争相手となる可能性を示した。さらに、個々のユニットの出力を数百馬力、さらには千馬力規模にまで大幅に拡大できる将来性も見えてきた。
単一シリンダーにおけるユニット出力は現在約700馬力に達しており、同一機械内でシリンダーを組み合わせることで、1,500～2,000馬力という大規模な出力も実現可能となっている。

内燃機関の主な種類

この形式の原動機は実に多様なタイプが開発され、その全てが一定の成功を収めてきたため、形態の多様性は実際の応用例を分類しようと試みない限り、十分に理解されないだろう。
当然ながら、同じタイプのエンジンがあらゆる用途に普遍的に適用できるわけではない。各作業分野にはそれぞれ特有の要件があり、それらに最も適した形で対応できるのは、その特有の条件を考慮して設計されたエンジンだからである。以下の表形式の概要を参照すれば、現在あらゆる用途で最も広く使用されている原動機の発展の度合いを、読者が客観的に判断できるだろう。

A. 内燃機関（標準型）
1. 単動式（標準型）
2. 複動式（大規模動力用途専用）
3. 簡易型（汎用形態）
4. 複合型（使用頻度は稀）
5. 往復ピストン式（標準型）
6. タービン式（回転ローター型、開発は未完）

A1. 2ストロークサイクル
a. 2ポート方式
b. 3ポート方式
c. 2ポートと3ポートの複合方式
d. 4番目のポートを用いた加速機構
e. 差動ピストン方式
f. 分配弁システム

A2. 4ストロークサイクル
a. 自動吸気弁方式
b. 機械式吸気弁方式
c. ポペットバルブまたはマッシュルームバルブ方式
d. スライドバルブ方式
d 1. スリーブバルブ方式
d 2. 往復リングバルブ方式
d 3. ピストンバルブ方式
e. 回転バルブ方式
e 1. ディスク型
e 2. シリンダー型またはバレル型
e 3. シングルコーン型
e 4. ダブルコーン型
f. 2ピストン方式（バランス爆発方式）
g. 回転シリンダー・固定クランク方式（空中式）
h. 固定シリンダー・回転クランク方式（標準型）

A3. 6ストロークサイクル

B. 外燃機関（現在では実質的に廃れた技術）
a. タービン式・回転ローター型
b. 往復ピストン型

シリンダー配置による分類

単気筒
a. 垂直配置
b. 水平配置
c. 逆向き垂直配置

複気筒
a. 垂直配置
b. 水平配置（並列配置）
c. 水平配置（対向配置）
d. 45度～90度V型配置（角度付き配置）
e. 水平タンデム配置（二重作用型）

三気筒
a. 垂直配置
b. 水平配置
c. 回転配置（シリンダー間隔120度）
d. 放射配置（固定シリンダー型）
e. 垂直配置1本＋両側に角度付き配置1本ずつ
f. 複合型（高圧シリンダー2本＋低圧シリンダー1本）

四気筒
a. 垂直配置
b. 水平配置（並列配置）
c. 水平配置（対向配置2組）
d. 45度～90度V型配置
e. ツインタンデム配置（二重作用型）

五気筒
a. 垂直配置（5連クランクピン型）
b. 放射配置（72度間隔・固定型）
c. クランクシャフト上部に放射配置（固定型）
d. 回転式クランクケース周囲に配置（72度間隔）

六気筒
a. 垂直配置
b. 水平配置（対向配置3組）
c. 45度～90度V型配置

七気筒
a. 72度間隔の均等配置（回転式）

八気筒
a. 垂直配置
b. 水平配置（対向配置4組）
c. 45度～90度V型配置

九気筒
a. 72度間隔の均等配置（回転式）

十二気筒
a. 垂直配置
b. 水平配置（対向配置6組）
c. 45度～90度V型配置

十四気筒
a. 回転式配置

十六気筒
a. 45度～90度V型配置
b. 水平配置（対向配置8組）

十八気筒
a. 回転式シリンダー配置

[図版: 図2―低速・高出力型内燃機関の構造を示す図]
[図版: 図3―回転速度の増加に伴う重量対馬力比の低減を示す各種内燃機関の形態]

[図版: 図4―極めて精密な構造と洗練された設計を特徴とする内燃機関のタイプ。小型軽量ながら極めて高い出力を発揮する特性は、航空機用動力装置において特に望ましい性能である]

上記に列挙した各種エンジンのうち、8気筒未満の
タイプは航空機用途を除き最も広く使用されている。特に4気筒垂直配置エンジンは、自動車用動力源としての採用例が最も多いことから、間違いなく最も普及しているタイプと言える。小型・中型の定置用エンジンは、単気筒または複気筒形式が例外なく採用されている。3気筒エンジンは現在、船舶用や一部の定置用形態を除き、ほとんど使用されていない。8気筒および12気筒エンジンの適用範囲は限定的で、実質的には自動車、レース用モーターボート、あるいは航空機用に限られている。
14気筒エンジンが実用レベルで採用された唯一の事例は、航空機の構造に組み込まれたものである。これは16気筒および18気筒形式、さらには現在開発中の24気筒エンジンについても同様の状況である。

エンジンの設計用途は、その馬力当たりの重量を決定する重要な要素である。定常運転を前提とした高出力エンジンは常に低速型であり、必然的に非常に重量のある構造となる。重負荷用途向けの定置用エンジンには、以下のような様々な形式が存在する：
図2に代表的な例を示す。これらのエンジンの中には、馬力当たり600ポンド（約272kg）もの重量を持つものもある。より詳細な分析については、図3および図4に記載されたデータを参照されたい。クランクシャフトの回転速度が上昇し、気筒数が増加するにつれて、エンジンは次第に軽量になっていく。大型の定置用発電プラントは数年間メンテナンスなしで稼働し続けることができるが、固定式シリンダー型の航空機エンジンの場合、約60～80時間の飛行使用後にオーバーホールが必要となる。一方、回転式シリンダー式の空冷型エンジンでは、40時間未満で同様のメンテナンスが必要となる。明らかに、エンジンの耐久性と信頼性は、
重量が減少するにつれて低下する傾向にある。これらの図例は、内燃機関が採用する多様な形状についての理解を深めることにも役立つ。

第二章

2ストローク機関と4ストローク機関の作動原理――4サイクル動作――2サイクル動作――2サイクル型と4サイクル型の比較――
ガスエンジンとガソリンエンジンの理論――初期のガスエンジン形態――
等温則――断熱則――温度計算――熱とその仕事――熱から動力への変換――最適な動力効率を得るための要件。


2ストローク機関と4ストローク機関の作動原理

各種内燃機関の構造について論じる前に、現在最も一般的に使用されているタイプの作動サイクルについて説明しておくのが適切であろう。2ストローク機関は最も単純な構造を有している。これはシリンダーにバルブが存在しないためで、ガスはシリンダー壁に設けられたポートを通じて直接シリンダー内に導入され、そこから排出される。これらのポートはピストンの移動経路の特定部分で閉じられ、他の部分では開放される。
一方、4ストローク機関では、爆発ガスはシリンダー上部のポートからバルブによって開閉される機構を通じて導入され、排気ガスは同様の方式で制御される別のポートから排出される。これらのバルブはピストンとは独立した機構によって作動する。

[図版: 図5――4ストローク機関におけるピストンの最初の2ストローク動作の概略図]

4ストローク機関の作動原理は、図5および図6の図解を参照すれば容易に理解できる。これは「4ストローク機関」と呼ばれるのは、ピストンが1サイクルを完了するためにシリンダー内で4回の往復運動を必要とするためである。
内燃機関のガスエンジンの原理は、銃器の原理と類似している。すなわち、何らかの爆発性物質あるいは急速に燃焼する物質の急速な燃焼によって動力を得るのである。弾丸は、火薬の装填物を点火した際に発生するガスの圧力によって銃身から押し出される。ガスエンジンのピストンあるいは可動部品は、火薬の燃焼によって生じる同様のガス膨張によって、シリンダーの上部（閉鎖端）からクランク端へと駆動される。銃を発射する際の最初の動作、あるいは
ガスエンジンのシリンダー内で爆発を発生させるための最初の動作は、燃焼空間に可燃性物質を充満させることである。これはピストンの下降動作によって行われ、この過程で吸気バルブが開き、ガス状の燃料がシリンダー内部に導入される。この動作は図5のAに示されている。第二の動作は、このガスを圧縮することであり、これは図5のBに示されているようにピストンの上昇動作によって行われる。圧縮動作の最上点に達すると、ガスに点火され、ピストンは図6に示されているようにシリンダーの開放端方向へと押し下げられる。
第四の動作である排気動作は、図6のDに示されているようにピストンが上昇方向に復帰する過程で行われ、この際に排気バルブが開き、燃焼済みのガスがシリンダーから排出される。ピストンが排気動作の最上点に達するとすぐに、動力行程中にフライホイールのリムに蓄えられたエネルギーがこの部材の回転を継続させ、ピストンが再び下降動作を開始すると、吸気バルブが開いて新鮮なガスが導入され、一連の動作が繰り返される。
[図版: 図6――4サイクルエンジンにおけるピストンの第二・第三動作の概略図]

[図版: 図7――L型ヘッド式水冷ガソリンエンジンのシリンダー断面図。4サイクル動作中のピストン運動を示す]

図7の図版は、L型ヘッド方式の水冷シリンダーエンジンにおいて、各動作サイクルがどのように行われるかを示している。AとCの断面は吸気バルブを、BとDの断面は排気バルブをそれぞれ通過する位置で撮影されている。

2サイクルエンジンは異なる原理で動作する。その理由は、2サイクルエンジンでは
ピストンの燃焼室側端部のみが有用な仕事を行うのに対し、4サイクルエンジンではピストンの上下両部分が2サイクルエンジンの動作に必要な機能を果たす必要があるからである。4サイクルエンジンのようにガスが直接シリンダー内に吸入されるのではなく、まずエンジンのベース部分に吸入され、シリンダー作動端に送られる前に予備圧縮を受ける。図8の図版は、2ポート式2サイクルエンジンの動作原理を明確に示している。図Aでは、ピストンが以下のように位置しているのが確認できる：
ストロークの最上点に達し、ピストン上部のガスは点火に備えて圧縮されている一方、エンジンベース部の吸気作用により自動バルブが開き、キャブレターからクランクケースへ混合気が吸入される。ピストンがストロークの最上点に達すると、圧縮されたガスに点火が行われ、ピストンはパワーストロークで下降し、エンジンベース部のガスをさらに圧縮する。

[図版: 図8 – 2ポート式2サイクルエンジンの動作原理を示す]

ピストン上部が排気ポートを開放すると、燃焼したガスが
圧力によって排出される。ピストンが下降すると、排気ポートと対向する吸気ポートが開き、新鮮なガスがエンジンベース部からシリンダーへ通じる移送通路を経由してバイパスする。吸気ポートと排気ポートが完全に開放された状態は、図8のC部分で明確に示されている。ピストン上部の偏向板は、流入する新鮮なガスをシリンダー上部へ導くとともに、ガス流の主要部分が開放された排気ポートから流出するのを防止する。次の上昇ストローク時、シリンダー内のガスは
圧縮され、吸気バルブが開く（図A参照）ことで、新鮮な混合気がエンジンベース部へ流入することが可能となる。

【図版：図9――三ポート・二行程エンジンの作動原理】

三ポート・二サイクルエンジンの作動原理は、先に説明した原理と実質的に同一である。唯一の相違点は、ガスがシリンダー壁面の第三ポートからクランクケースに導入される点であり、このポートはピストンが上死点に達する際に露出する。三ポート形式の作動メカニズムは、図9に示された図式を詳細に検討することで容易に理解できる。二ポート形式と三ポート形式を組み合わせたエンジンが開発され、さらに作動効率を向上させるための各種改良が加えられている。

二サイクルエンジンと四サイクルエンジンの種類について

爆発機関の発展初期段階において、エンジンの作動サイクルに関して二つの主要なタイプが確立された。二サイクル原理の完成に向けた初期の試みは、長年にわたり四サイクルタイプへの関心の高まりによって停滞していた。しかし、イギリスのダグラス・クラーク氏が二サイクルエンジンの原理が持つ簡潔さと動力性能の可能性を実証したことで、この原理が広く受け入れられるようになった。これにより設計面での即時的な改良が進み、アメリカ合衆国ではさらなる発展を遂げた。現在では、特定の用途においてこのエンジンは、1862年にボー・ド・ロシャによって実証された従来のライバルである四サイクルエンジン（オットー型）と同等の動力源としての価値を確立している。

熱力学的観点から見ると、両タイプの燃焼方法は同等であり、圧縮工程においては四サイクルタイプがわずかに有利となる場合がある。これは燃料の純度にも関係する。二サイクルエンジンのシリンダー容積は単位出力当たりはるかに小さく、それに伴ってシリンダー周囲の表面積は単位体積当たり大きくなる。このため、圧縮工程ではジャケット水によってより多くの熱が除去され、この高い圧縮比が得られることで、膨張工程で失われる圧縮効率の向上が図られるのである。
以上の考察から、二サイクルエンジンでは圧縮開始時の燃料温度が低く圧力が高いこと、燃料重量が重く圧縮比が高いこと、そしてこれらの要素が相まって熱効率が向上することが確実に言える。同じ出力に対する二サイクルエンジンの小型シリンダーは、他のタイプに比べて衝撃当たりの摩擦面が少ない。ただし、クランク室圧力がある程度、四サイクルタイプの摩擦を相殺する場合もある。二サイクルタイプの最も大きな利点は、軽量なフライホイールとバルブおよびバルブ機構の不在にあり、これにより構造が最も簡素化され、出力重量比が最も軽量となる。しかしながら、より大きな出力ユニットにおいては、四サイクルタイプがその効率性と耐久性において常に標準を維持し続けることは疑いない。
燃料の分布と、クリアランススペース内の前回の爆発残渣との混合度合いについては、両タイプの爆発エンジンにおいて議論の対象となっており、結果は必ずしも明確ではない。図10のAでは、二サイクルエンジンにおける新燃料の分布について理論上の考察を示し、図10のBでは、ピストンが圧縮行程を開始する際の混合気の分布状況の可能性を示している。矢印は、重要な瞬間における新燃料と燃焼ガスの流れの方向を示している。

[図版: 図10―二サイクルシリンダーと四サイクルシリンダーの排気行程および吸気行程における作用を比較した図]

図10のCでは、四サイクルエンジンのピストンストローク全体にわたる燃焼生成物の完全な掃気状態を示しており、クリアランススペースの容積のみが残り、新燃料と混合する状態となっている。図Dでは、新燃料が点火装置を通過する際の流れ方を示しており、これにより点火装置を冷却状態に保ち、スパーク装置の端子が過度に加熱されることによる早期着火の可能性を回避している。このように、純粋な混合気で点火装置を覆うことで、着火は燃料全体に可能な限り最速の速度で伝播する。これは、サイドバルブ式燃焼室とバルブ室内に配置された点火装置を備えた高速エンジンにおいて、最も望ましい状態である。
ガスエンジンおよびガソリンエンジンの理論

燃焼による熱膨張で動力を生み出す要素を制御する法則は、適切に理解されれば、各種爆発エンジンにおける動力発生装置としての価値に関する計算問題となる。爆発エンジンにおける動力要素の加熱方法は、他の種類の熱機関と比較して温度利用範囲を大幅に拡大する。これにより、熱空気機関、さらには蒸気機関における多くの実用的な問題を解決することが可能となる。爆発エンジンでは、対流によって膨張効果を生み出すための熱伝達という課題が、動力要素そのものの中で必要な熱を発生させ、その有用な仕事が行われる瞬間に供給するという方法によって解消される。空気の熱伝導率が低いことは、熱空気エンジンの実用化における最大の障害であった。一方、内燃機関の開発においては、これがむしろ経済性と実用性の源泉となっているのである。
空気、ガス、ガソリンおよび石油系燃料の蒸気が単独あるいは混合した状態で示す作用は、温度変化に対してほぼ同等の比率で影響を受ける。しかし、密閉空間内で燃焼を引き起こす要素を相互に交換する場合、その効果には顕著な差異が生じる。空気中の酸素、ガス中の水素および炭素、あるいはガソリンまたは石油系燃料の蒸気は、燃焼によって空気の窒素を膨張させる熱を生成する要素である。さらに、空気中の酸素とガス中の水素が結合して生成される水蒸気や、ガス中の炭素と空気の酸素の一部が結合して形成される一酸化炭素および二酸化炭素ガスも含まれる。空気とガス、あるいは空気と蒸気の様々な混合比、および前の燃焼サイクルでシリンダー内に残留した燃焼生成物の割合が、それらの燃焼と膨張力によって得られる圧力量を推定する際に考慮すべき要素となる。
初期のガスエンジンの形態

爆発式モーターの作動原理は、主に以下の3つのタイプに分類できる：

1. 圧縮を伴わずに一定体積で点火するタイプ（ルノアール式、ウゴン式など、現在では燃料効率が悪く実用的でないとされて廃れた方式）
2. 圧縮を伴う一定圧力下で点火するタイプ（シモン式やブレイトン式エンジンなど、ポンプで供給された燃料が受信機に蓄えられ、モーターシリンダーに導入されながら燃焼する方式）
3. 可変圧縮を伴う一定体積で点火するタイプ（後に登場した2サイクルおよび4サイクルエンジンで、吸気時の圧縮が2サイクル型では制限され、4サイクル型ではシリンダー内のクリアランススペースの比率に応じて可変となる方式）
   この原理を採用した爆発式モーターは、最も高い効率を発揮する。

爆発瞬間における強烈な光とそれに付随する熱現象については、イギリスのダグラス・クラークが行った実験で確認されており、この発光現象はストローク全体にわたって持続する。ただし、4サイクルエンジンの場合、この白熱状態は動作時間の4分の1しか持続しない。したがって、この時間間隔と気体の非伝導性を考慮すると、比較的低温のシリンダー壁面内で高温燃焼現象が発生するという現象は、実際に実現可能な技術的可能性であると言える。

等温法則

ボイル、ゲイ＝リュサックらによって古くから提唱されてきた、力と熱による気体の膨張・圧縮、および閉じ込められた状態における気体の圧力と温度の変化に関する自然法則は、単一気体、混合気体、あるいは複合気体を問わず、すべての気体に実際に適用可能であることが認められている。

ボイルが定式化した法則は、温度変化を伴わない気体の圧縮・膨張にのみ適用され、以下のように表現される：

「気体の温度を一定に保った場合、その圧力または弾性力は気体が占める体積に反比例して変化する」

この関係はP×V=Cという数式で表される（ここでPは圧力、Vは体積、Cは定数）。したがって、C/P=VおよびC/V=Pという関係式が導かれる。

このように、温度変化を伴わずに一定体積の気体を膨張または圧縮する際の圧力変化によって描かれる曲線は、等温曲線と呼ばれる。この曲線において、気体の体積と圧力の積は膨張時には一定値を保ち、逆に圧縮時には圧力を体積で除した値が一定値となる。

しかしながら、気体の圧縮・膨張には機械的な力、あるいは化学的な熱の付与・除去による作用、あるいは対流による作用が必要となるため、第二の条件が関与してくる。この点について、ゲイ＝リュサックは以下の条件下で熱力学の法則として定式化した：自由ピストンで支持された一定体積の気体は、熱の付与によって膨張し、熱の除去によって収縮する。この際、気体の体積変化は、温度が摂氏1度変化するごとにシリンダー体積の1/273分、華氏1度変化するごとに体積の1/492分に相当する自由ピストンの移動量を引き起こす。固定ピストン（一定体積）の場合、圧力は温度が摂氏1度変化するごとに圧力の1/273分、華氏1度変化するごとに圧力の1/492分に相当する割合で増減する。これは、機械的等価の法則の自然な帰結であり、自然界において何も失われることも無駄になることもない、という原理から必然的に導かれるものである。気体に付与または除去されるすべての熱は、熱として、あるいは他の形態のエネルギーに変換された等価物として、必ず説明されなければならない。気体の熱膨張によってシリンダー内を移動するピストンの場合、気体の膨張に消費されたすべての熱は仕事に変換される。この場合、シリンダーによる吸収または放射によってバランスが保たれなければならない。

この理論は、熱の除去による気体の冷却、あるいはピストンの運動に伴う膨張による冷却の場合にも等しく適用される。これらの膨張・収縮に伴う熱分率の分母は、水の凝固点以下の絶対零度を表し、-273℃または-492.66℃（=-460.66°F）として読み取られる。これらは、ガスエンジンにおける気体の熱膨張を計算する際の基準点となる。ボイルの法則（気体の第一法則）によれば、気体の特性とその変化として考慮すべきものは体積と圧力の二つのみである。一方、ゲイ＝リュサックの法則（気体の第二法則）では、絶対零度から操作が行われる温度までの絶対温度の値が第三の特性として追加される。これが「断熱法則」である。
絶対零度温度からの体積・圧力・熱の三つの状態量の変化比率には一定の関係があり、具体的には、体積に圧力を乗じた値を絶対温度で除した値が、それぞれの温度変化に対する膨張率と等しくなる。ピストンと指示器を備えたシリンダーに空気を満たした場合、ピストンをゆっくりと往復運動させると、空気は圧縮と膨張を繰り返し、指示器のペン先はカード上に線を描く。この線は、シリンダー内で発生した圧力と体積の変化を記録するものである。もしピストンに漏れが全くなく、空気の温度が完全に一定に保たれていると仮定するならば、このように描かれた線は「等温線」と呼ばれ、ボイルの法則によれば、任意の点における圧力と体積の積は常に一定値となる。
pv = 定数

しかしながら、ピストンを非常に高速で動かす場合、空気は一定温度を維持できず、仕事が空気に加えられることで温度が上昇する。この場合、熱は伝導によって逃げる時間がない。もしいかなる原因による熱損失も生じないならば、指示器のペン先はこの線を繰り返し描き続けることになり、膨張による冷却作用が圧縮による加熱作用と正確に釣り合うことになる。これは熱伝達が全く起こらない線であり、それゆえ「断熱線」として知られている。

[図: 図11 – 等温線と断熱線の図示]

摂氏1度あたり体積の1/273倍膨張する気体の温度上昇は、小数点以下3桁目まで0.00366に相当する。これは摂氏温度単位における膨張係数である。任意の気体の体積に対して、この係数に温度変化の度数を掛け合わせることで膨張量を計算できる。逆に、この計算過程を逆にたどることで、獲得した熱量を近似的に求めすることも可能である。ただし、これらの方法は厳密には絶対数学的公式とは一致しない。なぜなら、乾燥気体の膨張量の増分には微小な増加が見られるほか、大気中の水分や爆発エンジンの燃焼室で水素と酸素が結合して生じる水蒸気による膨張量の増分にもわずかな差異が生じるためである。
温度計算について

華氏温度スケールにおける膨張率は、水の凍結点（32度）以下の絶対温度を摂氏温度スケールと対応させるために導出される。したがって、1/492.66 = 0.0020297が、華氏温度スケールにおいて32度から1度上昇するごとの膨張率となる。具体例を挙げると、一定体積の空気または気体の温度を、例えば60度から2000度Fに上昇させた場合、温度上昇量は1940度となる。この場合の比率は1/520.66 = 0.0019206となる。この公式を用いて計算すると：
膨張率 × 上昇後の温度 × 初期圧力 = ゲージ圧力
となる。具体的には：0.0019206 × 1940度 × 14.7 = 54.77ポンドとなる。

別の公式を用いると、便利な比率として（絶対圧力）/（絶対温度）または14.7/520.66 = 0.028233が得られる。その後、前述と同様に温度差を用いて計算すると：0.028233 × 1940度 = 54.77ポンドの圧力となる。

さらに別の公式では、高温時における比熱による微小な増加分を無視する：

  大気圧 × 絶対温度 + 上昇後の温度

I. ——————————————————– =
絶対温度 + 初期温度

上昇後の温度による絶対圧力を求め、ここから大気圧を差し引くことでゲージ圧力が得られる。前述の例を用いると：（14.7 × 460.66度 + 2000度）/（460.66 + 60度）= 69.47 – 14.7 = 54.77ポンドがゲージ圧力となる。ここで460.66度は華氏0度における絶対温度である。

与えられた熱量の増加量から気体の膨張体積を求める場合、近似的な公式として以下が用いられる：

  体積 × 絶対温度 + 上昇後の温度

II. —————————————— =
絶対温度 + 初期温度

加熱された体積。この公式を前述の例に適用すると、数値は次のように求められる：

    460.66度 + 2000度

I. × ————————- = 4.72604体積
460.66 + 60度

この最終項から、ゲージ圧力は以下のように算出できる：

III. 4.72604 × 14.7 = 69.47ポンド（絶対圧力） – 14.7ポンド（大気圧） = 54.77ポンド（ゲージ圧力）。これは密閉空間内で空気を加熱した場合、あるいは体積を一定に保ったまま60度から2000度Fまで温度上昇させた場合に生じる理論的な圧力である。

絶対圧力に関する熱公式を逆変換することで、大気圧からゲージ圧力までの一定体積条件下での燃焼によって生じる獲得熱量を求める公式が得られる。この公式は例Iから導かれるもので、以下の式で表される：

絶対圧力 × 絶対温度 + 初期温度

---

           初期絶対圧力

= 絶対温度 + 燃焼温度。この式から獲得温度を求めるには、絶対温度を差し引けばいい。

例えば：（69.47 × 460.66 + 60）/14.7 = 2460.66、そして2460.66 – 460.66 = 2000度。これは理論的な燃焼熱に相当する。最終桁の四捨五入により、異なる計算式間で結果にわずかな小数点以下の差異が生じる場合がある。

熱とその仕事

ジュールの熱力学的等価則によれば、熱が空気や気体などの弾性体に付与されるたびに、エネルギーが生成され、空気や気体の膨張によって機械的仕事が生み出される。熱が可動ピストンを備えたシリンダー内で燃焼によって付与される場合、この機械的仕事量は観測されるピストン圧力とピストン移動量によって測定可能な量となる。爆発性物質によって生成される熱、およびシリンダー内に水分として注入された窒素や水蒸気、あるいは空気中の酸素と気体中の水素が結合して生成された水蒸気は、すべて内部燃焼による熱によって膨張する際にエネルギーに寄与する。これに対して、シリンダー壁、ピストン、およびシリンダーヘッドまたはクリアランス壁による熱の吸収は、可動ピストンに作用する力に影響を与える補正条件となる。

実験結果によれば、空気とガス、あるいは炭化水素蒸気の任意の爆発性混合物を点火した場合、発生する圧力は理論上計算される熱の効果から導かれる圧力や、シリンダー内容物の膨張量を測定した結果よりもはるかに低い値となる。現在では、理論的計算が約束する高い効率が実際には達成されないことが広く認識されている。しかしながら、燃焼熱こそが真の駆動力であり、気体や蒸気は単なる媒介物に過ぎず、それらが化学的に結合することで非活性なエネルギー要素を活動的なエネルギーへと変換する役割を担っていることは常に念頭に置く必要がある。燃焼理論は、爆発式モーターの発明者や設計者に大きな期待を抱かせる原動力となってきた。しかし、実際の運用環境における補正要素との複雑な相互作用が、最適な設計開発を遅らせてきた。これまでの10年間で、速度、信頼性、経済性、出力性能といった個々のユニットの開発において大きな進歩が見られたことは事実だが、現時点では、この比較的新しい動力源の分野において、真に最適化された形態や動作原理が確立されたとは言い難い状況である。
完全な混合状態にある燃焼要素の燃焼速度遅延については、測定可能な量を用いた実験的検証によって既に広く知られている。しかし、爆発式エンジンの実際の運用において大きなクリアランス空間が避けられない場合、これらの条件を適用する際の主な課題は、不完全な混合状態や、前回の爆発生成物と新たな混合物の混合が最大限の効果を発揮できない点にある。これにより、点火が不規則になったり断続的になったりする「チャタリング」現象が発生し、指示計カードの膨張線図で観察されるような不鮮明な状態が生じる。ただし、これは指示計内のスプリングの反作用と混同してはならない点に注意する必要がある。

混合気の層形成がシリンダーのクリアランス室で生じるとの主張もあるが、これは空気・ガス・蒸気混合物の激しい噴射による渦流効果を考慮すると、満足のいく説明とは言えない。確かに、2サイクル機関のような高速モーターの1ストローク時間内に完全な混合状態が達成されることはない。4サイクル機関の場合、1分間に1,500回転するエンジンでは、1気筒あたりの噴射と圧縮の全工程がわずか0.04秒で行われる――かつては燃焼要素の完全な混合には短すぎると考えられていたが、現在では数多くの航空機用・自動車用パワープラントの極めて高速な動作条件下においても、この問題は容易に解決可能となっている。
表I：密閉容器内における定容積爆発の特性

=====+================================+======+=======+========+=========
ダイア | ｜温度 |時間 |燃焼時間|計算値
グラム ｜注入混合物 ｜注入量｜爆発量｜圧力計｜温度
図 8. ｜ ｜注入量｜爆発量｜圧力 ｜走行時
—–+——————————–+——+——-+——–+———
a |ガス1容積：空気14容積 ｜64℃ |0.45秒 |40秒 |1,483℃
b |ガス1容積：空気13容積 ｜51℃ |0.31秒 |51.5秒 |1,859℃
c |ガス1容積：空気12容積 ｜51℃ |0.24秒 |60秒 |2,195℃
d |ガス1容積：空気11容積 ｜51℃ |0.17秒 |61秒 |2,228℃
e |ガス1容積：空気9容積 ｜62℃ |0.08秒 |78秒 |2,835℃
f |ガス1容積：空気7容積 ｜62℃ |0.06秒 |87秒 |3,151℃
g |ガス1容積：空気6容積 ｜51℃ |0.04秒 |90秒 |3,257℃
h |ガス1容積：空気5容積 ｜51℃ |0.055秒|91秒 |3,293℃
i |ガス1容積：空気4容積 ｜66℃ |0.16秒 |80秒 |2,871℃
—–+——————————–+——+——-+——–+———

両表の爆発時間とそれに対応する圧力を比較すると、ガス1容積に対して空気6容積の混合比が最も効果的であり、ガスエンジンにおいて最高の平均圧力が得られることがわかる。可燃性ガスと空気の相対比率には限界があり、これはガス中の水素含有量によって若干変動する。一般的な石炭ガスの場合、ガス1容積に対して空気15容積が非爆発性範囲の上限であり、下限ではガス1容積に対して空気2容積が非爆発性となる。ガソリン蒸気の場合、爆発効果はガス1容積に対して空気16容積で終了し、蒸気と空気の等容積飽和混合物は爆発しないが、最も強力な爆発効果はガス1容積に対して空気9容積の混合比で得られる。キャブレターから供給されるガソリンと空気の混合物を使用する場合、最良の効果は飽和空気1容積に対して自由空気8容積の混合比で得られる。

表II―熱単位密度660単位/立方フィートの可燃性ガス1容積と各種空気比率との混合物の特性および爆発温度

[A] 空気とガスの容積比
[B] 混合物1立方フィート当たりの重量（ポンド）
[C] 比熱（単位：1ポンドを1度華氏上昇させるのに必要な熱量）
一定圧力条件下
[D] 比熱（単位：1ポンドを1度華氏上昇させるのに必要な熱量）
一定体積条件下
[E] 1立方フィートの混合物を1度華氏上昇させるのに必要な熱量
[F] 燃焼によって放出される熱量単位
[G] 列6/5の比率
[H] 通常の燃焼効率
[I] 一定体積条件下における爆発時の通常の温度上昇値

=======+========+======+======+========+======+=======+=====+=====
[A] | [B] | [C] | [D] | [E] | [F] | [G] | [H] | [I]
——-+——–+——+——+——–+——+——-+—–+—–
6:1 | .074195| .2668| .1913| .014189| 94.28| 6644.6| .465| 3090
7:1 | .075012| .2628| .1882| .014116| 82.0 | 5844.4| .518| 3027
8:1 | .075647| .2598| .1858| .014059| 73.33| 5216.1| .543| 2832
9:1 | .076155| .2575| .1846| .014013| 66.0 | 4709.9| .560| 2637
10:1 | .076571| .2555| .1825| .013976| 60.0 | 4293.0| .575| 2468
11:1 | .076917| .2540| .1813| .013945| 55.0 | 3944.0| .585| 2307
12:1 | .077211| .2526| .1803| .013922| 50.77| 3646.7| .580| 2115
——-+——–+——+——+——–+——+——-+—–+—–

第2列に示されたガスと空気の混合物1立方フィートの重量は、以下の方法で算出する：
① 空気の体積数にその重量（0.0807ポンド/立方フィート）を乗じた値を加算し、
② 重量0.035ポンド/立方フィートのガス1立方フィートの重量を加え、
③ これらの合計を全体積数で除算する。例えば、表の最初の行では、6×0.0807=0.5192/7=0.074195となる。同様の計算を他の混合物や異なる比重量を持つ他のガスについても適用できる。
第6列に示された混合物の燃焼によって発生する熱エネルギー単位は、ガス1立方フィートに含まれる総熱エネルギー単位を混合物の全割合（表の最初の行では660/7=94.28）で除算して求める。第5列は、第2列に記載された混合物1立方フィートの重量に、定容熱容量（第4列）を乗じて算出する。第6列÷第5列=第7列の値は、総熱比を示す。第8列には、この総熱比に基づく標準的な燃焼効率が示されている。第7列×第8列の計算結果は、第9列に記載された純粋な混合物の絶対温度上昇値となる。

爆発機関のシリンダー内で理論的に予測される熱発生量と実際の発生量、およびそれに伴う圧力差の不一致を解明するため、これまで数多くの実験が行われてきた。この問題に関しては、燃焼要素の解離可能性や、燃焼・非燃焼要素の比熱増加、さらには熱の吸収・放射現象などについて多くの議論がなされてきた。しかし現時点に至るまで、シリンダー壁内部で実際に何が起こっているのかについて、満足のいく結論は得られていない。
解離現象についてはほとんど解明されておらず、この現象を説明するための理論も曖昧なものに過ぎない。ただし、高温に加熱された燃料に蒸気を接触させることで水やその他の生成ガスが生成される現象から明らかなように、水素と酸素、あるいは二酸化炭素と酸素といった純粋なガスの最大爆発混合物は、燃焼によって化合物（水または炭酸ガス）へと変化する際に体積が3分の1に収縮することが知られている。しかしながら、エンジンのシリンダー内における爆発混合物の場合、結合要素はシリンダー内容物全体に対してごくわずかな割合を占めるに過ぎないため、その体積収縮量はシリンダー容積の3％を超えることはない。この事実だけでは、理論的予測と実際の効果との間に見られる大きな熱エネルギー差と圧力差を説明し得るものではない。

熱を動力に変換する技術

熱機関における熱の利用は、科学者や技術者にとって長年にわたる研究課題であり、実験的探求の対象となってきた。これは、実験的研究から導き出された経験則によって測定される熱の理論的値に可能な限り近い、熱機関の最適な実用条件と構造を追求するためである。蒸気機関の場合、燃料によって生成される全動力のうち、わずか12～18％しか回収できないことが判明している。総熱エネルギーの約25％は煙突から失われ、その唯一の用途は火室への通風を作り出すことに限られる。残りの約60％は排気ガスとして排出されるか、放射によって失われる。蒸気動力の最大限の利用効率に関するこの問題は、ほぼ解決の限界に達していると言える。
内部燃焼機関による動力発生システムは実用面では比較的新しい技術であり、現在も繰り返し行われる試験と細部の改良を通じて、ようやく明確な形を整えつつある。これにより、蒸気機関の競合動力源として期待される性能について、ある程度の信頼性のあるデータが得られるようになってきた。小出力用途においては、ガスエンジン、ガソリンエンジン、石油エンジンが急速に発展しており、高価なメンテナンスを必要とせず、常に安全で、濃縮燃料を輸送可能なあらゆる場所で使用可能であり、粗燃料や水の継続的な取り扱いが不要であるという、製造・産業分野の多様なニーズを次々と満たしつつある。

最良の動力効率を得るための要件

ガスエンジンにおける熱利用の効率性は、主に燃焼過程に関与する生成物がピストン運動とどのように関連して分布するかによって決まる。爆発式エンジン理論の第一人者によるこの研究は、後年これらのエンジンが経済性と実用性の要求を満たすための最適条件が実現されることを予見するものであった。1862年という早い時期に、ボー・ド・ロシャはこの新たな動力源について、経済性と最良の性能を実現する運用の基本要件として4点を挙げている。1. 可能な限り大きなシリンダー容積と最小限の冷却面面積2. 可能な限り速い膨張速度。したがって、高回転速度_3. 可能な限り大きな膨張量。ロングストローク4. 膨張開始時の可能な限り高い圧力。高圧縮比_

第三章

内燃機関の効率性―効率性を測る各種指標―温度と圧力―効率性を支配する要因―壁冷却による損失―指示線図の有用性―爆発式エンジンにおける圧縮―圧縮を制限する要因―熱損失と非効率の原因―冷却水への熱損失

内燃機関の効率性

効率性の計算は、シリンダー内の燃焼に関する理論的かつ未知の条件（クリアランス比とシリンダー容積の比率、前回の燃焼行程で残存する燃焼生成物の不確定な状態、壁温度など）を考慮した複雑な数式によって行われる。しかしこれらの数値は、あくまで数学的な可能性の検討としての価値しかなく、実際の商業用ガスエンジンあるいはガソリンエンジンの真の効率性は、所定のコストで必要とされるガスまたは液体の体積、および1時間あたりの実際のブレーキ馬力によって決定される。この場合、指示線図によって、バルブ機構と点火システムの機械的動作が可能な限り完全であること、ならびにクリアランス比・空間・シリンダー容積の比率が満足のいく最終圧力と圧縮比をもたらしていることが示されなければならない。すなわち、指示線図から算出された動力値とブレーキ馬力の差が、エンジンの摩擦損失に相当するのである。
圧縮式4サイクルエンジンにおいては、圧縮によってガスまたは蒸気と空気の混合がより完全に行われるようになり、燃焼が迅速化し、前述した2サイクルタイプでは達成不可能なはるかに高い圧力が得られる。過去20年間におけるガスエンジンの実用運用において、指示馬力あたりのガス消費量効率は、理論上の熱エネルギーの17％から最大40％へと徐々に向上してきた。この主な要因は、燃焼室の小型化と圧縮比の向上によるもので、実際の運用においては圧縮比が30ポンド/平方インチから100ポンド/平方インチ以上に徐々に増加している。ただし、圧縮には限界があるようで、圧縮比を高めるにつれて効率比は低下する傾向がある。実験によれば、圧縮比38ポンドで33％の理想効率が得られる場合、66ポンドでは40％、88ポンドでは43％まで効率が向上することが確認されている。一方、圧縮比を高めると爆発圧力が増大し、エンジン構造にかかる負荷も大きくなるため、今後の実用においては、超圧縮エンジン（高高度作業用に設計され、125ポンドといった高圧縮比が採用される場合を除く）を除き、40～90ポンドの範囲の圧縮比が維持されると考えられる。

イギリスのダグラス・クラークが行った実験では、ピストンが掃引する空間の0.6倍に相当する燃焼室を使用し、圧縮比38ポンドの条件下でガス消費量は指示馬力1時間あたり24立方フィートであった。圧縮室の空間を0.4倍に縮小し圧縮比を61ポンドに設定した場合、ガス消費量は指示馬力1時間あたり20立方フィートに減少した。さらに圧縮室の空間を0.34倍に縮小し圧縮比を87ポンドに設定した場合、ガス消費量は指示馬力1時間あたり14.8立方フィートまで低下し、実際の効率はそれぞれ17％、21％、25％となった。これらの実験はクロスレー社製の4サイクルエンジンを用いて実施されたものである。
各種効率測定法

熱機関における動力効率は以下の4種類に分類できる：
I. 第一の効率は「完全機関の理論上最大効率」として知られ（指示線図上の線で表される）、次の公式で表現される：（T_{1} – T_{0}）/T_{1}。これは、受信温度＋絶対温度（T_{1}）と初期大気圧温度＋絶対温度（T_{0}）の間で作動する完全サイクルにおける理論上の仕事量を示す。
II. 第二の効率は「実際の熱効率」、すなわち機関が受け取った全熱量に対する仕事に変換された熱量の比率である。これは「指示馬力」を表す。
III. 第三の効率は、第二の「実際の熱効率」と第一の「完全サイクルの理論上最大効率」との比率である。これは内燃機関において熱動力を最大限に活用する度合いを示す指標である。
IV. 第四の効率は「機械的効率」である。これは動力計によって測定された（あるいはブレーキ馬力として計測された）実際の馬力と、指示馬力との比率であり、両者の差は機関摩擦によって失われる動力量に相当する。
爆発式機関の動力材料に関する総合的な熱効率について言えば、良質な照明用ガスを使用する場合、実用効率は25～40％の範囲となる。灯油エンジンでは20～30％、ガソリンエンジンでは20～32％、アセチレンガスでは25～35％、アルコールでは熱価値の20～30％となる。この大きな変動は、シリンダー内における旧気と新気の不完全な混合状態や、漏れの不確実性、燃焼の完全性のばらつきなどに起因すると考えられる。高圧運転を行うディーゼル機関（最大約500ポンドの圧力下）では、36％という効率が達成可能であると報告されている。
[図12：内燃機関で燃焼される燃料のおおよその利用効率を示すグラフ図]

図12のグラフ図は特に有用であり、平均的な設計の機関において、燃焼によって生成された熱がどのように消費されるかを明確に示している。

一般的な原理として、燃焼熱と排気熱の差が大きいほど、仕事に変換される熱量の割合が大きくなり、これは膨張過程における損失のない効率の度合いを表す指標となる。爆発式機関における熱要素とその仕事量を計算するための数学的公式は、その多くが仮定値に依存している。これは、新鮮な燃料混合気が前サイクルの燃焼生成物と混合することや、吸収・放射・漏れなどの要因によって燃焼熱の条件が不確定となるためである。観測された圧力から温度を計算する方法は前述の通りであるが、圧縮式機関の場合、計算の出発点となる必要条件は非常に不確実であり、シリンダー内の燃焼要素の正確な測定値と値からのみ近似的に求め得るものである。

温度と圧力について

シリンダー内の吸入混合気がバルブや摩擦抵抗によって大気圧よりも低下するため、圧縮圧力は通常13ポンド絶対圧を超えることはほとんどない。特に高速機関ではこの傾向が顕著である。以下の表の列3は、列1および2に示されたクリアランス率と比率に対するおおよその絶対圧縮圧力を示しており、列4は大気圧基準のゲージ圧力を示している。列5の温度値は、中速モーターの排気行程後にクリアランス室に残留した燃焼生成物と混合した、6空気：1ガスの新鮮な混合気について、仮定温度560°Fから列3の圧縮によって生じた温度である。この温度は、爆発力として使用されるガスや蒸気の熱単位出力の差異、およびシリンダー冷却効果によって大きく変動する可能性がある。列6には、体積一定条件下における、6空気：1ガスの混合比660熱単位/立方フィートの爆発混合気のおおよその爆発温度が、列2に示されたクリアランス比率の相対値に対して示されている。

表III ― ガス機関のクリアランス比率、おおよその圧縮圧力、爆発温度および爆発時の圧力（660熱単位/立方フィートのガスと、ガス1部：空気6部の混合比の場合）

[A] ピストン容積に対するクリアランス率（％）
[B] 比率（V/V{c}）＝（_P + C 体積）/クリアランス
[C] 13ポンド絶対圧からのおおよその圧縮圧力
[D] おおよそのゲージ圧力
[E] シリンダー内温度560°Fからの圧縮時の絶対温度
[F] 爆発時の絶対温度。ガス：1部、空気：6部
[G] おおよその爆発時圧力（絶対値）
[H] おおよそのゲージ圧力
[I] おおよその爆発温度（華氏）

=====+======+======+=====+======+======+=====+=====+=====
[A] | [B] | [C] | [D] | [E] | [F] | [G] | [H] | [I]
—–+——+——+—–+——+——+—–+—–+—–
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
—–+——+——+—–+——+——+—–+—–+—–
| | ポンド | | °F | °F | ポンド | ポンド | °F
.50 | 3. | 57. | 42. | 822. | 2488 | 169 | 144 | 2027
.444 | 3.25 | 65. | 50. | 846. | 2568 | 197 | 182 | 2107
.40 | 3.50 | 70. | 55. | 868. | 2638 | 212 | 197 | 2177
.363 | 3.75 | 77. | 62. | 889. | 2701 | 234 | 219 | 2240
.333 | 4. | 84. | 69. | 910. | 2751 | 254 | 239 | 2290
.285 | 4.50 | 102. | 88. | 955. | 2842 | 303 | 288 | 2381
.25 | 5. | 114. | 99. | 983. | 2901 | 336 | 321 | 2440
—–+——+——+—–+——+——+—–+—–+—–

経済性を左右する要因

これまでの実験結果から明らかなように、実際の運用において単位有効ブレーキ馬力あたりの最大効率を達成するためには、以下の条件が必要である：

1. 機械的に許容される限り最速で熱を機械的仕事に変換すること。これは高いピストン速度を意味する。
2. 高い初期圧縮比を確保すること。
3. 高温ガスとシリンダー壁の接触時間を可能な限り最短にすること。つまり、短いストロークと高速回転、かつ球状シリンダーヘッドを採用すること。
4. ジャケット水の温度を調整し、実際の出力効率を最大化すること。これは適切な空気冷却面を備えた水タンクまたは水コイルを使用し、エンジンの最も経済的な要求に応じて調整することを意味する。最近の試験結果によれば、ジャケット水は約200°Fで排出することが最適である。
5. 必要な容積に対してクリアランス空間（燃焼室）の壁面面積を可能な限り最小化すること。これにより熱の大量表面への放散による損失を低減し、圧縮熱を促進するための平均壁面温度を高く維持することが可能となる。

壁面冷却における損失

フランスで行われた可変ピストン速度条件下でのガスエンジン効率に関する実験調査において、有用な効果はピストン速度、すなわち均一体積混合気における燃焼ガスの膨張速度とともに増加することが確認された。つまり、一定圧力下での完全燃焼時間の変動と速度による変動は、それぞれの効率面で互いに相殺し合う関係にある。希薄混合気は燃焼速度が遅いため、速度を上げることで燃焼時間と圧力を短縮することができる。
綿密な試験結果から、有用な効果はピストン速度、すなわち燃焼ガスの膨張速度とともに増大するという明確な証拠が得られている。爆発が完全かつ最大圧力に達するまでに必要な時間は、混合気の組成だけでなく、膨張速度にも依存することが明らかとなった。この現象は、毎分500～2,000回転（または毎秒16～64フィートのピストン速度）という高速域で動作する高速モーターを用いた実験によって実証されている。ピストン速度の増加に伴う燃焼速度の向上は、ガスエンジンの設計者にとって極めて重要な意味を持つだけでなく、使用者にとっても重要な指標となる。これは、高速運転に伴う摩耗負荷を軽減するための技術的方向性を示すものであり、同時に振動部品の強度を維持しつつ軽量化を図ることで、高速エンジンのバランス調整を最小限の重量で実現可能とするものである。
欧州および米国で行われた多数の実験により、ウォータージャケットによる過度のシリンダー冷却が効率の著しい低下を招くことが決定的に証明されている。フランスで行われた単気筒エンジンを用いた一連の実験では、ジャケット水の温度を141°Fから165°Fに上昇させることで、ブレーキ馬力当たりのガス消費量を7％削減できることが確認されている。さらに顕著な削減効果は、オットーエンジンを用いた試験において、ジャケット水の温度を61°Fから140°Fに上昇させた場合に認められ、この場合ブレーキ馬力当たりのガス消費量は9.5％減少した。
類似のシリンダー容積は直径の立方に比例して増加する一方、冷間壁の表面積は直径の二乗に比例して変化する。このため、大型シリンダーでは表面積と容積の比率が小型シリンダーよりも小さくなる。これは大型エンジンにおいてより高い効率が得られることを示唆している。多数の実験結果を分析すると、ガスエンジンのシリンダー内では燃焼が段階的に進行することが明らかになっており、圧力上昇速度あるいは発火速度は、混合気の希薄化と圧縮、および膨張速度あるいはピストン速度によって制御されている。燃焼速度はまた、爆発室の寸法と形状にも依存し、燃焼過程における混合気の機械的攪拌によって促進され、さらに発火方式によっても影響を受ける。

指標カードの価値

[図版: 図13 – オットー式4サイクルエンジンの指標カード]

指標カードは、その原理を知らない者にとっては謎めいた存在だが、読み解くことができる者にとっては、あらゆるエンジンの動作状態を示す重要な指標となる。図13に示すような指標カードは、単にピストンの各位置におけるシリンダー内の各種圧力をグラフ化したものである。その長さは、ピストン行程を表す所定の目盛りに対応している。吸気行程中、圧力は大気圧線を下回る。圧縮行程では、体積が減少するにつれて圧力が上昇するため、曲線が徐々に上昇する。点火後、圧力線はほぼ直線的に上昇し、その後爆発行程でピストンが下降するにつれて、圧力は排気バルブの開放点まで徐々に低下する。この時、閉じ込められていたガスが急激に放出されることで圧力が大気圧近くまで低下する。指標カード、あるいは一連の指標カードは、その線の形状から、吸気バルブと吸気通路の正常または異常状態、実際の圧縮曲線、発火時点、爆発圧力、燃焼速度、断熱曲線によって測定される膨張の正常または異常状態、さらには排気バルブ、排気通路、排気管の正常または異常動作状態を常に明確に示すことができる。実際、爆発エンジンの全動作サイクルは、指標カードの線を詳細に分析することによって実践的に研究することが可能である。
[図版: 図14 – ディーゼルエンジンの指標カード]

最も特徴的な指標カードはディーゼルエンジン用のもの（図14）であり、これは内燃機関の設計と動作原理において独自の概念を採用している。従来のエンジンが瞬間的な爆発のために混合気を吸入するのに対し、ディーゼルエンジンでは主に空気を吸入し、燃料の着火点を超える温度に達するまで圧縮する。その後、より高圧で燃料を噴射することで、圧縮過程の一部または燃料が完全に消費されるまで、徐々に自発的な燃焼が進行する。この方式を採用したエンジンは、500～35ポンド/平方インチの圧力範囲で動作し、約7％のクリアランスを確保することで、灯油の全熱エネルギーの36％という高い効率を達成している。

爆発式エンジンにおける圧縮の役割

ガスエンジン、ガソリンエンジン、あるいは油機関において、圧縮が発揮される動力と直接的な関係があることは、長年にわたり経験豊富な技術者の間で認識されてきた。この概念は1862年にM.ボー・ド・ロシャによって提唱され、その後1880年頃に4サイクルエンジン（オットー型）において実用化された。圧縮比は、初期のエンジンではゼロに近かったものが、爆発燃料として使用される各種ガスや蒸気の着火温度の違いに応じて、現在利用可能な最高レベルまで向上してきた。圧縮による早期爆発を防ぐためである。同一気筒容量において出力が向上した主な要因の一つは、燃料の圧縮によるものである。これは、ガスやあらゆる形態の爆発性物質が最も強力な爆発を起こすのは、粒子が互いに最も密接に接触または凝集した状態にある時であり、この場合、化学反応を引き起こすために物質自体が消費するエネルギーが少なくなり、その分より多くのエネルギーが有用な作業として放出されるためである。この原理が最もよく示されるのが火薬の燃焼である。火薬を開放空間で点火すると急速に燃焼するが爆発は起こらず、爆発が生じるのは火薬が密閉された空間や狭い空間に圧縮された場合に限られる。

[図15：ガスエンジンシリンダー内の熱分布図]

圧縮空間が小さい小型エンジン（高圧縮比エンジン）では、燃焼ガスが接触する表面積が、圧縮空間が大きい低圧縮比エンジンと比較してはるかに小さい。高圧縮比エンジンのもう一つの利点は、燃焼空間のクリアランスが小さいため、冷却水の必要量が低圧縮比エンジンに比べて少なくて済む点である。これは温度上昇とそれに伴う圧力上昇がより急速に起こるためである。このため、水ジャケットを通じた熱損失は、高圧縮比エンジンの方が低圧縮比エンジンよりも少なくなる。非圧縮式エンジンの場合、最適な性能はガス16～18部に対して空気100部の混合比で得られたのに対し、圧縮式エンジンではガス7～10部に対して空気100部の爆発性混合比が最適であることが示されている。この結果から、圧縮技術を活用することで、より少ない燃料量でありながら高い熱効率を達成可能であることが明らかである。
実験により、ガスエンジンシリンダー内でガスまたはガソリン蒸気と空気が混合した際の点火によって生じる爆発圧力は、点火前の圧力の約4.5倍に達することが判明している。高圧縮比を実現する上での課題は、圧力が高すぎると燃焼が早期に誘発される危険性があることである。これは圧縮が常に温度上昇を伴うためである。シリンダーが過度に高温になると、炭素の堆積物、突出した電極、あるいはプラグ本体が過熱して発火し、過度の圧縮と前爆発時の高温ガスの混合によって過剰に加熱された燃料混合物を点火してしまう可能性がある。

圧縮比の上限を制限する要因は以下の通りである。

ガソリン蒸気と空気の場合、圧縮比は1平方インチ当たり約90～95ポンド（約62～70キロパスカル）を超えないようにすべきであり、多くのメーカーは65～70ポンド（約45～52キロパスカル）以下に抑えている。天然ガスの場合、圧縮圧力は1平方インチ当たり85～100ポンド（約57～73キロパスカル）まで容易に設定可能である。低カロリーガス（製鉄所の高炉ガスや生産者ガスなど）の場合、圧縮比は140～190ポンド（約93～130キロパスカル）まで高めることが可能である。実際、これらのガスで高圧縮比を実現できることが、ガスエンジン用途への採用が成功した主な要因の一つとなっている。灯油噴射式エンジンでは、1平方インチ当たり250ポンド（約172キロパスカル）という高圧縮比が採用され、顕著な燃費向上効果が確認されている。しかし、吸気弁やピストン、シリンダーの摩耗によって圧縮比と爆発圧力が低下し、燃料の漏れが生じることで、出力低下や燃料消費量の増加といった問題が頻繁に発生しており、今後もこうした問題が続くことは避けられないだろう。弁の動作調整不良も出力低下の原因となり得る。これは吸気弁の閉動作の遅れや、排気弁の開動作が早すぎる場合などに生じる現象である。
爆発圧力は、燃料のエネルギー値や空気混合比の違いに応じて、圧縮圧力に対して大幅に変動する。したがって、良質な照明用ガスの場合、爆発圧力は圧縮圧力の2.5～4倍程度となる。天然ガスでは3～4.5倍、ガソリンでは3～5倍、生産者ガスでは2～3倍、灯油噴射式エンジンでは3～6倍の範囲となる。

圧縮温度については、爆発混合物の既知の標準温度から容易に計算可能であることが広く知られている。しかしながら、これらの温度は以下の要因の影響を受けやすい：
・前の爆発でシリンダー内に残留したガスの不確定な温度
・シリンダー壁の温度
・装薬の相対体積（満量か不足か）
これらの要因はあまりにも変動が大きいため、いかなる計算も信頼性のある結果や実用的な値を得ることは困難である。

既知の標準温度から算出される理論的な圧縮温度については、以下の表に圧縮圧力に対する温度上昇値をまとめた：

表IV. — 標準温度60°Fにおける圧縮温度

===============================+==============================
100ポンドゲージ 484°F | 60ポンドゲージ 373°F
90ポンドゲージ 459°F | 50ポンドゲージ 339°F
80ポンドゲージ 433°F | 40ポンドゲージ 301°F
70ポンドゲージ 404°F | 30ポンドゲージ 258°F
——————————-+——————————

圧縮圧力を算出するためのチャート

ガソリンエンジンのシリンダーにおける圧縮圧力を、圧縮空間の体積と全シリンダー体積の比率に応じて正確に算出するための非常に有用なチャート（図16）がP. S. タイスによって作成され、『チルトン自動車ディレクトリ』において考案者自身によって以下のように説明されている。

[図版: 図16 — 圧縮体積と圧力の関係を示すチャート]

ガソリンエンジンのシリンダーにおいて、圧縮圧力がどの程度になるかを、圧縮空間の体積と全シリンダー体積、あるいはピストンが掃引する体積との関係を既知の条件として、即座に正確に把握できる便利な手段を手元に用意しておくことは、多くの場合望ましいことである。図16の曲線はそのような手段として提供される。これは20台以上の最新型自動車エンジンから収集された経験的データに基づいており、実際の使用環境で得られた結果と見なして差し支えないものである。設計者は通常、以下の式から得られる体積値を用いて圧縮圧力の値を求める。

P_{2} = P_{1} (V_{1}/V_{2})^{1.4} 1

これは空気の断熱圧縮に関する式である。式（1）は形式的には正しいものの、実際の結果としては大幅に過大評価されてしまう。これはほぼすべての設計者が経験的に知っている事実である。問題の本質は、圧縮ガスとシリンダー壁間の熱交換、ガソリン蒸気の比熱比が小さいことによる指数（1.4）の低下、および未気化状態でシリンダー内に侵入する燃料から圧縮ガスへの熱移動にある。さらに、ピストンからの漏れは常に存在し、式（1）の形式を維持する場合、このことも指数の値を低下させる要因となる。多くのエンジンでの経験から、圧縮圧力がシリンダー内で最大値を示すのは、通常エンジン回転数の中速域において極めて短い範囲に限られることが明らかになっている。また、圧縮圧力が最大値を示す回転数においては、圧縮ストローク開始時の初期圧力が大気圧より0.5～0.9ポンド低いことも確認されている。この後者の損失値は、より小さい値よりも頻繁に観測されることから、圧縮圧力は絶対的に13.9ポンド/平方インチの初期圧力から開始することがわかる。

実験結果によれば、指数を1.4ではなく1.26とした場合、この式は圧縮ガス中のすべての熱損失を包含し、混合気の比熱比の変化、および良好な状態のリングを備えた平均的なエンジンにおけるすべてのピストン漏れを補正することができる。以上の知見と、その使用結果を踏まえ、以下の曲線を提案する――P_{2}の値は以下の式によって求められる：

P_{2} = 13.8 (V_{1}/V_{2})^{1.26}

この曲線を使用する際には、圧力は絶対値であることに留意する必要がある。例えば、ゲージ圧力75ポンドの条件下におけるシリンダーの体積関係を求めたい場合、所望のゲージ圧力14.7ポンドに大気圧を加えると（14.7 + 75 = 89.7ポンド）絶対圧力が得られる。この圧力値を縦軸の目盛り上にプロットし、水平方向に曲線まで移動した後、垂直方向に横軸の目盛りまで下降する。ここで、燃焼室の体積とシリンダー全体の体積比が得られる。この値は、燃焼室の体積とピストン掃引体積の合計に等しい。上記の例では、ゲージ圧力75ポンドにおける燃焼室の体積は、シリンダー全体の体積の0.225倍、すなわち0.225 / 0.775 = 0.2905倍のピストン掃引体積に相当する。逆に、体積比が既知であれば、横軸の目盛りから垂直方向に曲線まで進み、さらに水平方向に縦軸の目盛りまで移動することで、直接的に圧縮圧力を読み取ることができる。

爆発機関における熱損失と非効率の原因

内燃機関の実際の運転において、爆発要素の計算値から得られる理論効果との間に生じる差異は、技術者が損失の発生箇所を特定し、損失要因を除去して効率を段階的に完全サイクルの理論効率に対する合理的な割合まで向上させるための設計手法を確立する上で、おそらく最も深刻な課題となっている。

密閉シリンダー内における化学元素の燃焼状態に関する権威ある研究者は、膨張曲線の下降時に観測される温度変動や、熱の抑制あるいは遅延した発生現象について、完全にシリンダー壁面の冷却作用によるものであると説明している。この説によれば、これまでガス機関のシリンダー内で謎とされてきた現象のほぼすべてがこの要因に起因するという。一方、他の研究者は、理論上の燃焼温度とガス機関の実際の運転温度との間に見られる大きな差異について、燃焼性物質の総熱エネルギーの半分以上が失われていることの原因として、極めて高温下における燃焼元素の解離現象と、シリンダー内での膨張に伴う再結合現象を挙げている。この説明は、指標カード上に見られる連続燃焼の仮定や、膨張線の追加的な非断熱曲線を合理的に説明するものである。
[図版: 図17 – トンプソン式指標装置：圧縮圧力と爆発圧力の値を測定し、チャートに記録するための計測機器]

シリンダー壁面、ピストン、およびクリアランススペースからの熱損失量は、壁面面積と体積の比率に関して、凹型ピストンヘッドと球状シリンダーヘッドにおいて漸次的に最小値に達している。これは、吸気通路と排気通路における可能な限り最小の空間配置によって実現されている。単位直径の半分の長さを持つ円筒形のクリアランススペースまたは燃焼室の場合、壁面面積は3.1416平方単位に等しく、その体積は0.3927立方単位に過ぎない。一方、同じ壁面面積を持つ球状形状の場合、その体積は0.5236立方単位となる。爆発瞬間において、壁面面積が等しい場合、球状形状では円筒形に比べて体積が33-1/3%増加することが容易に理解できる。この時、可能な限り最大量の熱を発生させ、それに伴ってピストン運動による最大圧力を得ることが望ましいのである。
[図版: 図18 – 球状燃焼室]

[図版: 図19 – 拡大図版：燃焼室]

球状形状は機械的な制約からストローク全体にわたって維持することはできない。したがって、燃焼・膨張行程において壁面からの熱損失を最小限に抑えるためには、シリンダー容積のピストンストローク比率を、球状燃焼室形状と対応させる必要がある。図18と図19は、この概念を図解したものであり、燃焼要素の特性に応じて、シリンダーストロークと燃焼室の相対的な体積をどのように調整すべきかを示している。

凹型ピストンヘッドは、爆発的燃焼時におけるクリアランス容積と壁面面積の関係において経済的利点があるものの、その凹面形状によって表面積が増加し、熱吸収能力が高まることが明らかである。ただし、ピストンを冷却するための機構は、シリンダー壁面との接触と、往復運動に伴う背面のわずかな空気冷却に限られている。このような理由から、凹型ピストンヘッドは一般的に採用されておらず、図19に示すような凹型シリンダーヘッドと平型ピストンヘッドを組み合わせた構造が、航空機用エンジンの最新かつ最も優れた設計手法となっている。
[図版: 図20 – メルセデス航空用エンジンのシリンダー断面図。約球状の燃焼室と凹型ピストンヘッドを示す]

ここで述べた原理を、これまでに設計された中で最も効率的な航空機用エンジンの一つであるメルセデスエンジンに実際に適用した例が、図20に明確に示されている。

冷却水への熱損失について

燃焼室およびシリンダー壁面の平均温度は、循環水の温度によって示されるが、この値はガスタービンエンジンの経済性において重要な要素であることが判明している。英国のガスエンジン実用技術の権威であるダグラス・クラークは、所定の出力を得るために必要なガス量の10％が、シリンダージャケットから排出される水が沸点付近の温度となるように冷却水を使用すれば節約できることを発見し、さらに高い温度の循環水も経済性向上の手段として利用可能であるとの見解を示している。これは航空機用エンジンの場合、ラジエーターの空冷面を調整して入口水を沸点のやや下に維持し、ポンプ圧力によって生じる高速循環によって、シリンダージャケットからの水を沸点より数度高い状態で循環させることで実用化が可能である。自動車用エンジンで採用されている熱移動冷却システムは、冷却がより積極的な他のエンジン系と比較して、より有利な温度条件下で動作している。
循環水がシリンダーから奪う熱量が一定である場合、水ジャケットの入口温度と出口温度の差は可能な限り小さくあるべきである。この水循環の条件により、シリンダーの全部位にわたってより均一な温度分布が実現される。一方、例えば60°F（約15.5℃）の冷水を供給し、その流量が遅すぎて排出水が沸点付近の温度で流れ出るような場合、シリンダーの底部と上部の間で温度差が大きく生じ、ガス燃料やその他の燃料、さらには水の使用量においても経済性の損失を招くことになる。これは測定によって得られた結果である。
以上の損失要因と非効率性に関する考察から明らかなように、現在の自動車用エンジンの設計と構造は、その循環動作において未だ理想的な完成度には達していない。設計面では段階的な改良が重ねられてきたものの、その多くは設計者の単なる独創性の満足や、他者とは異なる独自の構造を確立したいという欲求を満たす以上の実質的な改善効果を持たないものであった。こうした努力はやがて、各種類の燃料に対して最適な設計を施したエンジンの開発につながるだろう。このエンジンは、あらゆる運転条件下において可能な限り高い効率を達成できるものとなる。
第四章

エンジン各部の構成と機能――多気筒エンジンが最適な理由――動作順序の説明――単純構造のエンジン――4気筒および6気筒垂直タンデムエンジン――8気筒および12気筒V型エンジン――放射状配置のシリンダー――回転式シリンダー構造

エンジン各部の構成と機能

ガスエンジンの主要構成要素を理解することは難しくなく、その機能も明確に定義できる。銃身の代わりに、滑らかに機械加工されたシリンダーが存在し、このボアにぴったりと収まる小型の円筒形または樽状の部品は、弾丸あるいは大砲の砲弾に例えることができる。ただし重要な点として、砲弾が大砲の砲口から発射されるのに対し、主シリンダー内で往復運動するピストン部材はそこから離脱することができない。これは、開放端と閉鎖端の間を往復するピストンの運動が、クランクと連結棒からなる単純な機械的連結機構によって制限されているためである。この仕組みによって、ピストンの往復運動がクランク軸の回転運動へと変換されるのである。
フライホイールとは、自動車用エンジンのクランク軸に取り付けられた重量部材であり、その回転に伴ってリム部分にエネルギーが蓄えられる。この回転質量の運動量は、シリンダー内のガス爆発によってピストン頭部に断続的に加えられる力を平準化する働きをする。航空機用エンジンでは、プロペラの重量あるいは回転するシリンダー自体の重量がこのフライホイールの役割を果たすため、別途の部材は不要である。もしピストンとシリンダーの閉鎖端で形成される空間に何らかの爆発物を装填して爆発させた場合、圧力によって変形するのはピストン部分だけであり、これが下方へと移動する。このピストンが押し下げられる力によって、連結棒を介してクランク軸が回転し、この連結棒が両端でヒンジ接続されているため、クランクの回転に伴って自由に往復運動することができる。このようにして、クランク軸が回転している間、あるいは曲線的な軌道を描いている間にも、ピストンは往復運動を継続することが可能となるのである。
[図版: 図21 – 典型的な航空機用エンジンの側面断面図。各部品とその相互関係を示す。このエンジンはエアロマリン社製の設計で、特徴的な同心バルブ構造を採用している]

前述した基本要素に加え、ガソリンエンジンには他の部品が不可欠であることは明らかである。最も重要な部品はバルブであり、通常シリンダー1本につき2個ずつ設けられる。一方のバルブは燃料供給通路を閉じ、ピストンの1ストローク期間中に開放することで、燃焼室に爆発性ガスを導入する役割を担う。もう一方の排気バルブは、燃焼を終えたガスがシリンダーから排出されるための開口部を覆う蓋として機能する。スパークプラグは単純な装置であり、大砲の導火線あるいは起爆キャップに例えることができる。ピストンが圧縮ガスの圧力を最大限に活用できる最適な位置にあるときに、シリンダー内で電気火花を発生させる役割を果たすのである。バルブは1つずつ順番に開閉し、吸気バルブはシリンダーが燃料で満たされている間に座から持ち上げられ、排気バルブはシリンダー内の燃焼ガスが排出される際に開放される。通常、これらのバルブは圧縮スプリングによって常に座に押し付けられた状態に保たれている。図5に示した簡易型モーターでは、排気バルブはカムによって駆動されるピボット式ベルクランク機構によって作動する。このカムはクランク軸の回転速度の半分で回転する。吸気バルブは自動開閉機構を備えており、これについては適切な順序で後ほど説明する。
燃焼室を完全に密閉状態に保つため、ガスに点火する前に吸気バルブと排気バルブの両方を閉じる。これは、爆発によって生じる全圧力が可動ピストンの上面に集中するようにするためである。ピストンがパワーストロークの最下点に達すると、排気バルブはカムの山（リフト）によって揺動するベルクランク機構によって持ち上げられる。カム軸は正転ギア機構によって駆動され、エンジン回転数の半分の速度で回転する。排気バルブはピストンの復動ストローク全体にわたって開放状態を維持し、この部品がシリンダーの閉鎖端方向へ移動する際に、排気バルブによって制御される通路を通じて燃焼済みガスを前方へ押し出す。カム軸がエンジン回転数の半分で回転するのは、排気バルブが4ストローク中1ストローク、つまり2回転に1回しか座から持ち上がらないためである。もしカムがクランク軸と同じ速度で回転した場合、排気バルブは1回転ごとに開放状態を維持することになり、燃焼ガスが個々のシリンダーから排出されるのはクランク軸が2回転するごとに1回だけとなってしまう。

したがって、複数気筒形式が最も優れている理由は以下の通りである。

固定式動力源として使用される大型単気筒エンジンでは、爆発の際に発生する振動が問題となるため、より小型のシリンダーを採用し、エンジン回転数を上げて出力を得る別形式が開発された。しかしこれらの形式は低出力用途に限られる。

単気筒エンジンを使用する場合、動力脈動を得るために必要なアイドリングストロークを可動部品が通過できるよう、非常に重量のあるフライホイールが必要となる。この理由から、自動車や航空機の設計者は複数の気筒を採用せざるを得ず、少数の強力な爆発による出力ではなく、より頻繁で軽い衝撃による出力生成が好まれる傾向にある。単気筒モーターを使用する場合、その構造は複数気筒形式に比べて不必要に重くなる。2気筒以上を採用することで、安定した出力生成と振動の低減が可能となる。現代のほとんどの乗用車が4気筒エンジンを採用しているのは、クランク軸が1回転するごとに2回のパワーストローク、つまり2回転で合計4回のパワーストロークが得られるためである。各部品は適切に配置されており、あるシリンダーでガスの燃焼が行われている間、次の点火順序にあるシリンダーではガスの圧縮、不活性ガスの排出、新鮮なガスの吸入がそれぞれ行われる。1つのシリンダーでパワーストロークが完了すると、そのシリンダーでちょうどガスが圧縮されたピストンはストロークの最上点に達し、ガスが燃焼するとピストンが往復運動を開始し、クランク軸を回転させ続ける。複数気筒エンジンを使用する場合、より単純な形式のものと比べてフライホイールを大幅に軽量化でき、場合によっては完全に省略することも可能である。実際、現代の300馬力級の多気筒エンジンの中には、初期の単気筒・複気筒形式（その10分の1または20分の1程度の出力しか発生しなかった）よりも軽量なものも存在する。
操作順序の説明

図22Aを参照すると、単気筒モーターにおける操作順序は容易に理解できる。クランク軸が矢印方向に回転していると仮定すると、まず吸気ストロークが発生し、続いて圧縮、その後にパワーストローク、最後に排気ストロークが行われることがわかる。2気筒を使用する場合、爆発を1回転ごとに均等に配置することが可能である。これは4行程エンジンの2つの形式のいずれかで実現可能である。図Bには、クランクピンが同じ平面上にあるクランク軸を採用した2気筒垂直エンジンの構造が示されている。2つのピストンは同時に上下運動を行う。ストロークを説明する図を参照すると、外側の円が1気筒の動作サイクルを、内側の円が他方のシリンダーの動作順序をそれぞれ表している。シリンダーNo. 1が新鮮なガスを吸入している間、シリンダーNo. 2では燃焼が行われている。シリンダーNo. 1が圧縮を行っている間、シリンダーNo. 2では排気が行われている。シリンダーNo. 1のガスが燃焼している間、シリンダーNo. 2には新鮮なガスが充填されている。シリンダーNo. 1から排気ガスが排出されている間、シリンダーNo. 2では先に吸入したガスの圧縮が行われている。
[図版：図22―単気筒エンジンと2気筒エンジンにおける動作サイクルの順序を示す図。2気筒モーターではクランク軸に対する回転力がより均一になる様子を示している]

クランクピンを180度間隔で配置し、シリンダーを対向配置した場合も同様の条件が成立する（図C参照）。2気筒対向型モーターが垂直配置の2気筒モーターよりも普及している理由は、図Bに示した構造ではバランス調整が困難であり、振動が過度に大きくなる傾向があるからである。2気筒対向型モーターは他の形式に比べて振動が大幅に少なく、爆発が均等に発生し、構造も単純なため、過去には軽量車において非常に人気があり、初期の軽量航空機にも限定的ながら採用されていた。

多気筒エンジンの優位性を極めて明確に示すため、図23の図版を作成した。図Aに示すのは、クランクピン間隔が120度（円周の3分の1間隔）の3気筒モーターである。この構造は、2気筒エンジンでは実現できないより均一な回転運動をもたらす。クランク軸1回転あたり1回の爆発ではなく、2回転で3回の爆発が発生する仕組みとなっている。各爆発ストロークの発生順序と他のシリンダーのストロークとの重なり方は図Aに示されている。シリンダーが以下の順序で点火すると仮定する：まず1番シリンダー、次に2番シリンダー、最後に3番シリンダー。この場合、外側の円で表される1番シリンダーがパワーストロークを行っている間に、3番シリンダーは排気ストロークの最後の3分の1を完了し、吸気ストロークを開始している。中央の円で表される2番シリンダーは、この期間中、吸気ストロークを完了し、圧縮ストロークの最後の3分の1を開始している。図を詳細に検討すれば、各爆発の間に有意な時間間隔が存在することが明らかである。
現在の航空機では3気筒エンジンは使用されていないが、ブレリオがイギリス海峡横断飛行を達成した際には、アンザニ社製の3気筒エンジンが使用されていた。ただし、これは一般的な形式ではなかった。現在において、3気筒エンジンは「ペンギン」（飛行不可能な練習機）やフランスの一部の航空学校で使用される訓練用機体など、飛行能力を持たない用途以外ではほとんど廃れた存在となっている。

[図版: 図23 – 多気筒モーターを動力源として使用した場合の優位性を明確に示す図]

4気筒エンジンと6気筒エンジン

図23Bに示された4気筒エンジンの動作原理において、動力行程が時間のロスなく連続していることがわかる。この場合、ある気筒が燃焼を開始しピストンが下降し始めるのは、先行する気筒の動力行程が完全に終了した直後である。4気筒エンジンでは、クランクピンは180度間隔、つまりクランク円の半分の位置に配置される。第1気筒と第4気筒のクランクピンは同じ平面上にあり、第2気筒と第3気筒のクランクピンも同期して動作する。各気筒の動作順序を示す図は、燃焼順序が1番→2番→4番→3番というパターンに基づいている。外側の円は従来例と同様、第1気筒の動作サイクルを表している。中心寄りの次の円は第2気筒、第3の円は第3気筒、第4の円は第4気筒の動作順序を示している。各気筒の動作は以下のように行われる：

  1.           2.           3.           4.

爆発行程 圧縮行程 排気行程 吸気行程
排気行程 爆発行程 吸気行程 圧縮行程
吸気行程 排気行程 圧縮行程 爆発行程
圧縮行程 吸気行程 爆発行程 排気行程

どのような構造方式を採用しようとも、使用する気筒数にかかわらず、各気筒アセンブリには同じ数の部品が必要であり、複数気筒エンジンは単に連結された単気筒エンジンの系列として容易に比較できる。各エンジンは、1基がクランクシャフトで動力を発生・有用なエネルギーを生成すると同時に、後続のエンジンが動作を停止するように相互に連結されている。単一気筒エンジンを支配する基本法則は複数の気筒が使用される場合にも適用され、動作順序はすべての気筒で同一である。ただし必要な機能は異なるタイミングで実行される。例えば、4気筒エンジンのすべての気筒を同時に点火した場合、それは4つの小型気筒の合計ピストンストロークに相当する単気筒エンジンを使用した場合と同じ効果が得られる。単気筒エンジンの場合と同様に、このエンジンは機械的なバランスが崩れるため、すべてのコネクティングロッドが同じ平面上のクランクピンに配置されることになる。アイドリング時のピストン運動を支えるためには巨大なフライホイールが必要となり、また4つのピストンの重量バランスを補正するため、クランクシャフトには大きなバランスウェイトが取り付けられる。これにより、部品が適切にバランスしていない場合に発生する振動応力を軽減しようとするのである。
このように4気筒を使用する利点はなく、同じ排気量の単気筒エンジンと比較して、熱損失が増加し、摩擦による動力損失も大きくなる。これが、4気筒を使用する場合にクランクピンの配置が常に図23Bに示す方式――つまり2つのピストンが上死点にあり、残り2つが下死点にある配置――が採用される理由である。この構造により、爆発を時間的に分散させることが可能となり、常に1つの気筒がクランクシャフトに動力を伝達できる状態を維持できる。爆発間隔は均等に配置される。2つのピストンが上死点にある一方で他の2つが下降しているため、部品は機械的に正しいバランス状態にある。可動部品の重量が正確に等しくなるよう細心の注意が払われている。4気筒エンジンでは完全なバランスと連続的なエネルギー伝達が可能となり、これによりより滑らかな動作と高い効率性を備えたモーターが実現する。これは、前述した単気筒・2気筒・3気筒の単純な形式に比べて、より長寿命で信頼性の高い性能を保証するものである。不均衡な機構や不規則な動力伝達によって生じる応力を排除することで、エンジンの寿命が著しく延びる。明らかに、多数の比較的軽微な爆発は、少数の強力な爆発に比べて摩耗や負荷が少なくなる。爆発が重くない分、部品をより軽量に設計できるため、大型で重量のある部品を使用する場合よりも高い回転速度で運転することが可能となる。航空用を想定した4気筒エンジンは図24に示す設計に基づいて製造されたことがあるが、これらの形式は非標準的なものであり、実際に使用されることは稀である。
[図版: 図24――4気筒エンジンの3つの可能だが非標準的な配置例]

図23Cに動作原理が示されている6気筒タイプのモーターは、4気筒タイプよりも優れている。その理由は、パワーストロークが重複するため、1回転あたり2回の爆発ではなく3回の爆発が発生する点にある。6気筒エンジンにおける標準的なクランクシャフト配置は、2つの3気筒シャフトを連結した場合と全く同じであり、したがってピストン1と6は同じ平面上に、ピストン2と5も同じ平面上に位置する。ピストン3と4も同様に連動して動作する。図23Cに示すようにクランクを配置した場合、点火順序は1番、5番、3番、6番、2番、4番となる。パワーストロークがどのように重複するかは、図中に明確に示されている。また、図25および図23Cの上部隅に示された図では、興味深い比較が行われている。

長方形は4つの列に分割されており、それぞれが180度（半回転）に相当する。つまり、クランクシャフトの1回転目は最初の2列で表され、2回転目は最後の2列で表される。単気筒エンジンのパワーパルスを示す図の部分を見ると、1回転目にはパワーパルスが発生していないことがわかる。しかし、2回転目の前半で爆発が起こり、パワーパルスが得られる。2回転目の後半部分は燃焼ガスの排気に充てられるため、3回のアイドリングストロークと1回のパワーストロークが存在する。2気筒を使用した場合の効果は、以下に示す図で直ちに確認できる。

[図26：4ストロークサイクル・6気筒エンジンにおける各事象の持続時間を示す図]

ここでは、1気筒目の1回転目前半に1回の爆発が発生し、2気筒目の2回転目前半に別の爆発が起こる。4気筒エンジンでは半回転ごとに1回の爆発が発生するが、6気筒エンジンでは半回転ごとに1.5回の爆発が生じる。6気筒を使用する場合、パワーパルス間に時間的な空白が生じない。これは各爆発が重なり合うため、クランクシャフトに連続的で滑らかな回転運動が与えられるためである。E. P. プーリーが作成した図26は、6気筒タイプのエンジンにおける各要素の協調動作を理解する上で大いに参考になる。

各種ストロークの実際の持続時間

[図示：図27―各ストロークの実際の持続時間を角度で示した図]

これまでに提示した図では、説明の簡略化のため、各ストロークがクランクシャフト1回転の半分の時間で行われると仮定している。これはクランクピンの移動角度が180度に相当する場合である。しかし実際のストローク持続時間はこれとは若干異なる。例えば、吸気行程は通常1回転の半分よりもわずかに長く、排気行程は常にかなり長い持続時間を持つ。
各ストロークの相対的な持続時間を示した図を図27に示す。吸気弁はピストンが下降を開始する10度後から開き始め、ピストンがストロークの最下点に到達した後30度の間開いた状態を維持する。これはつまり、吸気行程がクランクピンの200度の移動に相当し、圧縮行程は150度の移動で計測されることを意味する。一般的な慣行として、排気弁はピストンがパワーストロークの終端に達する前に開くように設計されており、実際の排気行程の持続時間はこれよりも長くなる。
具体的には約140度のクランクピン移動に相当し、排気行程は225度のクランクピン移動に対応する。この図は、バルブの開閉タイミングにおける適切な時間関係を表しており、インチ単位で示された寸法はフライホイールを基準にしており、特定の自動車用エンジンにのみ適用されるものである。もしフライホイールのサイズが小さければ、10度の角度は示された寸法よりも小さくなる。逆にフライホイールが大きければ、同じクランクピン移動量に対して、フライホイールの円周上のより広い範囲が対応することになる。
航空機用エンジンでは、フライホイールが装備されていないため、クランクシャフトに取り付けられたタイミングディスクを用いてタイミングを調整する。当然ながら、インチ単位で測定される距離はディスクの直径に依存するが、角度間隔の数値自体は変化しない。

【図28】六気筒エンジンの機能順序を理解するための別の図解

八気筒および十二気筒V型エンジンについて

ガソリンエンジンの発展を追ってきた者であれば、六気筒エンジンが登場した当時に行われた議論を覚えているだろう。
四気筒エンジンが標準とされていた時代に、六気筒モーターが導入された際の論争である。八気筒エンジンの登場により、同様の実用性に関する無益な議論が再燃したが、これはあまりにも明白に確立された技術であるため、もはや疑問の余地なく受け入れられている。このエンジン形式は長年にわたり航空機用動力源の標準となっており、初期の採用例としてはアントワネット、ウールズリー、ルノー（欧州）、カーチス（米国）などが挙げられる。

【図29】八気筒エンジンの各種タイプを示す図
――シリンダー配置におけるV型方式の優位性を明示

図29のAに示すV型エンジンが好まれる理由は、図29のBに示す「直列配置」方式が航空機用途において実用的でない点にある。全長が標準の四気筒エンジンのほぼ2倍に達し、より強力で長いクランクシャフトが必要となるためだ。航空機の機体構造内で有利に配置することが不可能であることは明らかである。これらの不都合な要素は、V型八気筒エンジンでは解消されている。このエンジンは二つの
四気筒ブロックから構成されており、一方のブロックはエンジンの垂直中心線に対して45度の角度を、他方は90度の角度をそれぞれ形成するように配置されている。このようなシリンダー配置により、出力が半分の四気筒エンジンと同程度の長さで済むエンジンが実現している。

【図版】図30――各種エンジンタイプのトルク特性を示す曲線図。八気筒タイプの明確な優位性を視覚的に証明している。

どうやら八気筒エンジンの優位性については、かなりの誤解が生じているようだ。
六気筒エンジンとの比較において、この点を明確にしておく必要がある。自動車開発の初期段階から現在に至るまで、シリンダー数の増加が単にエンジン出力の向上だけを目的としてきたわけではないことを理解すべきである。その真の目的は、より均一な回転運動の実現、より高い柔軟性の確保、そして破壊的な振動の排除にある。理想的な内燃機関とは、機械的摩擦損失を最小限に抑えつつ、最も均一な回転運動を実現するものである。図25および
30に示されたトルク曲線の分析から、シリンダー数の増加がどのようにして衝撃力の重なりによる安定した出力供給を可能にするかが明らかになるだろう。最も実用的な形態は、蒸気タービンや電動機による定常運転状態により近い特性を示すものである。八気筒エンジンの支持者らは、トルクの均一性こそが八気筒設計の最も重要な利点の一つであると主張している。図30には多数のトルク特性図が示されている。これらの図は一見すると技術的に高度に見えるかもしれないが、その目的が明確に説明されれば、非常に容易に理解できるものである。図の最上部には
4サイクル方式の単気筒モーターのトルク曲線が示されている。曲線の頂点は最大トルクあるいは最大出力が発生する時点を示しており、これがクランクシャフトの最初の1回転の早い段階で生じることは明らかである。この図の下部には、同様の曲線が4気筒エンジンによって生成された場合の例が示されている。観察すると、単一シリンダーの場合と比較して回転モーメントの変動がはるかに小さくなっていることがわかる。同様に、6気筒の曲線は4気筒の場合よりも改善されており、8気筒の曲線はさらに優れた特性を示している。
6気筒の場合よりも優れている。

[図版: 図31―シリンダー数の増加が出力のより均一な分布をもたらすことを示す図]

8気筒エンジンで実質的に連続的なトルクが得られる理由は、クランクシャフトの回転90度ごとに1気筒が点火するためである。各爆発の持続時間はストロークの約75％に及んでいるため、クランクシャフト1回転あたり4回の爆発を発生させるエンジンは、より
均一に動作することが容易に理解できる。これは、6気筒エンジンのように1回転あたり3回の爆発しか発生しない場合や、4気筒エンジンのように1回転あたり2回しか爆発が発生しない場合と比べて、はるかに滑らかな動作を実現する。このような比較は、グラフによる図解や図31で明確に示されているため、これ以上の説明は不要である。

どのような8気筒エンジンも「ツイン4気筒」と見なすことができ、12気筒エンジンは「ツイン6気筒」と見なすことができる点に注目されたい。

[図版: 図32―シリンダー間の角度配置に関する説明図]

8気筒エンジンが4気筒エンジンと異なる点は、主にコネクティングロッドの配置にある。多くの設計では、同じクランクピンから2本のロッドを駆動させる必要があるため、この配置が課題となる。この問題は、シリンダーをオフセット配置し、従来の形状をした2本のコネクティングロッドの大端部を共通のクランクピン上に並べて配置する設計手法によって容易に解決できる。他の設計では、1本のロッドが分岐形状をしており、別のロッドの外側部分と連携して動作する構造を採用している場合もある。
さらに、別の方法として、1本のコネクティングロッドのメインベアリング直上部分にボスを設け、反対側のシリンダーのコネクティングロッド下部をこのボスにヒンジ接続する方式もある。8気筒エンジンは同一出力の6気筒エンジンよりも実際に軽量に設計可能なため、ピストン、コネクティングロッド、バルブ機構などの往復動部品をより小型化でき、実質的に振動をほとんど発生させることなくエンジン回転数を向上させることが可能となる。点火順序については、ほぼ全てのケースで4気筒エンジンと同様であるが、爆発が発生するタイミングが異なる点に注意が必要である。
8気筒エンジンの点火順序は、特に8通りの組み合わせが可能であることを考慮すると、ドライバーにとって混乱を招きやすい性質がある。技術者の大多数は、左右交互に点火する方式を支持している。以下では、適切な順序で点火順序について解説する。

[図33：ホール・スコット社製4気筒100馬力航空用エンジン]

[図34：デュッセンバーグ社製16バルブ4気筒航空用エンジンの2方向から見た図]

航空機設計者からのさらなる出力向上要求に応えるため、設計者たちは12気筒エンジンの開発に取り組んできた。これらは高速回転型エンジンであり、軽量な往復動部品の採用や大口径バルブの導入など、最新の設計技術をすべて取り入れたものである。12気筒エンジンは高速回転型エンジン設計の最良の特徴を統合したものであり、現時点では12気筒と8気筒・6気筒の長所と短所を詳細に比較する必要はない。なぜなら、すべての専門家の間で、いずれの気筒数においても安定した出力供給が可能であるという見解が一致しているからである。
この問題の本質は、最小限の振動で作動し、滑らかな動作を実現する高出力エンジンを開発することにある。この点は図31の図面で明確に示されている。留意すべきは、8気筒エンジンがフライホイール1回転あたり4回の爆発を発生させる場合、12気筒タイプでは1回転あたり6回の爆発が発生するという点である。また、8気筒エンジンでは爆発間隔がクランク軸の90度ごとに生じるのに対し、12気筒エンジンでは60度間隔となる。
このため、12気筒エンジンでは通常、シリンダー間隔を60度に設定するのに対し、8気筒エンジンでは90度間隔でブロックを配置する。この比較は、図32のV型エンジンの断面図を見比べることで容易に確認できる。さらに、実際のパワーストロークの持続時間がクランク軸90度分よりもかなり長いことを考慮すると、爆発の重なり合いによって極めて均一な動力伝達が実現されることが明らかである。実際に、爆発の重なり効果によって非常に滑らかな動力伝達を実現するように設計されたV型エンジンも存在する。
ただし、シリンダー中心線間隔が45度という極端な配置の場合、シリンダー間の爆発間隔を均等に設定することはできない。90度間隔で配置した場合のようにはいかないのである。

【図版】図35――ホール・スコット社製6気筒航空用エンジン

放射状シリンダー配置方式

【図版】図36――カーチス社製8気筒・200馬力航空用エンジン

固定式シリンダー配置のエンジン形式には、図33から35までに示す4気筒および6気筒の直列配置型、および図36と37に概説する8気筒V型配置型がある。これらの形式において――
特に4気筒から6気筒、および8気筒V型の配置は現在最も主流となっている――従来とは異なるシリンダー配置を採用した他のエンジン形式も考案されてきた。ただしその多くは現在では実用上ほとんど用いられていない。設計者の間では、エンジンの重量軽減と機械的効率向上のための様々な手法が知られているが、航空用動力装置の設計において最初に採用された手法の一つは、それ自体が特に軽量ではない各部品を、従来の設計よりも大幅に軽量な形態に配置する試みであった。
具体例として、短いクランクケース周囲にシリンダーを配置した多気筒形式が挙げられる。これらは図38のように共通中心から放射状に配置する場合もあれば、図39に示すファン型の配置を取る場合もある。この方法により、1～2気筒用のクランクケースよりもわずかに大型のクランクケースで済み、それに伴いクランクシャフトの長さも短縮可能となる。エンジン全体の重量は、クランクシャフトとクランクケースの重量軽減、および多数の中間軸受の廃止によって低減される。さらに、これらの軸受とそれに伴う部品の削減によっても重量削減効果がもたらされる。
通常のタンデム配置では必要だったこれらの要素が不要となるためだ。クランクシャフト1回転につき6回の動力伝達が発生するが、6気筒エンジンの場合、従来の配置のように均等間隔とはならない。

【図版】図37――スチュワートソン社製8気筒高速航空用エンジン

【図版】図38――アンザニ社製40～50馬力5気筒空冷エンジン

図38に示すアンザニ式では、クランクケースは固定式であり、従来の方式と同様に回転式クランクシャフトを採用している。
気筒数は5つで、エンジン出力は40～50馬力、重量は72キログラム（158.4ポンド）である。気筒形状は標準的な空冷式で、冷却フィンはシリンダーの途中まで設けられている。5気筒配置により、動力伝達を規則的に配置することが可能で、各伝達間隔はクランクシャフトの145度回転ごととなる。クランクシャフトは5回の爆発ごとに2回転する。この設計によりバランスが良好で、出力も安定している。バルブはシリンダーヘッドに直接配置され、共通のプッシュロッドによって作動する。
特に注目すべきは、混合気をエンジンの基部に供給する新型キャブレターの設置方式である。この方式では、吸気管が各気筒に向けて放射状に配置されている。このエンジンはフランス製の学校用航空機に搭載されている。

【図版】図39――マッソン設計による非標準的な6気筒航空機用エンジン

図39に示す形態では6気筒が採用されており、すべての気筒がクランクシャフトの中心線より上部に配置されている。このエンジンも空冷式で、出力は50馬力、重量は105キログラム（231ポンド）である。
キャブレターはエンジン基部に取り付けられたマニホールド鋳物に接続されており、そこから各気筒に向けて吸気管が放射状に延びている。プロペラの設計とエンジンに対するサイズ関係は、この図から明確に確認できる。両エンジンとも実際に飛行試験が行われているものの、この構造方式は一般的ではなく、海外では回転式モーターやより標準的な8気筒V型エンジンにほぼ完全に取って代わられている。ここで示された両エンジンは約8年前に設計されたもので、現在では明らかに小型すぎて実用性に欠けると言える。
現代の実戦用航空機に使用するには強度不足である。

回転式エンジン

【図版：図40――ノーム社製14気筒回転式エンジン】

図40に示すような回転式エンジンは一般に軽量構造と関連付けられるが、この設計思想を航空機用動力機関に応用する際にしばしば見過ごされる興味深い点がある。それは、回転式エンジンが他のタイプより軽量だと一般的に考えられている理由が、実は独自のフライホイール機能を備えているためであるということだ。しかし実際の航空機では、エンジンにフライホイールが装着されることはほとんどない。
事実、ノーム社製エンジンが軽量であるのは回転式エンジンだからではなく、軽量設計に最も適した設計思想を採用した結果、このような方式が採用されたからである。シリンダーを固定したままでもクランクシャフトを回転させることは可能であり、重量増加は最小限に抑えられる。エンジンの軽量性を決定する主な要因は二つある。一つは初期設計、もう一つは使用される材料の品質である。金属を削り取って重量を削減するという考慮は
補助的な手法に過ぎず、特殊なケースでは有用であっても、標準的な製造方法として採用されるべきものではない。ノーム社製回転式エンジンの場合、その軽量性は完全に初期設計と製造に用いられた材料の特性によるものである。具体的には、本エンジンは放射状配置型エンジンであり、7気筒または9気筒がクランク室の周囲に均等に配置されている。このクランク室の幅は、単一のシリンダーに必要な寸法よりもむしろ短く設計されている。このクランク室の短縮化は、それ自体で大幅な重量削減をもたらすだけでなく、
シャフトやその他の部品についても対応する軽量化が可能となる。これらの部品の寸法は、クランク室のサイズによって決定されるためである。材料に関しては、鋼材のみが全面的に使用されており、その大部分は鍛造クロムニッケル鋼である。エンジンの極めて安定した動作特性の主な要因は、文字通り往復運動をする部品が存在しないという点にある。ピストンとシリンダー間に見られる見かけ上の往復運動は、実際には相対的な往復運動に過ぎず、両者とも円運動を行っているためである。ただし、ピストンの運動経路は
シリンダーのそれと比較してストローク長の半分分だけ電気的（直線的）な要素を含んでいる。

ノームエンジンには多くの利点がある一方で、この種のモーターが示すヘッド抵抗はかなり大きいという欠点も存在する。潤滑油の大量損失が発生するが、これは遠心力によって油がシリンダーから遠ざけられるためである。また、回転モーターのジャイロ効果は航空機の最適な動作を阻害する要因となる。さらに、モーターが発生させる総出力の約7％が、回転シリンダーをシャフト上で回転させるために消費されるという問題もある。
必然的に、このタイプのモーターの圧縮比は比較的低くなっており、回転式モーターの騒音を十分に抑制する方法が未だ確立されていないという追加的な欠点も存在する。現代のノームエンジンはヨーロッパ各国で広く模倣されているが、その設計自体はアメリカで開発されたものであり、初期のアダムス・ファーウェルエンジンがその先駆けとなった。現在では7気筒型と9気筒型、さらにこれらの2倍の気筒数を持つタイプも製造されている。図40に示されているのは14気筒型のものである。単純な構造のエンジンでは、気筒数が奇数となる特徴がある。
これは爆発間隔を均等に保つためである。7気筒型では爆発間隔が102.8度、9気筒型ではパワーストローク間隔が80度となっている。14気筒エンジンは実質的に2基の7気筒タイプを並列配置した構造であり、クランク機構は対向式2気筒モーターと同様の設計で、爆発間隔は51.4度となっている。18気筒モデルでは、パワーストロークがシリンダー1回転あたり40度ごとに発生する。他の回転式モーターとしては、フランスのル・ローンやクレルジェ製のものをはじめ、複数の種類が開発されている。
これら各種モーターの機械的特徴については、後ほど詳細に検討する。

第五章

液体燃料の性質――原油の蒸留生成物――
気化燃焼の原理概説――ガソリン燃焼に必要な空気量
――キャブレターの機能要件――液体燃料の貯蔵と供給システム――
真空式燃料供給方式――初期型気化器の形態――フロート式キャブレターの発展――
マイバッハ初期設計――同心フロート・ジェット型――シェブラー式キャブレター――
クロデール式キャブレター――スチュワート式計量ピン型――多ノズル式気化器――
二段式キャブレター――マスター・マルチジェット型――複合ノズル式ゼニスキャブレター――
ガソリン用フィルターの有用性――吸気マニホールドの設計と構造――
各種大気条件への補償機構――高高度環境が出力に及ぼす影響――ディーゼル機関システム――
キャブレター取付に関する留意事項――キャブレター調整に関する留意事項。


内燃機関の効率において、シリンダーに爆発性ガスを供給するキャブレターあるいは気化器ほど重要な部品はない。近年になって初めて、技術者たちは効率的で堅牢かつ簡素な構造のキャブレターを使用することの重要性を認識するようになった。ガス機関の出力はシリンダー内の燃料燃焼に依存するため、供給されるガスが急速燃焼を保証する適切な成分比率を欠いている場合、エンジンの効率は明らかに低下する。ガス機関を定置式で使用する場合、通常の照明用天然ガスや天然ガスを燃料として使用することが可能だが、これを自動車や航空機に搭載する場合、たとえ短距離走行であってもエンジンを稼働させるのに十分な圧縮石炭ガスを運搬することは極めて困難であることが明らかである。幸いなことに、内燃機関の開発は適切な燃料の不足によって遅延を被ることはなかった。

技術者たちは、空気中に蒸発して混合することで爆発性ガスを形成し、エンジンシリンダー内で良好に燃焼する特定の液体の特性について熟知していた。このような液体はごく少量であっても、非常に満足のいく運転期間を維持するのに十分であった。これらの液体を実用的な方法で適用する前に解決すべき課題は、無駄なく効率的に気化させるための適切な装置を開発することであった。空気と混合して燃焼可能な液体の中でも、ガソリンは最も揮発性が高く、現在内燃機関で使用されている燃料である。
内燃機関の用途範囲が急速に拡大している現状において、ガソリンの供給が需要に追いつかなくなる可能性があるため、他の燃料を特定のケースで適用することが不可欠となっている。実際、海外ではこの燃料の価格がアメリカ国内の価格よりも50～200％も高額になっている。これは、使用されるガソリンの大部分がこの国またはロシアから輸入されているためである。このため、海外の技術者たちはアルコール、ベンゼン、灯油などの他の物質について広範な実験を行ってきたが、その目的は航空機エンジンよりもむしろ自動車エンジンにおいてこれらの物質が有利に使用できるかどうかを見極めることにあった。

原油の蒸留生成物

原油はほぼ全世界のほぼすべての地域で少量ながら産出されるが、商業的に生産される原油の大部分はアメリカの油田から産出されている。この国で採取される原油は、海外産のものに比べて揮発性製品の含有量が多いという特徴があり、そのため需要もより大きい。この国の油田はペンシルベニア州、インディアナ州、オハイオ州などに分布しており、原油は通常天然ガスと共存している。この鉱物性油は多くの化合物や製品の原料となる物質であり、生成される製品の範囲は、アスファルトのような重質のスラッジから、より軽質で揮発性の高い成分まで多岐にわたり、その一部は常温で容易に蒸発する。
原油から得られる化合物は主に水素と炭素から構成され、「炭化水素」と総称される。未精製の原油には、遊離炭素、硫黄、さまざまな土類元素など多くの不純物が含まれている。原油を利用に供するためには、精製と呼ばれる精製工程を経る必要があり、この破壊的蒸留工程において各種の液体成分が分離される。従来、原油から得られる製品は主に3つの主要グループに分類されていた：①高揮発性成分（ナフサ、ベンジン、ガソリン、8～10％）、②軽油成分（灯油および軽潤滑油、70～80％）、③重油または残渣油（5～9％）。以上のことから、ガソリンの供給可能量は、原油から得られる製品の大部分を占める軽油の需要量に大きく依存していることがわかる。ここ数十年の間に、灯油などの軽質油の比率を低減し、ガソリンの比率を増加させる新たな精製技術が開発された。ただし、これらの工程で得られる液体は、自動車産業初期に知られていた高グレードで揮発性の高いガソリンとも、低グレードの灯油とも異なる性質のものである。

キャブレターの原理概説

キャブレターとは、炭化水素液体から蒸発した揮発性蒸気を、特定の比率の空気と混合して可燃性ガスを生成する装置である。必要な空気量は使用する液体によって異なり、空気と蒸気の混合比によっては燃焼速度に差異が生じる。燃焼とは単に燃焼現象を指すが、その速度は急速、中程度、緩慢のいずれもあり得る。ガソリンと空気の混合物は急速に燃焼し、実際その燃焼速度は極めて速く、ほぼ瞬間的と言えるほどである。この現象は一般に「爆発」と称される。したがって、自動車エンジンのシリンダー内でガスが爆発することによって生じる動力とは、本質的に化学元素の組み合わせによって熱が発生し、温度上昇に伴ってガスの体積が増加する現象なのである。

ガソリン混合物の比率が適切でない場合、燃焼速度は変動する。混合比が濃すぎたり薄すぎたりすると、爆発のエネルギーが減少し、それに伴ってピストンに伝達される動力も比例的に低下する。ガソリンと空気の適正な混合比を決定する際には、ガソリンの化学組成を考慮しなければならない。一般的に燃料として用いられる液体燃料には、約84%の炭素と16%の水素が含まれている。空気は酸素と窒素から構成されており、このうち酸素は炭化水素液体の2つの構成要素と強い親和性、すなわち結合能力を有する。つまり、私たちが「爆発」と呼ぶ現象は、空気中の酸素がガソリン中の炭素と水素と結合したことを示す現象に他ならない。

ガソリン燃焼に必要な空気量

所定の燃料量と混合するのに必要な空気量を算出する際には、1ポンドの水素を燃焼させるには8ポンドの酸素が必要であり、1ポンドの炭素を完全燃焼させるには2ポンドと1/3ポンドの酸素が必要であることを考慮しなければならない。空気は重量比で酸素1部に対して窒素3.5部で構成されている。したがって、水素または炭素を燃焼させるためには、酸素1ポンドに対して4ポンドと1/2ポンドの空気が必要となる。水素と炭素から成る1ポンドのガソリンを完全に燃焼させるためには、炭素を燃焼させるのに約10ポンド、水素を燃焼させるのに約6ポンドの空気を用意する必要がある。これはつまり、1ポンドのガソリンを燃焼させるためには約16ポンドの空気が必要となることを意味する。
通常、空気は重量的にあまり重要ではないと考えられがちだが、華氏62度（摂氏約17度）の条件下では、約14立方フィートの空気が1ポンドの重量に相当する。1ポンドのガソリンを燃焼させるには約200立方フィートの空気が必要となる。この量は理論上の燃焼には十分であるが、実際にはこの量の2倍を使用することが一般的である。これは空気の主成分である窒素が不活性ガスであり、燃焼を促進するのではなくむしろ阻害する性質を持つためである。ガソリン蒸気が爆発性を示すためには、特定量の空気と混合されている必要がある。ガソリンの割合が多い混合気は点火が早いが、これは始動時や低速走行時に限られる。このようなリッチ混合気は、弱い混合気に比べてはるかに速く点火するためである。ガソリンと空気のリッチ混合気は、単に燃焼が早いだけでなく、ピストン上部面積1平方インチあたりの熱発生量と有効圧力が最も高くなるという特徴がある。
点火前の装薬の圧縮量も、爆発の威力に重大な影響を及ぼす。圧縮度が高いほど、ガスの急速燃焼によって生じる力も大きくなる。一般的に、最大爆発圧力は点火前の圧縮圧力の約4倍強に達すると言える。60ポンドの圧縮率の場合、最大圧力は約240ポンドとなる。80ポンドまで圧縮した場合、パワーストロークの開始時にピストン面積1平方インチあたり約300ポンドの圧力が発生する。ガソリン蒸気1部に対して空気4部の混合比から、ガソリン蒸気1部に対して空気13部の混合比まで、さまざまな混合比で点火が可能であるが、最も良好な結果が得られるのは、ガソリンと空気の比率が1:5または1:7の場合である。この混合比は、最高温度、最速の爆発速度、そして最大の圧力を生み出すとされている。

キャブレターの役割とは

キャブレターの主要な機能が、炭化水素蒸気と空気を混合して燃焼可能な混合気を生成することであることは明らかである。しかし、気化装置の原理を説明する前に考慮すべき要素は数多く存在する。揮発性液体の上を通過させるか、または液体中を通過させる空気の流れを可能にする装置であれば、いずれも圧縮・点火時に爆発するガスを生成することができる。現代のキャブレターは、単に一定量のガスを供給するだけでなく、エンジンの全回転域において、正確に調整された適切な組成の混合気をシリンダーに供給することが求められる。

[図41：重力式燃料タンクをエンジン後方に設置し、燃料供給ラインを最短化する配置例]

エンジンの柔軟な制御は、シリンダーへのガス供給量を調整することで実現される。動力装置は、トルクに不規則な変動が生じることなく、最低回転速度から最高回転速度までスムーズに作動しなければならない。つまり、加速は突発的なものではなく、徐々に行われるべきである。圧縮比はスロットル開度に応じて変化するため、最大出力を得るために必要な条件はエンジン回転数によって異なる。スロットルをわずかに開いた状態ではエンジン回転数が低く、ガス中の燃料比率はスロットル全開時で高回転時よりも濃くする必要がある。

エンジンが低速で回転している場合、圧縮比は低くなり、燃焼が迅速に進行するための条件は圧縮比が高い場合ほど有利ではない。高回転時には、吸気配管内のガス流速が低回転時よりも速くなるため、燃料混合比が過度に濃い場合やキャブレター空気流中の液体燃料の過剰供給によって、マニホールド内での液化燃料の凝縮が発生し、エンジンの正常な動作が妨げられる可能性は低くなる。

液体燃料の貯蔵と供給システム

ガソリンの貯蔵方法とキャブレターへの供給方式は、航空機の設計によって決定される要素である。設計者が目指すべきは、可能な限り簡素な方法で燃料をキャブレターに供給することであるが、航空機によっては燃料供給システムが非常に複雑な場合もある。最初に考慮すべき点は、ガソリンタンクの配置位置である。これは必要な燃料量と、機体内部で利用可能な空間によって決まる。

図41に示すのは、極めてシンプルでコンパクトな燃料供給システムの一例である。この方式では、燃料容器をエンジンシリンダーの直後に配置する。図示のように搭載されるキャブレターは、銅製または柔軟なゴム製の短いチューブによってタンクと接続されている。これは燃料供給システムとして考えられる限り最も簡素な形態であり、多くの優れた航空機で実際に採用されている方式である。

エンジンの大型化に伴い出力が増大すると、より多くの燃料を必要とするようになる。燃料タンクの頻繁な補充のために着陸を繰り返すことなく、満足のいく飛行距離を確保するには、大容量の燃料容器を使用することが不可欠となる。
特に高出力の戦闘用航空機など、非常に強力な動力装置を搭載する場合には、大量のガソリンを携行する必要がある。十分な容量のタンクを使用するためには、キャブレターよりも低い位置に搭載せざるを得ない場合がある。このような配置では、ガソリンタンクがキャブレターよりも低い位置にあるため、空気圧による強制供給または真空タンクによるポンプ供給が必要となる。単純なシステムでは重力流で燃料が供給されるのに対し、このような配置では重力による自然流下は不可能だからである。航空機では一般的に圧力供給方式と重力供給方式が用いられるが、自動車分野で広く採用されている真空リフト式についても説明しておく価値がある。この方式は、航空機技術がさらに発展する過程で、何らかの形で航空機への応用が可能となる可能性がある。

スチュワート式真空燃料供給システム

近年顕著な傾向として、キャブレターよりも低い位置に配置された燃料タンクからガソリンを吸引するため、排気ガスや空気圧を利用する方式に代わり、真空式燃料供給システムの採用が進んでいる。一般的に採用されているのは、図42の断面図で明確に示されているスチュワート式真空燃料供給タンクである。このシステムでは、エンジンの吸気作用を利用して、主燃料タンクから装置内蔵の補助タンクへガソリンを吸引し、そこからさらに液体燃料を供給する仕組みとなっている。
この方式では、従来の重力式供給システムとほぼ同等の簡便さを維持しつつ、圧力式システムの利点をすべて享受できるとされている。機構全体は図に示された円筒形タンク内に集約されており、ダッシュボード前面に設置することも、エンジン側面に取り付けることも可能である。

【図版】図42―スチュワート式真空燃料供給タンク

このタンクは上下2つの区画に分かれており、上部が燃料補給用チャンバー、下部が燃料排出用チャンバーとなっている。上部チャンバーは
装置の最上部に位置する部分で、フロートバルブのほか、メイン燃料タンクおよび吸気マニホールドに接続する配管が配置されている。下部チャンバーはキャブレターにガソリンを供給する役割を担っており、常時大気圧に保たれるため、燃料の供給は重力のみによって行われる。このチャンバーはキャブレターよりもやや高い位置に配置されているため、常に燃料が自由に流れ出る構造となっている。大気圧の維持は、配管AとBによって行われており、後者は大気開放口に接続している。メインタンクから上部チャンバーへ燃料が吸い上げられるようにするため、以下の機構が採用されている：
吸気バルブを開き、大気圧バルブを閉じる。このような状態では、フロートは最下部に位置し、吸気マニホールド側の負圧によってメインタンクから上部チャンバーへガソリンが吸い込まれる。上部チャンバーが適切な高さまで満たされると、フロートは最上部まで上昇し、これにより吸気バルブが閉じられて大気圧バルブが開放される。吸気が遮断されると、上部チャンバーと下部チャンバーの両方が大気圧に保たれるため、重力によって下部チャンバーに燃料が供給される。
下部チャンバーのガソリンが上部チャンバーに逆流するのを防ぐため、両チャンバー間にフラップバルブが設けられている。大気圧バルブと吸気バルブは、E点を支点として回転するレバーCとDによって制御されており、その外側端部は2本のコイルスプリングで接続されている。これら2本のスプリングの配置により、フロートはその動作範囲の両端位置に保持され、中間位置を取ることができない仕組みとなっている。

この断続的な動作は、上部部分
のタンクが大気圧力にさらされる時間を確保するために必要であり、これによりガソリンが下部チャンバーへと流れることができる。ガソリンの液面が一定のレベルまで低下すると、フロートが落下し、吸気バルブを開いて大気圧バルブを閉じる。その後、エンジンの吸気作用によって主容器から燃料が供給される。液面が適切な高さまで上昇すると、フロートは再び上部位置に戻る。チャンバーが満たされてフロートが上昇するまでには約2秒を要するが、これは一度に0.05ガロン（約180ml）ずつ移送されるためである。パイプから
下部チャンバーの底部を通ってキャブレターへと伸びる部分はある程度の高さまで延びており、これによりゴミや水がフロートチャンバーに混入する可能性は極めて低い。

エンジンを長時間放置してタンクが空になった場合、スロットルを閉じた状態でエンジンを4～5回クランキングした後に燃料を補給すればよい。スチュワート・バキューム・グラビティシステムの設置は非常に簡単である。吸気パイプは、可能な限りシリンダーに近いマニホールド部分に接続され、一方で
燃料パイプはガソリンタンクに挿入され、タンクの底部まで延びている。燃料パイプの先端にはスクリーンが設けられており、メインタンク内の沈殿物による詰まりを防いでいる。ガソリンタンクから燃料を吸引する際には、タンクの給油キャップに小さな通気口を設ける必要がある。これにより、メインタンク内の圧力は常に大気圧と等しくなるように維持される。

初期型蒸発器の構造

初期のキャブレター装置は非常に粗雑で扱いにくいものであった。ガソリン蒸気と空気の混合は以下の3段階で行われていた：

1. 空気流を液体表面に直接通過させる方式
2. 液体を含浸させた粗く配置された吸収材を通過させる方式
3. 燃料そのものを直接通過させる方式
   最初の方式は「表面キャブレター」として知られ、現在ではほぼ廃れた技術である。2番目の方式は「ウィック式キャブレター」と呼ばれ、空気流を飽和状態のウィック材の表面または内部を通過させる構造であった。3番目の方式は「バブリング式キャブレター」として知られていた。これらの原始的な形態は、初期の低速エンジンや、当時使用されていた高品質（あるいは極めて揮発性の高い）ガソリンに対しては、比較的良好な性能を発揮していた。
   しかし、現代のエンジン形態には不向きである。なぜなら、現在使用されている低品質ガソリンの気化を適切に行えない上に、揮発性の高いガソリンを使用する場合でも、現代の高速エンジンが必要とする適切な粘度の燃料を十分な速さで供給できないからである。現在使用されているキャブレターは異なる原理に基づいて動作する。これらの装置は「スプレー式キャブレター」と呼ばれている。燃料は、流入する空気流の吸引効果によって微細な霧状に分散される。
   この構造の利点は、ガソリンと空気粒子のより完全な混合が得られる点にある。従来のタイプでは、空気は揮発性の高い成分とのみ結合し、比重の大きい成分はタンク内に残留していた。燃料が劣化すると気化が困難になり、適切な混合比を得るためには燃料を排出して新しい燃料を補充する必要があった。空気流に燃料を噴霧する方式の場合、以下の点が明らかである。
   すなわち、燃料はすべて消費され、ガソリンの比重の大きい成分も、揮発性の高い蒸気と同様に確実にシリンダー内に吸入されて気化されるのである。

[図版: 図43 – 船舶用タイプの混合バルブ。空気バルブ座面の小開口部を通じてガソリンを空気流に噴霧する機構]

最も単純な噴霧式キャブレターの形態は、図43に示すものである。この方式では、空気流に燃料を噴霧するための開口部が、スプリング作動式のマッシュルームバルブによって開閉される。
このバルブは主空気開口部の流量調節も担っている。エンジンが空気を吸い込む際、このバルブが開放されると同時に、周囲を流れる空気はガソリン開口部を通じて微細なガソリン粒子で飽和される。こうして形成された混合気は、混合気通路を通ってエンジンへと供給される。燃料比率を調整する方法は2種類用意されている。一つはガソリン流量を調節するニードルバルブであり、もう一つはクニル加工が施されたネジ式調整機構で、ジャンプバルブのリフト量を制限することで空気量を制御するものである。

フロート式キャブレターの開発経緯

現代的な噴霧式キャブレターの構造は2つのチャンバーから構成されている。一つは空気流が通過してガソリン噴霧と混合する混合チャンバー、もう一つは単純な機構によって燃料レベルを一定に保つフロートチャンバーである。混合チャンバー内には燃料を噴霧するためのジェットまたはスタンドパイプが設置されており、フロートの役割は、エンジンが空気を吸い込んでいない状態でも燃料がジェットから溢れ出さないよう、適切な燃料レベルを維持することにある。
空気バルブによってガソリンの流量を制御する簡易型ジェネレーターバルブの場合、バルブ本体やバルブシートにいかなる漏れが生じても、エンジンが空気を吸い込んでいるか否かにかかわらず、ガソリンが連続的に流出してしまう。液体燃料は空気導入口周辺に滞留し、エンジンが空気を吸い込む際にはガソリンの微粒子で飽和状態となり、過度にリッチな混合気となる。フロート式供給方式では、スタンドパイプ内の適切な高さで燃料レベルを一定に保つため、液体燃料はエンジンが実際に空気を吸い込んだ時にのみ供給される。
この時、ジェットから吸い出される燃料は、流入する空気流の吸引効果によってのみ供給される仕組みとなっている。

MAYBACHによる初期設計

初めて実用化に成功した噴霧式キャブレターの形式は、マイバッハが初期のダイムラーエンジン用に開発したものである。この画期的なフロート式供給方式キャブレターの基本動作原理を図44Aに示す。混合室とバルブ室は一体化されており、スタンドパイプ（ジェット）は混合室内に突出していた。この構造はフロート室とパイプで接続されていた。タンクから供給される燃料は
フロート室の上部に流入し、開口部は中空の金属製フロート上部に取り付けられたニードルバルブによって閉じられていた。フロート室のガソリン液面が低下すると、フロートが下降してニードルバルブが開き、タンクからフロート室への燃料供給が可能となる。フロート室が満たされるにつれてフロートは上昇し、適切な液面に達するとフロートが自動的に燃料供給口を閉じる仕組みである。エンジンの吸気行程ごとに、自動開閉式の吸気バルブが作動することで
バルブ座から離開し、空気開口部を通ってスタンドパイプまたはジェット周辺に空気の流れが引き込まれる。これにより、ガソリンがチューブから噴霧され、流入する空気流と混合するのである。

[図版: 図44 – 現代型スプレー式キャブレターの進化過程
A – マイバッハが開発した初期型
B – フェニックス・ダイムラー社によるマイバッハ原理の改良型
C – 現代的な同心フロート式自動補正キャブレター]

図Bに示された形態は、マイバッハの単純な装置を改良したものであり、
当初はフェニックス・ダイムラー社のエンジンに採用された。この装置にはいくつかの改良点がある。第一に、フロートと混合室を別々に製作してパイプで接続するのではなく、一体鋳造によってキャブレターを単一ユニット化した点である。第二に、フロートの構造が改良され、ガソリン遮断バルブはフロートに直接固定されるのではなく、テコ機構によって操作されるようになった。噴霧ノズルはチョークチューブで囲まれており、これにより空気流がノズル周囲に集中し、エンジン回転数が低い場合でも空気の流れをより迅速にすることができる。円錐形の部品
をジェット上部に配置することで、流入する噴霧を霧状に分散させ、空気とガソリンのより均一な混合を確保している。空気導入口にはエアコーンが設けられており、そのシャッターによって空気流入量を調節できるため、混合比を一定範囲内で調整可能となっている。

同心フロート・ジェット方式

図Bに示す形状はさらに改良が加えられ、図Cに示すタイプが現代の単一ジェット式の代表的な形態となっている。この方式では、フロート室と混合室が同心円状に配置されている。バランスの取れたフロート機構を採用することで
供給量の安定性を確保しており、ガソリン噴射ノズルまたはスタンドパイプには供給量を調節するニードルバルブが装備されている。また、空気導入口は2箇所設けられている。主空気導入口は蒸発器の下部に位置し、補助空気導入口は混合室の側面に配置されている。このタイプのキャブレターにおける混合比制御には主に2つの方法がある。ガソリン用ニードルバルブを調整するか、補助空気バルブを調節する方法である。

シェーブラー式キャブレター

航空機用エンジンの一部に採用されていたシェーブラー式キャブレターの構造を図45に示す。注目すべき点は、空気バルブが開くと計量ピン（ニードルバルブ）が噴射ノズルを開放する仕組みになっていることである。レバーの長いアームは空気バルブに接続され、短いアームはニードルバルブに接続されている。このレバー比の設定により、ニードルバルブの移動量は空気バルブの移動量に比べて大幅に小さくなっている。空気バルブを閉じた状態で燃料流量や噴射ノズルの開口サイズを設定するためには、支点の位置を上下に調整するネジ機構が設けられている。
さらに、小型スプリングに対して支点を押し下げることで同様の効果が得られるダッシュコントロール機構も装備されている。ベンチュリ管には噴射ノズル開口部周辺が非常に細くなった部分が設けられており、ノズルは水平方向に配置されている（図面中Aで示す）。燃料はユニオンM部からフロートチャンバー内に流入し、スプリングPが計量ピンを上方に保持することで、レバーの制動作用に対抗している。空気バルブの設定は、図面に示されている容易に調整可能なローレット加工ネジによって行うことができ、またフラッター現象を抑制する機能も有している。
この機能は、バルブステムが挿入されるチャンバー上部に配置されたピストンダッシュポットによって実現されている。主空気は噴射ノズル通路の下部から供給され、始動時の空気流量を増加させるための小さなスロットルが吸気系統に設けられている。このキャブレターは、排気管周辺に設置されたストーブへの温風接続にも対応するように設計されており、このような接続部品の装着が推奨される。主空気吸気部への空気供給を制御するレバーは、必要に応じて以下のシステムと接続可能な構造となっている。
すなわち、柔軟なワイヤーを介してダッシュパネルまたはコントロールコラム上のリンク機構に接続できるようになっているのである。

【図版】図45――計量バルブと拡張ベンチュリを備えた新型シェブラーキャブレター。空気バルブと燃料調整ニードルの機械的接続部分に注目。

クローデル式（フランス製）キャブレター

【図版】図46――クローデル式キャブレターの構造図

このキャブレターは極めてシンプルな構造を特徴としている。補助空気バルブや可動部品を一切持たず、ガス流量を制御するスロットル機構のみを備えているためである。その構造は既に以下の図で示されている：
図46。噴霧ノズルは偏心配置となっており、その周囲には2列の小径オリフィスが設けられている。上部に位置するオリフィスは噴霧ノズルの開口部とほぼ同一面にあり、下部に近い位置にあるオリフィスはノズルの下部付近に配置されている。ノズルを囲むスリーブは上部が閉じた構造となっている。スリーブ上部の穴を通過する空気はスリーブ内部に真空を生じさせ、これにより下部の穴から空気が吸い込まれる。この内部を移動する空気柱の動きが、ノズルからのガソリン流量を制御する機構である。小径の通路における摩擦のため、空気の流速は
スリーブ内部では外部に比べてそれほど速く増加しないため、混合気の濃度が一定に保たれる傾向がある。このキャブレターのスロットルはバレル式を採用しており、噴霧ノズル本体とその周囲のスリーブはスロットル内部に位置する構造となっている。

スチュアート式計量ピンキャブレター

図47に示すキャブレターは計量式タイプであり、噴霧ノズル部の真空度は垂直方向に配置された計量ピンを囲む計量バルブの重量によって制御される。可動部品は計量バルブのみである。
このバルブは真空度の変化に応じて上下に作動する。計量バルブの周囲には空気室が設けられており、その上には混合室が配置されている。バルブが上昇すると、計量ピンにあらかじめ設定されたテーパー形状により、ガソリン通路が拡大されると同時に空気通路も比例的に増加するため、適切な混合気が生成される。バルブ下部に設置されたダンパーは振動を抑制する役割を果たす。アイドリング時には、バルブはシート部に着座して空気の流れをほぼ完全に遮断し、必要なアイドリング混合気を確保する。バルブを貫通する通路は吸気管として機能する。アイドリング時には、
バルブが完全に閉じた状態で、ガソリンはバルブ本体に設けられた専用の通路を通過し、アイドリングに必要な適量が供給される。調整機構は計量ピンのテーパー部を上下に動かすことで、ガソリン供給量を増減させる方式を採用している。ダッシュコントロール機構も装備されており、これにより計量ピンが引き下げられ、ガソリン流量が増加する。8気筒および12気筒エンジン用の複式タイプは、基本原理はモデル25と同様であるが、スロットル操作や調整機構などが同調されたデュアルキャブレターシステムとなっている。航空用エンジン用の複式タイプについては
鋳アルミニウム合金製である。

【図47：スチュワート式計量ピンキャブレター】

多噴孔蒸発器式キャブレター

適切な混合気比を確保するため、一部のキャブレター設計者は、共通の混合室に2つ以上の噴孔を配置した構造を開発した。一般的な構造としては、1つは小径の開口部を持ち小型の空気通路に設置され低速走行時のみ使用される噴孔、もう1つは大径の空気通路に設置されわずかに拡大された内径を持ち中速走行時に用いられる噴孔という構成である。高速走行時には
両噴孔を直列に使用する。複数噴孔式キャブレターの中には、これら一連の装置の集合体と見なせるものもあり、それぞれが特定のエンジン動作条件に合わせて設計されている。そのサイズは、低速走行時にエンジンを稼働させるのに十分な小型のものから、エンジン速度の向上に伴って段階的に導入された小型部品と組み合わせて、可能な限り最高のエンジン速度に対応するガス供給能力を持つ大型のものまで様々である。多噴孔キャブレターは、単一噴孔式キャブレターとは以下の点で異なる：
混合室の構造において、共通のフロートボウルを使用することで全ての噴孔パイプに燃料を供給できる点である。通常、噴孔の作動はスロットル機構との機械的接続または自動バルブによって、段階的に制御される方式が採用されている。

多噴孔キャブレターの主な目的は、エンジンのあらゆる動作速度においてより優れた柔軟性を確保し、適切な混合比の燃料供給を実現することにある。ただし、以下の点を明確にしておく必要がある：このような装置
は実用的な応用が容易である一方、単一噴孔の単純な形式に比べて調整がより困難であるという特徴がある。複数の噴孔を使用する場合、キャブレターの目詰まりリスクが増大し、噴孔の一つでも塵埃や水の粒子によって塞がれると、生じる混合気の問題を検出することが困難になる。ある噴孔が特定の速度域では十分なガソリンを供給できてエンジンを良好に作動させることができても、他の条件下では適切な量のガソリンを供給できない事態も起こり得る。多噴孔キャブレターを調整する際には、
各噴孔を独立したキャブレターと見なし、それぞれをその噴孔が使用される条件に対応するスロットル位置において最良のエンジン動作が得られるように調整するのが一般的である。例えば、主混合室に供給する噴孔はスロットルを部分的に閉じた状態で調整し、補助噴孔はスロットルを完全に開いた状態で調整するといった具合である。

ボール・アンド・ボール式二段キャブレター

【図版】図48――ボール・アンド・ボール式二段キャブレター

これは二段式の気化装置であり、気化の第一段階には高温の空気を、第二段階には低温の空気を使用する。図48の断面図を参照すると、チョークバルブを備えた高温空気通路、主ベンチュリがB位置に、ガソリン噴孔がJ、固定空気開口部にスプリング式アイドリングバルブVが設けられているのが確認できる。これらの部品が第一系統を構成する。第二系統では、Aが低温空気通路、Tがバタフライバルブとなっている。
Jは低温空気通路にガソリンを噴射する噴孔である。この系統は、バタフライバルブTを開くことで作動する。バタフライTとスロットルの間の接続機構（図には明示されていない）は、スロットルが完全に全開でない場合にバタフライバルブを全開状態にする。それ以外の場合、バタフライバルブはスプリングによって閉じた状態に保たれる。混合室の右側に位置する円筒形チャンバーには、通路Dを通じて吸気マニホールドに接続する、内径が縮小された延長部Eが設けられている。フロートチャンバーとこの円筒形チャンバーは、制限された開口部によって接続されている。
これにより、両チャンバー内のガソリン液面は同一に保たれる。円筒形チャンバー内の緩く嵌め込まれたプランジャーPは、チャンバーの上部小部分に上方に延びる延長部を有する。Oは小さな空気取入口、Mは円筒形チャンバーから混合室へと通じる通路である。この空気通路は、キャブレターが作動している間は常に一定の流量で空気を通過させる。このキャブレターは実質的に2つの機能を1つにまとめたものである。主キャブレターは、ベンチュリ通路内に配置された中心噴孔で構成されている。フロートチャンバーは偏心配置となっている。空気通路内には固定された開口部が設けられており、さらに追加の空気が
、スプリングで支持された空気バルブの吸引作用によってこの開口部から取り込まれる。低速中速域を超える追加混合気が必要となるとすぐに作動する第2段階は、別個の空気通路と追加の空気バルブで構成されている。バルブが開くと、この噴孔が露出し、空気がその下を通過する。始動を容易にするため、フロートボウル通路からスロットル上部に至る補助通路が設けられている。スロットルが閉じている時、すべての吸気はこの補助通路に集中する。この通路にはプランジャーが内蔵されており、吸気ピックアップ装置として機能する。
真空度が高まるとプランジャーが上昇し、吸気通路からのガソリン流を遮断する。スロットルを開くと吸気通路の真空状態が解消され、プランジャーが下降することでその上部にガソリンが溜まる。このガソリンは直ちにピックアップ通路を通じて吸い込まれ、加速時に必要な適切な混合気が供給される。

マスター・マルチジェット・キャブレター

【図版】図49――マスター・キャブレターの構造図

図49および50に詳細が示されているこのキャブレターは、レーシングカーや航空機用エンジンにおいて特に高い人気を博してきた。その理由は、極めて
優れたピックアップ性能と燃料の完全な微粒化にある。作動原理は、14本から21本まで（キャブレターのサイズに応じて変化する）の噴射ノズルによって燃料を微細に分散させる点にある。これらのノズルはスロットルを開くことで露出するが、これは特許取得済みの湾曲機構によって実現されており、噴射ノズルの適切な配列を保証する設計となっている。このキャブレターには偏心フロート室が設けられており、ここからガソリンは一連の噴射ノズルへと導かれる。これらのノズルの上部はスロットルを全開にするまで閉じた状態に保たれる。
スロットルが徐々に開くと、ノズルも段階的に露出する仕組みだ。空気の取り込み口は下部に位置し、スロットル開口部は改良型ベンチュリ効果が生じるように設計されている。スロットルは噴射ノズルの下方に位置する円筒形バレル内に配置されており、バレルから吸気口への流路は流れが途切れないように工夫されている。始動を容易にするため、ダッシュ式のシャッターが空気の流れを遮断し、吸引力を噴射ノズルに集中させることで、リッチな混合気を生成する。

[図版: 図50 – マスターキャブレターの断面図 噴射ノズルの配置を示す]

調整が必要なのはアイドリング時のみであり、一度設定すればその後は一切調整する必要がない。この調整機構はネジ式で、アイドリング位置におけるスロットルの位置を決定する。ダッシュ式コントロールには、高速走行用、通常走行用、および始動時用のリッチな混合気設定位置が設けられている。マスターキャブレターを取り付ける際、フロート室はラジエーター側またはドライバーシート側に任意の向きに配置可能である。ただし、フロートをラジエーター側に配置する場合は、前方に取り付けるラグプレートを別途注文する必要がある。そうでないと、キャブレターの取り付け作業が困難になる場合がある。
スロットルレバーはストッパーラグまで完全に操作できる状態にしておかなければ、最大出力が得られない。アイドリングスクリューを調整する際は、混合気をリッチにする方向（時計回り）に回すか、リーンにする方向（反時計回り）に回すかを選択する。

複合ノズル式天頂型気化器

【図版：図51――天頂型複合ノズル式補償気化器の断面図】

図51に示す天頂型気化器は、その簡潔な構造から、航空機エンジン用気化器として広く普及している。混合比の自動調整は、実際に極めて効果的に機能する補償複合ノズル原理によって実現されている。この原理を簡潔に説明するため、図52Aに示すような基本型の気化器（混合バルブ）を例に挙げよう。これは単一の噴射ノズルから構成され、流入空気の流路内に配置され、通常のフロートチャンバーから燃料が供給される。直感的には、エンジン回転数が上昇するにつれて、空気流量とガソリン流量が比例的に増加すると考えられる。しかし残念ながら、これは現実には当てはまらない。液体体に関する物理法則によれば、噴射ノズルからのガソリン流量は空気流量よりも吸引力の影響を強く受けるため、混合比は次第に濃くなっていく傾向がある。つまり、吸引力が高い状態ではガソリンの割合が著しく高くなるのである。この傾向は、図52Bの補助曲線によって示されており、この種の噴射ノズルにおける各種速度条件下でのガソリン対空気の比率を示している。この混合比は、極めて狭い速度範囲かつ高速域でのみほぼ一定に保たれる。この欠点を補正する最も一般的な方法は、補助的な空気バルブを追加することである。これらのバルブは空気を追加供給することで、混合比が過度に濃くなった場合に希釈する働きをする。しかし、この簡易的な方法であらゆるエンジン回転数に対して正確に希釈量を調整することは困難である。
【図版：図52――天頂型気化器に用いられるバヴェリー式複合ノズルの作動原理を説明する図】

さて、吸引力が増大するにつれて混合比が濃くなるタイプの噴射ノズルが存在するとすれば、その逆の特性を持つノズルは、同様の条件下で混合比が薄くなるタイプとなる。天頂型気化器の発明者であるバヴェリーは、図52Cに示す定流量装置の原理を発見した。ここでは、ある一定の量のガソリン（開口部Iによって決定される量）が、重力によって空気開放型のウェルJ内に流入する。噴射ノズルHにおける吸引力は、ウェルJが開放されているため重力補償装置Iに影響を及ぼさない。したがって、補償装置は単位時間当たり一定の流量を供給し続け、エンジンの吸引力が増大するにつれてより多くの空気が吸い込まれる一方、ガソリンの量は一定に保たれるため、混合比は次第に薄くなるのである。図52Dはこの現象を示す曲線を示している。
これら2種類の混合比特性を持つ気化器を組み合わせることで、天頂型複合ノズルが開発された。図52Eでは、直接吸引型（混合比が濃い）のノズルGとパイプEを通る流路、およびバヴェリー式の「定流量」装置（J、I、Kの各要素とノズルHで構成）の両方が示されている。一方の欠点を他方が補う仕組みになっており、エンジンの始動時から最高速度に至るまで、空気とガソリンの供給比率が一定に保たれ、効率的な燃焼が実現される。

天頂型気化器には、複合ノズルに加え、始動用およびアイドリング用のウェルが装備されている。これはモデルL型気化器の断面図（PおよびJで表示）に示されている。このウェルは、バタフライバルブの縁部にあるプライミング穴に通じており、このバルブがわずかに開いた状態で最も強い吸引力が発生する。ガソリンはプライミング穴の吸引力によって吸い上げられ、バタフライバルブを通過する空気と混合されることで、理想的な低速走行用混合気が生成される。バタフライバルブをさらに開いた高速走行時には、プライミングウェルの機能は停止し、複合ノズルがウェルからガソリンを汲み上げて、いかなるエンジン回転数に対しても正確に調整された供給を行う。
[図版: 図53 – V型航空機エンジン用天頂型複式気化器]

8気筒または12気筒を2つのV型ブロックに配置した複式エンジンの登場に伴い、良好な気化燃焼を実現することが大きな課題となった。従来の単一気化器では、1つのシリンダー群から他の群への吸気マニホールド内の強いクロス吸引の影響により、満足のいく結果が得られなかった。この問題から、各シリンダー群を独立した気化器で供給する2基の気化器を採用する方式が採用された。この方式は、2基の気化器が完全に同期して動作している場合には非常に良好な結果をもたらしたが、特に調整式タイプを採用した場合にこの同期を実現することは極めて困難であったため、この方式は広く普及することはなかった。次の論理的な解決策として開発されたのが、図53に示す天頂型複式気化器である。これは完全に独立した2つの気化器を結合した構造となっており、共通のガソリンフロート室と空気吸気口を両気化器で共有している。各シリンダー群が独自の吸気経路を持つため、吸気マニホールド内のクロス吸引問題を解決している。これにより気化器を2基使用する必要がなくなり、システムの簡素化が図られた。天頂型気化器をカーチス製90馬力OX-2エンジン（JN-4標準練習機に搭載）に実用導入した例が図54に示されており、これは問題のエンジンの背面図を概略的に示したものである。気化器はエンジン後方に搭載された重力式燃料タンクからの燃料供給を可能にするため、低い位置に配置されている。
[図版: 図54 – カーチスOX-2 90馬力航空機エンジンの背面図、気化器の位置と温風導管を示す]

ガソリンフィルターの有用性について

多くの気化器では、液体燃料がフロート室に流入する部分に濾過スクリーンが設けられており、燃料中に含まれる塵埃やその他の異物がフロート室に侵入するのを防いでいる。ただし、これは一般的な仕様ではなく、大多数の気化器にはこのようなフィルターが装備されていない。気化器内に異物が侵入することは極めて好ましくない。なぜなら、フロート制御用燃料バルブの下に堆積してバルブをシートから持ち上げ、燃料の過剰供給（フラッディング）を引き起こす可能性があるからだ。もし異物が噴霧ノズルに到達すると、ノズル開口部を塞いでガソリンが供給されなくなるか、あるいは通路を過度に狭めて混合気に供給される燃料量が著しく減少する恐れがある。気化器自体に濾過スクリーンが装備されていない場合には、通常、ガソリンタンクとフロート室を結ぶ配管部分に簡易なフィルターが別途設置される。
図55には簡易型フィルターおよび分離装置のいくつかの例を示している。Aに示すタイプは、容易に取り外し可能なガーゼ製スクリーンと、異物が底部に沈降するのに十分な容量を持つ沈降室を備えた真鍮製鋳造部品で構成されている。ガソリン中に含まれる水や塵埃は沈降室の底部に沈殿し、気化器に供給されるすべての燃料は必ずこの金網スクリーンを通過するため、フロート室に到達する時点で不純物を含まない状態となる。比重の大きい異物（タンク内のスケールや塵埃、さらにはガソリンより重い水など）は沈降室の底部に沈殿する一方、軽量な粒子（繊維くずなど）は濾過スクリーンによって気化器内への流入が阻止される。

図Bに示す濾過装置はAに示すものよりも大型の機器であり、ガソリンが気化器に到達するまでに3段階の濾過スクリーンを通過するため、より効率的な分離性能を発揮する。Cに示す装置では、ガソリンは屈曲したパイプを通って直接沈降室に流入し、そこから金網スクリーンを経て気化器に接続された上部区画へと送られる。Dに示す装置は濾過スクリーン、排水口、および沈殿物受けカップを一体化した構造である。濾過スクリーンはスプリングによって固定されており、装置底部のプラグを取り外すことで両方を同時に取り外すことができる。装置上部の遮断バルブは、沈殿物受けカップと気化器の間に配置されている。この分離装置はガソリンタンクに内蔵されており、ガソリン供給システムの不可欠な構成要素となっている。その他のタイプの装置は、パイプラインの任意の位置に設置できるよう、ガソリンタンクと気化器の間に配置することを想定した設計となっている。

吸気マニホールドの設計と構造について

4気筒および6気筒エンジン、ならびに実際的にはすべての多気筒エンジンにおいて、気化器からシリンダーへ通じる配管は、各シリンダーが規定量のガスを均等に受け取り、かつ各シリンダーへのガス供給が動作サイクルのほぼ同一時点で行われるように設計することが極めて重要である。配管の経路を最短化するため、曲がり角は可能な限り少なくすべきであり、やむを得ず曲線を設ける場合でも、急角度の曲がりはガスの流れを妨げるだけでなく、燃料の凝縮を促進するため、十分な半径を確保する必要がある。4気筒および6気筒エンジンにおいては、動力装置が確実に正常な動作を行うため、バルブ室へのガス供給が均等に行われるよう、あらゆる予防措置を講じなければならない。ガス配管に曲がりや角度が多い場合、すべてのシリンダーに適切にガスを供給することが困難になる。一部の6気筒航空用エンジンでは、単一の気化器用に設計されたマニホールドで問題が発生したため、2基の気化器が使用されている。8気筒および12気筒V型エンジンで最良の性能を得るためには、複式気化器が不可欠である。
ブロック型エンジンにおいては、吸気通路がシリンダー鋳型にコアリング加工されており、気化器との接続に短い配管1本で済むため、吸気配管の設計は比較的簡素化される。シリンダーがペアで鋳造されている場合、T字型またはY字型の単純な配管でも十分な効果を発揮する。特に6気筒エンジンなど個別のシリンダー鋳型を使用するタイプのエンジンでは、適切な配管の配置と取り付けが複雑な課題となる。読者は、各種エンジン設計の概要を参照し、代表的な航空用エンジンにおける吸気配管の配置方法を確認されたい。吸気配管の構造には主に2つの方法がある。最も一般的なのは、真鍮またはアルミニウムでマニホールドを鋳造する方法である。よりコストは高くなるが、銅または真鍮製の管材を積層構造とし、鋳造金属製のエルボやY字型継手を使用する方法もある。鋳造マニホールドの欠点の一つとして、ブローホール（鋳巣）が存在する可能性があり、これにより不完全な鋳造が生じ、気化器から供給される適正な混合気が、多孔質の鋳造部から漏れ込む余分な空気によって希釈され、混合気の問題を引き起こすことがある。もう一つの重要な要素として、配管壁の粗さが一定の摩擦を生じさせ、ガスの流速を低下させる傾向がある点が挙げられる。さらに、コアワイヤーなどの金属突起物が存在する場合、これらの部分に液体燃料の滴が溜まりやすくなり、燃料の凝縮を促進する傾向がある。積層構造の利点は、管材の内壁が非常に滑らかであること、そして鋳造部が小さいためマニホールドに組み込む前に十分に洗浄・清掃することが容易である点にある。配管と鋳造部の接合には、硬質はんだ付け、ろう付け、または自溶溶接が用いられる。

大気条件の変動への対応

現在使用されている低品質ガソリンの場合、より揮発性の高い高級ガソリンを気化させる場合に比べて、大気条件の影響を受けやすい気化器を使用する必要がある。時には12時間で40度にも及ぶ急激な温度変化が、混合気の比率に一定の影響を及ぼす。温度変化だけでなく、高度の変化もガソリンと空気の両方に作用するため、混合気の比率に影響を及ぼす要因となる。温度が低下するとガソリンの比重が増加し粘度が増すため、気化が困難になる。非常に冷たい空気はガソリンを気化させるどころか凝縮させる傾向があるため、寒冷時には適切な混合気を得るために一部の気化器に加熱空気を供給する必要がある。ガス混合気が適切に点火するためには、燃料を気化させ、高温または高速のガス流によって流入空気と十分に混合させる必要がある。カーチスOX-2エンジンへの空気ストーブの適用例は、図54に明確に示されている。柔軟な金属管を使用して加熱空気を複式混合室の空気吸気部に供給していることがわかるだろう。
[図版: 図56 – 高度上昇に伴う大気圧の減少を示すグラフ]

高度が出力に及ぼす影響について

内燃機関は、海面高度時と比較して高高度では出力が低下する。これは多くの疑問を呼んできた現象である。『モーターエイジ』誌の執筆者は「これには十分な理由があり、物理的に避けられない現象である。この差異は、高度が高くなるにつれて大気圧が低下することに起因する。具体的には、海面高度では大気圧が1平方インチ当たり14.7ポンドであるのに対し、海面から5,000フィート（約1,524メートル）上昇すると約12.13ポンド、10,000フィート（約3,048メートル）では約10ポンドとなる。このことから、ピストンがガスを圧縮して点火準備が整った状態に達した後の最終圧力は、大気圧が低下するにつれて低くなることがわかる。つまり、海面高度から高度が上がるにつれて、圧縮されたガスの単位当たりの出力が低下することを意味する。

」
「例えば、圧縮比が4.5:1であると仮定しよう。すなわち、ピストンがストロークの最下点にある時のピストン上の空気空間の体積が、ストロークの最上点にある時の体積の4.5倍である場合を指す。これは一般的なモーターエンジンの標準的な圧縮比であり、最大馬力を得るため、そして圧縮圧力が高すぎて事前点火を引き起こすことを防ぐためにこの値が選ばれている。圧縮比が分かれば、標準式に数値を代入することで、点火直前の最終圧力を即座に算出することができる：」
P^{1} = P(V/V^{1})^{1.3}

ここで、Pは大気圧、P^{1}は最終圧力、V/V^{1}は圧縮比を表す。したがって、P^{1} = 14.7 (4.5)^{1.3} = 104ポンド/平方インチ（絶対圧力）となる。

「つまり、このエンジンが海面高度で動作する場合、104ポンド/平方インチという圧縮圧力が最も効率的な値となる。これは圧縮比から直接導き出される数値である。

「次に、高度が海面から7,000フィート（約2,134メートル）の場合を考えてみよう。この高度における大気圧は約11.25ポンド/平方インチとなる。この場合も同様に、新しい大気圧値を用いて式に代入することができる。方程式は次のように変形される：」
P^{1} = 11.25 (4.5)^{1.3} — 79.4ポンド/平方インチ（絶対圧力）

「この結果、最終圧縮圧力はわずか79.4ポンド/平方インチとなり、先ほど求めたエンジンにとって最も効率的な圧力値よりも大幅に低い値となる。出力の低下は明らかである。

「これらの最終圧縮圧力は絶対圧力であることに注意が必要である――つまり大気圧を含んだ値である。最初のケースでは大気圧以上の圧力を求めるには14.7を引く必要があり、後者の場合は11.25を差し引かなければならない。言い換えれば、海面高度で89.3ポンド/平方インチの圧縮圧力が大気圧以上である場合、同じエンジンでも7,000フィートの高度では大気圧以上の圧縮圧力は68.15ポンド/平方インチしか得られないことになる。」
上記の分析から明らかなように、我々が求めた効率的な最終圧縮圧力を達成するためには、異なる圧縮比を採用する必要がある。すなわち、最終体積をより小さくしなければならず、高度条件に合わせてこれを変更することは不可能なため、出力低下は避けられない。ただし、標準ピストンを手首ピン上部でより長いものに交換することで、ピストン上部の空間を縮小することは可能である。このようにして圧縮比を5:1程度に高めれば、エンジンは再び適正な最終圧力を得ることができる。しかし、それでも海面高度時の出力には及ばない。なぜなら、馬力値は大気圧に比例して変化し、最終圧縮圧力を一定に保った場合、馬力は大気圧の変化に直接依存するからである。つまり、7,000フィートの高度では、海面高度で40馬力を発生していたエンジンの出力は

11.25
——- = 30.6馬力
14.7

となる。

もし元の圧縮比4.5を維持した場合、出力低下はさらに大きくなるだろう。これらの計算と考察から明らかなように、高高度飛行を想定した航空機を設計する場合、空中飛行時に不可避となる出力低下を補償できる十分な動力性能を確保することが極めて重要である。この問題は固定式ガスエンジンの設置においてもしばしば見られる現象である。海面高度での作業に十分な性能を持つエンジンであっても、数千フィート上空では十分な出力を得られない場合があるのだ。航空機が18,000フィートを超える高度に到達することを考慮すれば、エンジン出力には十分な余裕が必要であることが明らかである。

ディーゼル機関システム

ドイツ人化学者・技術者である故ディーゼル博士が開発した燃料供給システムが、現在大きな注目を集めている。これはディーゼル機関が原油などの低品質燃料を燃焼可能であるという特性によるものである。このシステムでは、エンジン設計において極めて高い圧縮比を採用しており、吸気行程時には純粋な空気のみがシリンダー内に取り込まれる。この空気は約500ポンド/平方インチ（約3450kPa）という高圧まで圧縮され、十分な熱エネルギーが
生成される。この圧縮空気は高温に達するため、炭化水素混合物を自発的に燃焼させることができる。このように高圧まで圧縮された空気は燃焼しないため、燃料は圧縮空気よりもさらに高い圧縮比で燃焼室に噴射される。微細な噴霧状態で噴射されるため、空気との接触により瞬時に気化し、熱エネルギーを得る。圧縮空気が液体燃料を完全に飽和させると、燃焼室内の高温状態によって即座に爆発反応が生じる。この種のエンジンは船舶用および定置式動力源として広く実用化されている。
しかし、柔軟性に欠けることと、出力に対する重量比が大きいことから、航空機や自動車用としては実用的ではない。ディーゼルエンジンはその高い効率性から、潜水艦や大型船舶の動力源として標準的に採用されている。これは特に大型ユニットに適した特性であるためである。

航空機におけるキャブレター設置に関する留意事項

英国の航空専門誌『The Aeroplane』に掲載されたある記事では、航空工学を学ぶ学生にとって興味深いキャブレター設置の技術的特徴について論じられている。本稿ではその論文の一部を引用して紹介する。

「通常タイプのキャブレターを搭載した航空機を使用する者は、特にその設置方法を慎重に確認すべきである。最近、使用者の不注意により、複数の高価な機体が火災事故を起こした事例があるからだ。これらの機体には、高級自動車メーカーとして名高い企業製の高出力V型エンジンが搭載されていた。この種のエンジンには4基のキャブレターがV型シリンダー間に配置されている。トラクター方式で搭載する場合、フロート

室は噴射室の前方に位置する。このため、機体の尾部が地上に接地している状態では、噴射口がフロート室内のガソリン液面よりも低い位置になる。

「当然のことながら、機体を通常の姿勢で停止させた状態で噴射口を開いたままにしておくと、ガソリンが噴射口から漏れ出し、クランクケース上部のV字型部分へと滴り落ちる。そこからエンジン後部へと流れ込み、マグネトーが装着されている部分に浸透する。長時間放置した場合、

ガソリンは蒸発する前に機体本体の内部まで十分に染み込む。蒸発したガスは前部コックピット内で引火性のガスとなる。そこへ誰かがやって来てエンジンを始動させる。マグネトーの火花ギャップが一度火花を飛ばすと、機体前面全体が即座に『独立記念日』（花火の盛大な打ち上げ）のような状態になる。当然ながら、一つの安全対策として機体が着陸したら直ちにガソリン供給を止めることが挙げられる。もう一つの対策としては、エンジンを実際に始動させる時までガソリン供給を開始しないことである。
「航空機を操縦する唯一の適任者として公式に認められている人間の少年に、こうした細部の記憶だけを頼りに機体を守れというのは酷な要求かもしれない。しかし、経験豊富なパイロットならおそらく忘れずにいられるだろうと期待することは妥当だろう。とはいえ、他の予防策の方がより望ましい。なぜなら、エンジンが少々始動しにくい場合でも、同じ原因から火災が発生する可能性は十分にあるからだ。そのような状況では、キャブレターに過剰な燃料が供給されることになる
が、その際、空気力学的な「刺激」によってさらに燃料が流れ込む可能性がある。

「この問題への一つの解決策は、噴射室の下に滴下受け用の缶を設置し、落下するガソリンを受け止める方法である。これは機体の始動時に火災を防ぐには有効だが、機体を地上に停止させた状態で燃料を流したままにしておいた場合には効果がない。この場合、滴下受け缶は満杯になって溢れ出すからだ。そして一度火災が発生すれば、缶の中の
燃料は火勢をさらに強める結果にしかならない。

キャブレターの逆向き取り付け

「もう一つの解決策は、キャブレターの向きを逆にすることである。こうすればフロート室が噴射ノズルの後方に配置され、機体の尾部を接地させた状態でノズルの下部に位置するため、噴射ノズルの下部でガソリンの供給が遮断される。この方式には機械的に特に難しい点はないと思われるが、正直に言えば、フロート室の向きを逆にすることでエンジンの他の部品との干渉が生じないかどうかについては、私は十分に確認していない。

ただし、この方式を採用すると、急角度で登坂する際にエンジンへのガソリン供給が不足する可能性があるとの指摘もある。この場合、ガソリンが噴射ノズルの下部に滞留するため、シリンダー内へ吸い込まれるためにより多くの負圧が必要となるためだ。これはアマチュア向けのモーターメカニック論としては興味深い論点ではあるが、同じエンジンをトラクターではなく「プッシャー」として使用する場合、噴射ノズルはフロートの前方に位置するため、出力低下は生じないと考えられる。

混合気の供給不足問題

「さらに、機体が上昇するにつれて燃料の供給位置はより低くなる。
その結果、吸気行程ごとに取り込まれる空気量が減少することになる。これはつまり、高高度ではガソリン供給量に対して混合気が過度に濃くなってしまうことを意味しており、極めて高い高度で正確な混合比を得るためには、タンクとキャブレター間のニードルバルブを絞ることでガソリン供給量を減らす必要がある――少なくとも、これまで様々な高高度飛行を経験したパイロットたちの経験則ではそう結論づけられている。もちろん、何らかの改善策が考えられる可能性は否定できないが…」
大気圧力の低下を補うための強制空気供給システムの導入は可能かもしれないが、その場合、追加される機構の重量増に見合うだけの出力向上が得られるかどうかは未検証の課題である。可変圧縮比機構を採用すれば一定の改善は見込めるかもしれないが、ここでもやはり、追加される機構の重量を考慮しなければならない。

「いずれにせよ、現時点では高度が上がるにつれてエンジンの出力は低下する傾向にある。空気量が減少するため気筒当たりの混合気量が減少し、ガソリン供給量も必然的に
減少するためだ。これはさらに出力低下を招く要因となる。高高度飛行時に自動的にガソリン供給を制限するキャブレターが開発されているかどうかは不明だが、フランス人パイロットが『天井にぶつかりそうな』限界高度と表現した状態、つまり機体が上昇限界付近で失速気味になっている場合、フロート室前部にジェットを配置すれば、ある程度の自動的な供給制限が自動的に行われるという利点があるかもしれない。」
――「機体が限界高度まで上昇し、パイロットがさらに高度を上げようと最大限の操作を行っている時、おそらく尾翼はパイロットが許容できるぎりぎりの低位置にあり、横方向・縦方向の操縦桿は限界寸前まで操作されている状態だろう。この場合、キャブレターのジェットがフロート室の後方に配置されている限り、いずれにせよ混合気は過濃状態になる可能性が高い。さらに言えば、不注意なパイロットや知識不足のパイロットがこの尾翼を下げた状態で飛行を続ければ、ある種の
シリンダーが完全に停止する事態も起こり得る。その場合、そのシリンダーに燃料を供給するキャブレターはオーバーフローを起こし、機体が地上にある時と同様に燃料が溢れ、火災が発生する危険性がある。これに対し、ジェットをフロートの前方に配置した場合、混合気が若干不足する可能性はあるものの、少なくとも尾翼を下げたまま上昇することで火災が発生する危険性は皆無である。

『降下時の危険』

「一方、このタイプのエンジンを搭載した『プッシャー式』航空機の場合、ジェットが本来あるべき位置――つまり

フロートの前方にある状態では、降下時に火災が発生する危険性がある。具体的には、パイロットがスロットルを全開に絞った場合、あるいはエンジンを停止させてプロペラの空気圧だけで再始動させようとした場合、ガソリンがジェットから溢れ出てエンジンに吸い込まれず、代わりにマグネトーに流れ込むことで、非常に急角度で長時間にわたる降下時にはマグネトーがオーバーフローを起こす可能性がある。いずれにせよ、長時間の降下飛行ではある程度の燃料オーバーフローが発生し、エンジンが再始動する前に確実にチョーク現象や燃料の噴き出しが生じることになる」
。これは若いパイロットにとって、このような状況下で完全にエンジンの自動始動を頼りに過度に低空飛行することは危険であることを示している。地面に到達する前にエンジンが即座に始動して安定した燃焼状態を取り戻すことを期待するのは適切ではないということだ。

「総合的に判断すると、キャブレターをエンジンに対して横向きに設置する方がより適切な慣行であると考えられる。この配置であれば、機体の縦方向の姿勢にかかわらず、ジェットとフロートは常にほぼ同一の高さに保たれるからだ。このような配置であれば、
大きな横傾斜角で長時間飛行しても、深刻なキャブレター関連の問題が発生することはない。航空用エンジンの設計という困難な分野に果敢に挑む自動車メーカーは、自社のエンジンが航空機では自動車では到底考えられないような角度で搭載されることを、時に忘れがちである。自動車では1対10の角度は例外的なケースだが、航空機では一般的なものであり、10対1の急降下（これは厳密には垂直降下に近い）で走行する自動車など誰も聞いたことがない。したがって、
適切に設計・調整されたキャブレターが航空機内で異常な挙動を示すことがあっても何ら不思議はない。

「つまり、より優れたキャブレターを開発すべき責任はメーカー側にあると言える――例えばジェット式中央フロート型の設計などだ。しかし同時に、現在利用可能な技術を適正に扱うための常識的な判断もユーザー側に求められている。単にガソリンのスイッチを切るのが面倒だから、あるいは
エンジン調整中に機体の尾部が浮き上がるのを放置するために、2万5千ドルもする航空機を無駄遣いするような行為は厳に慎むべきである」

キャブレター調整に関する留意事項

現代のフロート式燃料供給キャブレターは、繊細かつ精密に設計された精密機器であり、最良の性能を引き出すためには一定の注意と配慮が必要である。調整作業はキャブレター構造に関する確かな知識を有する者のみが行い、旧来の調整値を変更する理由を明確に理解していない限り、決して行ってはならない。主要な型式のキャブレターを調整する前には以下の点に十分注意すること：
混合気の理想的な状態についての基本的な理解があれば、この知識は燃料と空気の適切な混合比を設定する上で大いに役立つだろう。最適な混合比については議論の余地があるが、ガスが爆発性を示すのは、燃料蒸気と空気の比率が前者1部に対して後者4～18部の範囲にある場合と推定されている。具体的には、1対4の比率
では燃料が過剰であり、1対18の比率では燃料が不足しすぎて確実な点火が得られない。

燃料が過剰になる混合比は避けるべきである。過剰な燃料はカーボンを堆積させ、シリンダー壁面、燃焼室内部、ピストン頂部、バルブなどを煤で汚すだけでなく、エンジンの過熱を引き起こす原因にもなる。さらに、燃料過多の混合比はエンジンの柔軟な制御を著しく妨げる。具体的には、スロットルを絞った状態でエンジンが失速しやすくなる一方、全開時には過剰なガス量が必要な状況でもスムーズに作動してしまう。燃料過多の混合比は以下のような問題を引き起こす可能性がある：
マフラーから排出される黒煙や、非常に強い刺激臭を伴う排気ガスによって容易に確認できる。混合気に空気が多すぎる場合、キャブレター内で「ブローバック」と呼ばれるポップ音が発生する。キャブレターの調整は、各種調整機構の役割を理解していれば難しい作業ではない。キャブレターを調整する際の最初の手順は、エンジンを始動させた後、点火タイミングを遅らせてエンジンを低速で回転させ、スロットルを約半分開いた状態に保つことである。混合比が適切かどうかを確認するためには：
まずガソリン流量を徐々に減らすため、ニードルバルブを時計回りに締めていき、エンジンが不規則な回転を始めたり失火したりする時点まで調整する。エンジンが停止しない範囲で可能な限りニードルバルブを閉じた後、最小必要量の燃料を確認した上で、調整バルブを徐々に反時計回りに回し、エンジンが最高回転数に達するポイントを見つける。この調整が完了したら、ロックナットを締め付けて、ニードルバルブによる調整状態を保持する。次に注意すべき点は、
調整可能な空気バルブが装備されているタイプのキャブレターにおける補助空気供給量の調整である。これはスパークレバーを前進させ、スロットルを開くことで行う。まず空気バルブを開けるか、スプリングの張力を調整して、エンジンが失火したりキャブレター内でバックファイアを起こしたりする時点まで調整する。このようにして最大空気供給量時のエンジン回転数が決まると、空気バルブのスプリングを規制ネジを時計回りに回して締め付け、エンジンの顕著な回転数上昇が認められるポイントまで調整する。燃料バルブと空気バルブの両方を調整した後
であれば、スロットルレバーやアクセルペダルを閉じた位置から全開位置まで動かしても、エンジンの動作安定性を損なうことなく、エンジン回転数を均一に上昇させることが可能となる。この操作を行う際には、常にスパークレバーを前進させた状態で行う必要がある。すべてのタイプのキャブレターが同じ調整機構を備えているわけではない。実際、ガソリン調整用ニードルのみで調整するタイプもあれば、噴射ノズル全体を交換する必要があるタイプもある。また、混合気の比率を調整できるのは、流入する燃料の量を調整することによってのみ可能な場合もある。
フロートレベルの調整が有効なキャブレターも存在するが、これはレベルが確実に適正でない場合に限り行うべきである。キャブレターの不調箇所を特定するための詳細な手順については、適切な順序で後ほど説明する。

経験豊富な整備士やドライバーの間でよく知られている事実として、大気条件がキャブレターの動作に大きく影響することが挙げられる。しばしば観察される現象として、夜間の方が昼間よりもエンジンの出力が向上することがある。この現象は、主に以下の要因によるものと考えられている：
夜間の涼しい空気にはより多くの水分が含まれているためである。同様に、海面レベルから標高10,000フィートの高地へエンジンを移動させる場合、エンジンシリンダー内で使用する空気は希薄化し、大気圧も海面レベルの14.7ポンド/平方インチから高地では10.1ポンド/平方インチへと変化する。いかなるレベル間の大幅な変更においても、すべてのキャブレターには何らかの調整が必要となる。高度の大幅な変化は、航空機の冷却システムにも顕著な影響を及ぼす。水が212°Fで沸騰するのは海面レベルにおいてのみである。標高10,000フィートでは、水の沸点は
19度低くなり、193°Fとなる。

高高度では、海面レベルより5,000フィート以上の高さになると大気圧力が低下するため、混合気に供給される空気量が不足する。このため、補助空気導入口を増設するか、混合気中のガソリン量を減らす必要が生じる。頻繁に高高度での運用を行う場合、ユーザーは直ちにより大きなドーム型キャブレターか、またはより小さなチョークチューブを購入するべきである。その際、現在使用中のキャブレターのサイズと、搭載されているエンジンの種類（詳細な仕様を含む）を明記する必要がある。
チョークチューブを小型化すると、噴霧ノズル部の吸引力が増強される。これに対応するため空気量の調整が必要となり、より多くの補助空気を供給することが可能となる。この調整を行わない場合、エンジンには明らかな鈍重さが生じ、通常のクランクシャフト回転数まで加速できないばかりか、出力も低下する。具体的には、通常の速度の約3分の1が失われることになる。大気圧力の低下は爆発力を弱める原因となり、これは
高度が上がると燃焼室内の酸素量が海抜ゼロ地点と比べて減少するためである。酸素供給量を増やすためには、小型チョーク開口部を通じた吸気量も増やす必要があり、これはチョークチューブの吸引力を高めることで実現される。キャブレターの種類によっては高度変化の影響をより受けやすいものがあり、これがゼニス式キャブレターが航空機用エンジンとして広く採用されている理由である。補償ノズル構造は、より単純なノズルタイプに比べて高度変化の影響を受けにくい特性を持っている。

第6章

初期の点火システム――電気点火が最も優れている――磁気の基礎原理――マグネトーの種類――磁気影響領域――磁石の製造方法――電気と磁気の関係性――マグネトー作動の基本原理――マグネトーの主要部品とその機能――変圧器コイルシステム――真の高電圧タイプ――ベルリング式マグネトー――タイミング調整とメンテナンス――ディキシー式マグネトー――スパークプラグの設計と適用――二回点火方式――航空機用特殊スパークプラグ

初期の点火システム

航空機用動力装置を構成するガソリンエンジンの補助システム群の中でも、エンジンの作動を保証する上で絶対に不可欠な要素が点火システム、すなわちシリンダー内で圧縮された気体に点火して爆発を引き起こし、有用な動力を得るための方式である。点火システムはエンジンの他の部分と同様に十分に発達しており、現在ではほとんどすべての点火システムが、長年にわたって確立されてきた標準的原理に基づいて設計されている。

ガソリンエンジンの開発初期段階においては、シリンダー内の可燃性ガス混合物を爆発させる様々な方法が用いられていた。最も初期のエンジンの一部では、炎がシリンダーヘッドのすぐ近くで燃焼しており、点火に適したタイミングでスライドまたはバルブが移動して開口部を形成し、炎がピストン後方のガスに点火する仕組みとなっていた。この方式は、点火前にガス混合物を圧縮しない原始的なガスエンジン形式においてのみ実用的なものであった。
その後、点火前にある程度のガス圧縮を行うことが望まれるようになると、燃焼室内に設置した白熱した白金管がガスを爆発させる方式が採用された。この白金管は、燃焼室内で燃焼する炎によって常に加熱状態に保たれていた。この用途において裸火は適していなかった。なぜなら、スライドを開いて炎とガスの間の連絡経路を確保すると、圧縮されたガス混合物がシリンダーから十分な圧力で噴出し、時に炎を吹き消してしまうことがあったからだ。これにより点火が不規則になる問題が生じていた。白金管に炎を収めることで、このような問題は解消された。
白金管が直接ガスの影響を受けることはなく、管が適切な温度で維持されている限り、安定した確実な点火が可能となった。

一部の技術者は、十分な圧縮を受けたガスが自発的に燃焼する性質を利用したが、他の技術者はシリンダーヘッドに蓄えられた熱を利用して高圧縮ガスを点火する方法を採用した。しかしこれらの方法はいずれも、自動車エンジンへの応用においては実用的ではなかった。なぜなら、自動車エンジンで求められるような柔軟な動作を許容しなかったからである。現在では、以下の特徴を備えた電気点火システムが一般的に用いられている：
シリンダー内で微小な電気アークまたは火花の発熱作用によって圧縮ガスを爆発させる方式である。また、一般的な傾向として、化学電池よりも機械的に電気を発生させる方式が採用される方向にある。

電気式点火システムの最適設計

電気式点火システムには主に2つの基本形式が用いられる。最も一般的なのは、高電圧電流をスパークプラグの点火極とシリンダー内の隙間（空気空間）に跳躍させる方式である。もう一方の方式は、自動車分野ではほぼ完全に廃れ、航空機用エンジンでは全く採用されなかったものの、船舶用エンジンでは現在も一定の範囲で使用されている低電圧システムである。この方式は低電圧電流を使用するため、燃焼室内の可動電極によって火花を発生させる点に特徴がある。
高電圧式・低電圧式を問わず、あらゆる電気式点火システムに共通する基本要素は以下の通りである：第一に、電流生成の簡潔かつ実用的な方法。第二に、エンジンの作動サイクルにおいて適切なタイミングで火花を発生させるための適切なタイミング機構。第三に、発電機で生成された電流をシリンダー内の点火部材まで伝達するための適切な配線および関連機器である。

圧縮ガスの確実な点火を確保するために必要な各種装置については、点火システムの重要性に鑑み、詳細に説明する必要がある。本種の技術解説書の性質上、ガソリンエンジン点火装置に関連する全ての装置の理論と動作原理を網羅的に解説することは困難であるが、同時に基本的な原理についてある程度考察することも重要である。これにより、読者は点火装置の本質的な仕組みを正しく理解できるようになる。最初に考察するのは電気生成の一般的な方法であり、続いてその電気を利用してシリンダー内で必要な火花を発生させる装置について述べる。航空機用エンジン点火装置ではマグネトー点火方式が普遍的に採用されているため、バッテリー式点火システムについてはこれ以上言及する必要はない。

磁気の基礎原理の概要

機械的手段による電気エネルギー生成に関わる現象と力を正しく理解するためには、磁気の基本原理と電気との関係性について一定の知識を身につけることが不可欠である。以下の内容は、この分野に不慣れな読者にとっても有益な情報となるだろう。多くの人々は特定の物質に磁気が存在することを知っているが、様々な電気機器の動作原理を説明する際に使われる専門用語を理解できない者も多い。これは、これらの装置の動作原理の基礎となる基本的な事実に関する知識が不足しているためである。
磁気とは、特定の物質が有する性質であり、その作用によって他の物質を引きつけたり反発させたりする能力として現れる。この現象が電流の流れている導線（電線）において観測される場合、これを「電磁気」と呼ぶ。磁気と電気は密接に関連しており、それぞれが他方を生成する能力を有している。磁気的性質を自然に有する物質が示す現象の大部分は、電気的影響を受けていない状態では磁気物質ではない物体に電流を流すことによって容易に再現可能である。磁気的性質を示すのは特定の物質に限られており、具体的には鉄、ニッケル、コバルト、およびこれらの合金がこれに該当する。
磁気的性質を有することが最初に確認された物質は、小アジアで発見された石であった。この石は「磁石石」あるいは「導く石」と呼ばれ、自由に動かせるように配置した場合、特定の方向（北）を指し示す性質を持っていた。古代中国の航海者が用いた羅針盤は、この物質（現在では鉄鉱石であることが知られている）の一片を、軽い糸で吊るすかコルクに浮かべたもので、一方の端が地球の北極磁気極の方向を指すようになっていた。この石が磁気的性質を示す理由は、当初は明確には解明されていなかったが、後に地球自体が巨大な磁石であり、特に感受性の高い鉄鉱石がこの磁気の一部を吸収・保持するためであることが判明した。
ほとんどの人が、玩具として広く販売・使用されていた小型の蹄鉄型磁石を通じて、磁石のいくつかの特性に馴染みがあるだろう。数銭程度で購入できるため、誰もが一度は所有し、様々な物質が引き寄せられるかどうか実験したことがあるはずだ。小さな鉄片や鋼片は磁石に素早く引き寄せられ、磁場の影響範囲内に置かれると極部分に付着した。すぐに、真鍮、銅、錫、亜鉛などの金属は磁石の影響を受けないことが明らかになった。複数の物質の磁気吸引力を説明するための簡単な実験が、図57のAに示されている。この実験では、複数の球体が基準線または支持具から吊り下げられており、そのうち1つは鉄製、別の1つは鋼製である。磁石をこれらのいずれかに近づけると、それらは磁石に向かって引き寄せられるが、他の球体は磁気の影響を受けない。実験を重ねる中で、一般的な金属の中で磁気的性質を示すのは鉄または鋼だけであることが明らかになった。

[図版: 図57――様々な磁気現象を実証し、磁気の作用と各種磁石の形態を明確に示すための簡単な実験]

通常の棒磁石や蹄鉄型磁石を注意深く観察すると、一方の端に「N」と記されていることがわかる。これは北極を示しており、他方の端には通常印がなく、これが南極である。一方の磁石の北極をもう一方の磁石の南極に近づけると、強い引力が生じる。この引力の強さは、使用する磁石の大きさと、極間の空気隙間の距離に依存する。一方の磁石の南極を、同じ極性を持つ他方の磁石の端に近づけると、同程度の力による明確な斥力が生じる。これらの事実は、図57のBに示された簡単な実験によって容易に証明できる。磁石は、類似した性質を持つ物質のみを引き寄せたり影響を与えたりする。磁石の同極同士は、明らかに相反する方向に流れる2つの力や影響が結合することが不可能であるため、互いに反発し合う。一方、磁石の異極同士は引き合う。これは、力が同じ方向に流れるためである。磁気の流れは磁石の中を南から北へと流れ、回路は空気隙間または金属心材を通じて北極から南極へと磁気的影響が流れることによって完成される。

磁石の形態と磁気影響の作用範囲の定義

磁石は一般的に、棒状または蹄鉄型の2つの形態で作られる。これら2つの形態はさらに単純型と複合型の2種類に分けられる。後者は同じ形状の複数の磁石を、同極同士が連結されるように組み合わせた構造であり、このような構造は単一の単純磁石よりも効率的で強度が高い。単純型と複合型磁石の2つの一般的な形態は、図57のCに示されている。磁気影響が及ぶ範囲は「磁場」と呼ばれ、この力は「力線」と総称される仮想線によって図示することができる。図57のDに示すように、これらの線は磁気力の作用方向を示すとともに、その強度も表現している。磁場の強度が最大となる部分では、線がより密集し本数も多くなる。力の存在を証明する簡単な方法として、棒磁石または蹄鉄型磁石の極部分に薄い紙を敷き、その上に細かい鉄粉を振りかける方法がある。金属粒子は図版に示された通りの非常に明確な配列を形成し、これにより実際に磁場が存在していることが証明される。
使用する磁石の形状は、磁場の規模と範囲に重大な影響を及ぼす。蹄鉄型の場合、極が近接しているため、磁場がより集中的に分布することに留意すべきである。これらの線は実際には存在しない仮想的なものであり、磁場の分布状態を示すために仮定的に用いられるものであることを理解する必要がある。磁気影響は常に中心部分よりも極部でより強く、これが蹄鉄型やU字型磁石が事実上すべての発電機（マグネトやダイナモ）で採用されている理由である。この極部における強い吸引力は、図57のEに示すように、棒型磁石とU字型磁石に鉄粉を振りかけることで明確に実証できる。大きな磁束が極部分に集まり、吸引力が最も弱まる先端部に向かって徐々に弱まっていく。
図から明らかなように、磁力の流れは極間を曲線的な経路に沿って一方の極から他方の極へと移動する。磁場はこの回路を完成させるため、磁石内部を一方の極から他方の極へと流れる。この流れは物体が磁気特性を保持している限り継続するため、これは磁気回路を構成する。もしこの流れが、磁場中を移動する導体によって一時的に遮断された場合、導体には磁力線を横切るたびに必ず電流が誘導される。磁気回路には3種類が存在する。非磁気回路とは、磁力の影響がその力に反応しない物質を介して回路を完成させる場合を指す。閉磁気回路とは、影響が極間の隙間を埋める磁性物質を介して回路を完成させる場合である。複合回路とは、磁力の影響が磁性物質と非磁性物質の両方を通過して回路を完成させる場合を指す。

鉄棒や鋼棒がどのようにして磁化されるか

磁化には接触法と誘導法の2つの方法がある。鋼材を磁石でこすると、取り除いた後も磁石としての性質を保持し、北極と南極を持ち、活性化した磁石と同様の特性を示す。これは接触による磁化である。鋼材に与えられた磁化効果は長時間持続し、その残留する影響は残留磁化として知られている。この特性は、鋼材にタングステンを合金添加し、磁化前に硬化処理を施すことで強化できる。磁力源から取り除いた後も磁力を保持する性質を持つ物質は、永久磁石と呼ばれる。鉄や鋼材を強力な磁石の磁場内に置くと、活性化装置との実際の接触なしに磁石化する。これは磁気誘導による磁化である。絶縁被覆を施した導体に強力な電流を流すと、鉄や鋼材を磁石化することができる。これは電磁誘導による磁化である。このようにして作られた磁石は電磁石と呼ばれ、通常は電流が導体を通過しなくなると磁力を保持しない性質の金属が用いられる。永久磁石が必要な用途では常に鋼材が使用され、断続的な磁化作用が求められる場合には軟鉄が用いられる。磁気場磁石は常にタングステン鋼合金で作られ、その性質により長期間にわたって磁力を保持するように処理される。

電気と磁気は密接に関連している

磁性と電気には多くの共通点が存在する。例えば、空気は磁気的影響と電気エネルギーの両方の通過に対してある程度の抵抗を示すが、電気エネルギーに対してはより強い抵抗を示す。鉄や鋼などの鉱物は磁性の影響を受けやすく、容易に貫通される。これらの物質が磁力回路に存在する場合、磁力は金属中を流れる。あらゆる金属は電流の通過に対して良好な導体となるが、磁気エネルギーの良好な導体となる金属は限られている。適切な金属で作られた物体は、磁場内に配置されると誘導によって磁石化し、磁力線が侵入する側に南極が、通過する側に北極が形成される。
これまで見てきたように、磁石は常に周囲を磁場に取り囲まれており、電流を運ぶ導体もまた磁場の影響下にある領域を形成する。さて、電流を運ぶ導体が鉄や鋼の棒に磁性を誘導することができるとすれば、このプロセスを逆にすれば、磁化された鉄や鋼の棒が導体に電流を発生させることが可能となる。この原理に基づいて、現代の発電機（ダイナモやマグネトー）は設計されている。導体を磁場の中を通過させるか、磁場を導体の近くで移動させることによって導体に起電力が誘導される場合、これを電磁誘導による発電と呼ぶ。永久磁石として鋼製磁石を使用し、磁場の影響領域を作り出すタイプの電気電流発生装置は、すべてこの原理に基づいている。
電磁誘導の基本原理の概要

付属の図58は、これらの原理を非常に明確に示している。前述の通り、磁場内の磁力線が適切な導体によって切断されると、その導体内に電気的衝撃が発生する。この単純な装置では、磁力線は蹄鉄型磁石の極間に存在している。この場合、導体は銅線のループで構成されており、磁場の中で回転できるようにスピンドルに取り付けられている。これにより、ループは極間に存在する磁力線を切断することができる。このループの両端は、軸上に示された絶縁ドラムの一方に接続され、もう一方は軸本体に接続されている。電流を収集して外部回路に流すために、2本の金属ブラシが使用されている。軸を矢印の方向に回転させると、ループが磁力線を切断し、その内部に電流が生成される様子が理解できるだろう。
[図版: 図58 – 電流発生原理を明確にするため、主要部品を簡略化した電磁石の基本構造]

電流の圧力（強度）および生成される電流量は、磁力線が切断される速度に応じて変化する。したがって、実際の電磁石のアーマチュアは、図に示されたものとは大きく異なる。実用的な電磁石では、この軸に多数の銅線ループが取り付けられる。これにより、一定時間内に磁力線がより多く切断され、さらに鉄芯を導体の背面に配置することで、より高速な交流電流と高い起電力が得られる。つまり、ループの数が少ない場合と比較して、より効率的な電流発生が可能となるのである。
[図版: 図59 – 磁力線の強さとアーマチュア巻線に誘起される電流の強度が、磁束の変化速度によってどのように変化するかを示す図]

図59の図版は、実際の電磁石における標準的な二重巻線構造のアーマチュアと磁極部を断面図で示しており、これまでに述べた要点をより明確に理解するのに役立つ。アーマチュア（またはスピンドル）を磁極間から取り除くと、図57に示すような磁場が生じるが、この構成要素を導入することで、位置に関係なく磁力エネルギーを伝達するための導体（鉄芯）が確保される。ただし、磁力線の伝達効率は鉄芯の位置によって完全に決まる。図Aに示すように、磁束は本体を直線的に通過するが、図Bの位置ではアーマチュアが1/8回転（矢印方向で45度移動）した後、磁力は図示の通り通過しなければならない。図Cの位置では1回転ごとに到達する状態となり、磁力エネルギーは鉄芯本体を通る長い経路から、側部の短い経路へと移行するため、クロスバーから放射される磁場は消失する。アーマチュアをさらに回転させると、図Dの位置では鉄芯本体が再び活性化され、磁力線がその中を流れるようになる。このように、アーマチュアの鉄芯によって歪められた磁場強度の変化、および磁場内に存在するエネルギー強度は、巻線に影響を与え、これらの磁束変化速度に応じて誘起される電気エネルギーの強度が決定される。磁場強度の最も顕著な変化は、アーマチュアが図Bから図Dの位置へと移動する際に発生する。これは、コア周辺に存在する磁場が一旦破壊された後、再び再構築されるためである。
アーマチュアの回転の大部分においては、強度変化は微小であり、それに伴って誘起される電流も小さくなる。しかし、コアが再び磁化される瞬間、すなわちアーマチュアが図Cの位置から離れる瞬間には、生成される電流は最大値に達し、この瞬間にシリンダーが点火可能な状態となるようにアーマチュアの回転タイミングを制御することが不可欠である。アーマチュアはクランクシャフトと適切な関係で駆動されなければならず、最大電流が発生するタイミングが常に点火ポイントと一致するようにしなければならない。この条件はアーマチュアの1回転ごとに2回、すなわち180度の移動ごとに成立する。図に示された各位置はアーマチュアの45度移動（1/8回転）に対応し、位置Aから図Dの状態へと変化させるにはちょうど3/8回転が必要となる。

磁気装置の主要構成要素とその機能

アーマチュアの巻線またはループに電気エネルギーを誘起する磁界を発生させる磁石で、対向する極の数が偶数個であるものを「磁界磁石」と呼ぶ。適切なドラムに取り付けられ、磁界内で回転しながら磁力線を切断する導線ループは「アーマチュア巻線」と呼ばれ、金属部分は「コア」と称される。これら全体を総称して「アーマチュア」と呼ぶ。磁石の露出端は「極片」と呼ばれ、電流を収集するための機構には整流子またはコレクターが用いられる。コレクターまたは整流子に接触し、外部回路の端子として機能する固定部品は「ブラシ」と呼ばれる。これらのブラシは多くの場合銅製、あるいはその合金で作られている。これは銅が他のどの金属よりも高い電気伝導性を有するためである。
これらのブラシは通常炭素製であり、電気伝導性を高めるために銅で電気メッキを施すこともある。ただし、グラファイトを含浸させた銅線メッシュの円筒が使用される場合もある。炭素が使用される理由は、金属同士の接触方式を採用した場合に比べて、整流子の金属表面を摩耗させにくい特性があるためである。この理由は、炭素が整流子の潤滑作用を著しく促進するという特異な性質を有しており、柔らかく粘性のある組成のため、金属コレクターリング表面の凹凸に合わせて摩耗し、適応するためである。
一般的なマグネトーは、形状が馬蹄形をした複数の磁石で構成されており、これらは複合構造となっている。これらの磁石の磁気作用を集束・集中させるために、適切な鋳鉄製の極片に取り付けられている。これらの極片の間にはアーマチュアが回転する。通常、シャトル型に成形されており、その周囲に絶縁被覆を施した導線のコイルが巻かれている。これらのコイルは多数の巻線から構成されており、発生する電流の大きさは主として導線の断面積とコイル1巻あたりの巻数によって決まる。太い導線を使用したアーマチュア巻線は大電流を供給できるが、電圧は低くなる。これに対し、極細線を使用した巻線は高電圧の電流を供給できるが、電流量は少なくなる。点火用など一般的なマグネトーの場合、電流は交流特性を示し、回路の断続はアーマチュアが最大電位または最大圧力点に達した時点で行われるようにタイミングが調整される。このような発電機が直接電流の生成を目的として設計されている場合、巻線の両端は整流子のセグメントに接続される。一方、交流電流を供給するように設計された機器では、巻線の一方の端はアーマチュア軸の一端に取り付けられた絶縁リングに固定され、他方の端は機械本体のフレームに接地される。
電流の量は磁場の強さと、アーマチュアを通過する磁気作用線の数によって決まる。起電力はアーマチュア巻線の長さと、アーマチュアが回転する回転数によって変化する。

変圧器システムにおける低電圧マグネトーの使用について

変圧器コイルを使用する各種システムに搭載されるマグネトーは、一般的な構造において低電圧発電機と非常に類似している。端子部で供給される電流は通常100ボルトを超えることはない。従来のスパークプラグの電極間ギャップを飛び越えるにはこれよりもはるかに高い電位（電圧）が必要となるため、別途コイルを回路に配置して電流を増幅し、より大電流を供給できるようにしている。このようなシステムの主要構成部品とその相互関係は、図60に概略図として、また完全なシステム構成として図61に示されている。他のシステムと同様、このシステムにおける磁気作用は、固定鉄心ポールピースに固定された永久磁石によって生成される。この固定磁石の間に回転子（アーマチュア）が配置されている。回転子巻線の最大電位点において、カム機構によって作動する接点ブレーカーによって電流が遮断され、低電圧電流が一次巻線を通過する際に、変圧器コイルの二次巻線により高い値の電流が誘導される。
[図版: 図60 – 低電圧変圧器コイルの動作原理と真の高電圧マグネトー点火システムの解説図]

[図版: 図60A – ボッシュ製高電圧マグネトーの側面断面図。各部の配置を示す。末端部の立面図には接点ブレーカーとディストリビューター機構の配置が描かれている]

注目すべきは、接点ブレーカーの接点がカムの作用によってレバーが作動する瞬間を除き、常に接触状態にある点である。回転子巻線は、接点が分離している時以外は常に自己短絡状態にある。このように回転子巻線が短絡状態にある間は、実質的に電流は発生しない。接点が分離すると、変圧器コイルの一次巻線を急激に電流が流れ、これが二次巻線に二次電流を誘導する。この高電圧電流は、装置の初期設計における特定の考慮事項によって強度を調整することが可能である。この高電圧電流は、装置が単気筒エンジンに搭載されている場合はプラグへ直接、多気筒モーターに搭載されている場合はディストリビューターアームへと導かれる。ディストリビューターは、各点火対象シリンダーに対応する複数のセグメントが配置された絶縁体で構成されており、セグメント間の角度間隔はモーターの点火ポイントに対応している。2気筒エンジンでは2つのセグメント、3気筒エンジンでは3つのセグメント、といった具合に、装置の仕様に応じてセグメント数が設定される。図版では4気筒用ディストリビューターが装着されており、分配アームは現在点火対象となっているシリンダーに対応するセグメントと接触している状態である。
[図版: 図61 – ベルリング社製デュアルスパーク点火システム]

真の高電圧マグネトーは自己完結型の構造を採用している

[図版: 図62 – ベルリング社製独立型デュアルスパーク点火システム]

真の高電圧マグネトーは、前述のものとは異なり、高電圧電流を別個のコイルを使用せずに直接回転子巻線内で生成する点に特徴がある。従来の単一コイル方式とは異なり、回転子には粗い線材で作られた1つの巻線と、より細い線材を多数巻き付けたもう1つの巻線が装備されている。これらの巻線の配置は、動作原理を極めて明確に示す図60のB図を参照することで容易に確認できる。図62を一目見れば、この点火システムの簡潔さが明らかである。一次巻線（粗い線材）の一端は回転子コアに結合または接地され、他端は絶縁された接点ブレーカー機構へと接続される。一部の型式では接点ブレーカー機構自体が回転しないが、本設計では回転カムによって接点レバーに所望の動作が与えられ、接点が分離する。この場合、カムまたはトリッピング機構は固定されており、接点ブレーカーのみが回転する。この配置により、回転する一次コイルから接点ブレーカーへの電流伝達を直接的な接続によって行うことができ、従来必要とされていたブラシの使用を不要としている。この種の装置の他の型式では、巻線が固定されている場合、接点は回転カムによって作動させることができる。ただし、必要に応じてこの接点部分にブラシを使用することで、巻線を回転させる構造も可能となる。
回転子の回転中、接地されたレバーは絶縁接点と接触・離断を繰り返し、一次巻線を自己短絡させる。回転子が電流生成の最大強度が得られる最適な位置に達するまで、この短絡状態が維持される。この時点で回路が切断される仕組みは、前述の場合と同様である。二次巻線（細い線材）の一端は一次巻線の活線端に接地され、他端はディストリビューター機構の回転アームに取り付けられている。閉回路が維持されている間は、一次巻線に微弱電流が流れる状態が続き、接点が接触している限りこの状態が持続する。電流が最大値に達すると、回転子が最も適切な位置にあるため、カムが接点ブレーカーを作動させ、接点が分離されることで一次巻線に生じていた短絡状態が断たれる。
ディストリビューターアームが接点間を移動している間、二次回路は開放状態にあり、この巻線を電流が流れることはない。たとえディストリビューターアームがいずれかのセグメントに接触していたとしても、接点が分離するまでプラグ部で火花が発生することはない。これは、二次巻線を流れる電流が十分な強度を持たないためである。しかし、接点ブレーカーが作動すると、一次電流の最大値が短絡経路から迂回され、二次巻線とスパークプラグ回路を経由して接地側へのみ流れるようになる。二次巻線に生じた高電圧は、一次電流の急激な流入によって大幅に増幅され、プラグギャップを確実に飛び越えるのに必要な十分なエネルギーがこの巻線内で生成される。

【ベルリング・マグネト】

［図63］タイプDDベルリング高電圧マグネト

ベルリング・マグネトは真の高電圧タイプで、1回転あたり2回の点火パルスを発生する。ただし、単一スパーク型と二重スパーク型の両方が用意されており、その構造形態は多様である。その作動原理は、先に説明した高電圧タイプと本質的に異なる点はない。このマグネトはカーチス製航空機エンジンに採用されており、200馬力までのエンジンを確実に点火させるのに十分な正方向のスパークを発生させるとともに、マグネトアーマチュアの回転速度を最大4,000rpmまで許容する。これは、最大2,000rpmで作動する8気筒V型エンジンにも対応できる性能である。4気筒エンジンではクランクシャフト速度と同速度で、6気筒エンジンではクランクシャフト速度の1.5倍で、8気筒V型エンジンでは2倍の速度で駆動される。「D」型および「DD」型ベルリング・マグネトは、他の標準規格の同種マグネトと相互に交換可能である。4気筒型、6気筒型、8気筒型「D」型および「DD」型の寸法はすべて同一である。
マグネトを駆動する理想的な方法は、マグネト駆動専用に設計されたシャフトとの柔軟な直接連結カップリングを用いる方式である。マグネトは高速で駆動する必要があるため、ある程度の柔軟性を備えたカップリングが適している。このようなカップリングを採用することで、マグネトの取り付け作業が容易になる。なぜなら、駆動シャフトとの位置合わせにわずかな誤差があっても、柔軟なカップリングがこれを吸収してくれるからだ。一方、完全に剛性の高いカップリングを使用した場合、マグネトの位置合わせは絶対的な精度が要求される。柔軟なカップリングのもう一つの利点は、モーターの振動が剛性カップリングを使用した場合に比べてマグネトのアーマチュアシャフトに伝達されにくい点である。これにより、マグネトの長寿命化が実現する。
次に推奨される駆動方法は、アーマチュアシャフトにギアキーで固定する方法である。この駆動方式を採用する場合、マグネト側のギアと駆動ギアとの間に十分なクリアランスを確保することが極めて重要である。これら二つのギア間に隙間がない場合、マグネトに悪影響を及ぼす可能性がある。第三の選択肢として、チェーン駆動方式が考えられる。これは3つの方式の中で最も望ましくない方法であり、やむを得ない場合にのみ採用すべきである。チェーンを使用する場合、タイミングの精度と確実性を損なわずに十分なクリアランスを確保することは難しい。

[図版: 図64 – ベルリング式マグネト点火システムの配線図]

図64のA図は、「D」型2スパーク独立式マグネトの回路構成と、これと併用されるスイッチの接続状態を模式的に示している。OFF位置ではマグネトの一次巻線が短絡され、この位置ではスイッチは通常のカットアウトスイッチあるいは接地スイッチとして機能する。位置「1」では、スイッチがマグネトを接続し、通常の1スパーク式マグネトとして動作する。この位置では、二次巻線の一端がモーター本体に接地される。これが始動位置である。このスイッチ位置では、マグネトで発生した全電圧が2つのスパークプラグに分割されることなく、1つのプラグに集中する。モーターが非常に低速で回転している始動時においては、マグネトが生成する全電圧でも必ずしも2つのスパークギャップを同時に点火するには不十分な場合があるが、1つのギャップを点火するには十分な電圧が得られる。さらに、このスイッチ位置では点火タイミングが遅れる傾向があり、バックファイアを防止するために始動時に使用することが推奨される。位置「2」では、マグネトは各シリンダーの両プラグに同時に点火を行う。これが通常の走行時の位置である。
図64のB図は、「DD」型ベルリング式高電圧2スパークデュアルマグネトの回路構成を模式的に示している。このタイプは、マグネトが十分な速度を得られずシリンダー内のガスを点火できる大きさのスパークを生成できない、特定の重量級航空機用モーター向けに推奨されるものである。デュアル方式の特徴は、マグネトにバッテリー式インターラプタを追加した構成にある。このシステムは、マグネト、コイル、および専用の高電圧スイッチで構成される。コイルは6ボルトで動作するように設計されており、蓄電バッテリーまたは乾電池のいずれかを電源として使用できる。
スイッチをOFF位置にするとマグネトは接地され、バッテリー回路は開放状態となる。スイッチを第2位置（「BAT」と表示）に切り替えると、マグネトの二次巻線の一端が接地され、マグネトは単一スパーク型マグネトとして動作し、高電圧電流を内部ディストリビューターに供給する。同時にバッテリー回路が接続されるため、コイルからの高電圧電流は外部ディストリビューターに供給される。この位置では、モーターの回転速度に関わらず、いずれか一方のスパークプラグにバッテリー電流が供給されるが、エンジンが始動するとマグネトは他方のスパークプラグに対しても単一スパーク型マグネトとして電流を供給する。エンジンが稼働している間は、スイッチを「MAG」と表示された位置に切り替える必要がある。これによりバッテリーとコイルの接続が切断され、マグネトは各シリンダーの両スパークプラグに点火機能を提供する。これが通常の運転状態である。非振動型コイルタイプ「N-1」が付属する場合と、振動型と非振動型を組み合わせたコイルタイプ「VN-1」が付属する場合がある。

ベルリング・マグネトの調整方法

マグネトの調整には主に2つの方法があり、どちらを選択するかはエンジンの特性によってある程度左右されるものの、主に使用者の好みによるところが大きい。以下に説明する第1の方法では、点火を完全に進角させた場合におけるピストンの最適位置を、マグネトの最大限進角位置との関連で決定する。この場合、点火を完全に遅角させた状態は選択の余地がないものの、マグネトのタイミング調整範囲は十分に広く、ピストンが上死点を通過した後の位置まで完全に遅角させた点火が可能となる。第2の調整方法では、完全に遅角させた点火位置を、希望する点火タイミングにおけるピストン位置との関連で決定する。この場合、マグネトの最大限進角位置が常に点火を完全に進角させた場合の最適なピストン位置と一致するとは限らず、この観点においてマグネトが満たすべき理想的な進角量については実験によって決定する必要がある。

第1の方法：

1. シリンダー1号を指定する。
2. クランクシャフトを回転させ、シリンダー1号のピストンが点火を完全に進角させたい位置に来るようにする。
3. ディストリビューターブロックのカバーを取り外し、マグネトの回転方向に従ってアーマチュアシャフトを回転させる。ディストリビューターのフィンガーブラシが「1」と表示されたケーブル端子に接続されたセグメントに接触する位置まで回転させる。この位置は、回転方向によって2つの最下部セグメントのいずれかとなる。
4. カムハウジングを最大進角位置に合わせる。すなわち、アーマチュアの回転方向と逆方向にカムハウジングを回転させ、停止させる。この位置に固定した状態でカバーを開ける。
5. 「3」で説明したおおよその位置でアーマチュアを保持したまま、アーマチュアをわずかに回転させ、マグネトのインターラプタ内の白金接点がインターラプタのファイバーレバーに隣接するカム端部で開き始める位置まで調整する。
6. この正確なアーマチュア位置で、マグネトをエンジンの駆動部材に固定する。
   第二の方法：
7. シリンダー1を特定する。
8. クランクシャフトを回転させ、シリンダー1内のピストンが完全遅角点火を必要とする位置まで移動させる。
9. 第一の方法の手順3と同じ。
10. カムハウジングを最大遅角位置に合わせる。すなわち、アーマチュアの回転方向と同じ方向にカムハウジングを回転させ、停止させる。この位置に固定した状態でカバーを開ける。
11. 第一の方法の手順5と同じ。
12. 第一の方法の手順6と同じ。

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マグネトーの配線について

マグネトーの配線図を参照すれば、その接続方法が明確に理解できる。

まず各シリンダーの点火順序を決定し、ディストリビューターブロックに刻印されたシリンダー1から順に、適切な順序でスパークプラグにケーブルを接続する。

独立型タイプで使用するスイッチは、マグネトーのフレームとスイッチの金属部分との間に確実に導通が取れるように取り付けなければならない。

デュアル機器の電源としては、蓄電式バッテリーまたは乾電池を別途使用することが推奨される。発電機やその他の電気機器と同一のバッテリーに接続すると、そのバッテリーの「接地」が原因でコイルが過熱するトラブルが発生する可能性がある。

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メンテナンスと保守管理

潤滑について：

オイルカップには絶対に最高品質のオイルを使用すること。

実際の稼働時間50時間ごとに、マグネトーの駆動端側にあるオイルカップに5滴のオイルを注入すること。

実際の稼働時間100時間ごとに、カムハウジングの片側に位置するインターラプター端側のオイルカップにも5滴のオイルを注入すること。

カムハウジング内のエンボス加工されたカムには、実際の稼働時間50時間ごとにワセリンを薄く塗布すること。余分なワセリンは完全に拭き取ること。インターラプター部分にはオイルを使用せず、その他のインターラプター部品にも一切潤滑剤を塗布しないこと。

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インターラプターの調整方法：

図65に示すように、エンボス加工されたカムの中央にあるファイバーレバーを用いて、白金接点間の間隔は0.016インチ（約0.41mm）以上0.020インチ（約0.51mm）以下に保つこと。調整レンチに取り付けたゲージは、接点が完全に開いた状態でかろうじて通過できる程度の幅であること。白金接点は非常に細かいやすりで滑らかに研磨すること。接点が閉じた状態では、白金接点はその全面にわたって完全に接触している必要がある。

インターラプターを点検する際は、必ずインターラプターベース背面の接地ブラシが、接触面にしっかりと接触していることを確認すること。

ディストリビューターの清掃方法：

ディストリビューターブロックカバーは、実際の運転時間25時間ごとに取り外して点検すること。ディストリビューターフィンガーブラシに付着したカーボン堆積物は、ガソリンまたは灯油に浸した布や不要な布切れで拭き取ること。マグネトー側面の高電圧端子ブラシについても、適切な張力がかかっているかどうかを慎重に点検すること。

トラブル箇所の特定

点火系統の異常は、エンジンが「失火」する、完全に停止する、あるいは始動不能になるといった症状で現れる。

まず、マグネトーに問題がないと考えてよいので、まずはキャブレター、ガソリン供給系統、スパークプラグを優先的に点検すべきである。

[図65：ベルリング社製マグネトーブレーカーボックスの接点分離状態とカム上のインターラプタレバー]

もしマグネトーに不具合が疑われる場合、まず確認すべきはスパークが発生するかどうかである。この確認作業では、シリンダー内のスパークプラグに接続されている高電圧リード線の1本を取り外し、端子とシリンダーフレームの間に約4mm（1/16インチ）の間隔が空くように配置する。
他のシリンダーの燃料コックは開けてエンジンが始動しないようにし、ケーブルを取り外したシリンダーのピストンが圧縮上死点に近づくまでエンジンを回転させる。マグネトーを進角位置に設定し、エンジンを上下に素早く揺動させながら、高電圧ケーブルの先端とフレーム間でスパークが発生するかどうかを注意深く観察する。

もし使用しているマグネトーがデュアルタイプの場合、不具合の原因はマグネトー自体か、バッテリーまたはコイルシステムのいずれかにある可能性がある。したがって、バッテリーを切り離し、スイッチを「MAG」位置に切り替える。これによりマグネトーは独立した点火装置として作動し、正常にスパークが発生するはずである。この確認作業が完了したら、次にバッテリーシステムの点検を行う。バッテリーとコイルの動作テストを行うには、まずすべての接続部を点検し、確実に清潔で確実に固定されていることを確認する。その後、スイッチを「BAT」位置に設定し、ピストンをゆっくりと往復運動させる。「VN-1」タイプのコイルを使用している場合、ピストンが点火に適した位置にあるときに高電圧ケーブル端子とシリンダーフレーム間で無数のスパークが発生するはずである。もしスパークが発生しない場合、コイルのカバーを取り外し、振動舌部が自由に動いていることを確認する。「N-1」タイプのコイルを使用している場合は、単一のスパークが発生する。バッテリーはコイルに接続した状態で6ボルトを供給している必要があり、この電圧も必ず確認すること。
もしコイルから依然としてスパークが発生しない場合、かつすべての接続部に問題がない場合、コイルの交換が必要であり、不具合のあるコイルは製造元に返送しなければならない。

前述の方法でテストした結果、マグネトーとコイルの両方からスパークが発生する場合、スパークプラグの点検が必要である。これを行うには、まずケーブルを取り外し、スパークプラグを取り外した後、ケーブルをプラグに再接続する。このとき、プラグのフレーム部分がモーターのフレームと確実に金属接触するようにする。その後、モーターを回転させてマグネトーのアーマチュアを回転させ、プラグのスパークギャップ間でスパークが発生するかどうかを確認すること。
スパークプラグにおける最も一般的な不具合は、絶縁体の劣化、カーボンによる汚れ、あるいはスパークギャップが大きすぎる／小さすぎる場合である。プラグを清掃するには、硬いブラシとガソリンを使用する。スパークギャップの適正値は1/32インチ（約0.8mm）とし、これより狭くしてはならない。ギャップが狭すぎる場合、スパーク時の熱によって金属の粒が形成されたことが原因である可能性がある。逆にギャップが広すぎる場合は、接点が摩耗して燃え尽きたことが原因と考えられる。

マグネトーとスパークプラグの状態が良好であるにもかかわらずエンジンの調子が十分に良くない場合、前述の手順に従って設定を確認し、必要に応じて再調整を行うこと。
【図66：六気筒航空機用エンジン点火装置「ディキシーモデル60」】

注意を要するのは、「VN-1」型コイルと「N-1」型コイルの両方において、スパークがタイマー接点の開放時に発生するように設計されている点である。これは通常の動作とは逆の仕組みであるため、タイマー設定を変更する際にはこの点を特に注意して確認する必要がある。デュアルタイプのマグネトーでは、バッテリーからのスパークがマグネトーからのスパークよりも約5度遅れて発生するように、タイマーの設定を調整している。これにより、スイッチを「MAG」ポジションに切り替えると同時に自動的に進角が作動するようになる。この相対的なタイミング調整は、インターラプターを取り外し、カムを目的の方向に動かすだけで簡単に行うことができる。

【ディキシーマグネトー】

【図67：ディキシーモデル60マグネトーの設置寸法図】

図66に示すディキシーマグネトーは、回転アーマチュア式とは異なる原理で動作する。このタイプはホール・スコット社をはじめとする航空機用エンジンに採用されている。このマグネトーでは、回転部が非磁性の中心部材で分離された2つの磁性材料部品で構成されている。この回転部材は真の回転極を形成し、2枚の積層磁極板で構成される磁場構造内を回転する。この磁極を支える軸受は鋼板に取り付けられており、これらはマグネトーの磁極面に直接接触している。磁極が回転すると、各磁極から発生する磁力線は回転部材の質量を通過することなく直接磁極板と巻線を通り、単一の空気ギャップのみを通過する。他の機種で見られるような回転部における磁束反転による損失が発生せず、これがこの機器の高い効率性の要因となっているとされている。
【図68：ディキシーマグネトーの回転要素】

ディキシーマグネトーの動作原理に組み込まれた「メイソン原理」は、非磁性リングで構成された磁場構造を見ればその簡潔さが明らかになる（図68参照）。磁極の両脚部の間で回転するこれら2つの磁性材料部品は、真の意味で磁極の延長部を形成しており、その結果、常に同一の極性を保持している。これらの部品では磁性の反転が起こらないため、通常の回転子型やインダクタ型に見られる渦電流損失やヒステリシス損失が存在しない。構造の簡潔さが特に際立っている点として、回転する巻線が存在しないことが挙げられる。これは従来の高電圧機器とは完全に異なる特徴である。この簡潔さは、回路遮断器が他の機種では回転するのに対し、ディキシーでは固定式であり、カバーのスプリングを外し、カバーを取り外すだけで遮断器機構全体が露出する点からも明らかである。これにより点検や調整が極めて容易になり、白金接点の調整に特別な工具が不要である点――通常の小型ドライバー1本で分解・組立作業が完結する――は、特筆すべき利点と言える。

【図69：ディキシーマグネトーの調整・分解方法の提案】A―ドライバーで接点位置を調整 B―ディストリビュータブロックを取り外し C―磁石を取り外し D―コンデンサと高電圧巻線の容易な取り外し方法を示す

防塵・防水ケースを取り外し、図69のように磁石の1つを取り外した状態であれば、巻線とそのコアが磁場極部の部品上に配置され、一次リード線がその側面に接続されている様子が確認できる。高電圧巻線の重要な特徴は、ヘッド部分が絶縁材料で作られている点であり、通常の整流子型マグネトーのように高電圧電流が側面に飛び移る傾向がないことである。高電圧電流は、絶縁ブロックとスピンドルを介してディストリビュータに伝達される。このブロックの一端にはスプリングブラシが直接巻線に接触しており、これにより高電圧電流の経路が短縮され、ゴム製スプールや絶縁部品を使用する必要がなくなる。高電圧巻線を取り外す場合、マグネトーの可動部品を一切動かす必要がない。この巻線はマグネトーの全巻線を構成しており、外部のスパークコイルは不要である。コンデンサは巻線の真上に配置されており、2本のネジを外すだけで簡単に取り外せる。これは、専門家以外にはアクセスが困難で、製造元以外では交換できない整流子部に配置される従来の方式とは対照的である。

ディキシー式マグネトーのメンテナンスについて

マグネトーの軸受部にはオイルカップが取り付けられており、1,000マイル（約1,600km）ごとに数滴の軽油を補給すれば十分である。ブレーカーレバーについては、1,000マイルごとに歯ブラシを用いて軽油を1滴塗布し、適切に潤滑を保つこと。白金接点が分離した状態での適切な間隔は、0.020インチ（約0.5mm）を超えてはならない。適切なサイズのゲージは、マグネトーに付属するドライバーに取り付けられている。白金接点は常に清潔に保ち、適切にメンテナンスを行うことが重要である。
接点に凹みが生じた場合は、細目のやすりで滑らかに研磨し、完全な接触状態を確保する必要がある。ディストリビューターブロックは定期的に取り外し、カーボン粉の堆積がないか点検すること。ディストリビューターブロック内部は、ガソリンを含ませた布で清掃した後、清潔な布で完全に乾燥させて拭き取る。ブロックを再装着する際には、カーボンブラシをソケットに確実に押し込むよう注意すること。ディストリビューター内でカーボンブラシを引き抜かないようにすること。ブラシのテンションが不足していると勝手に判断して操作することは厳禁である。
最適な性能を得るためには、スパークプラグの点火ギャップは通常0.025インチ（約0.635mm）以下に設定し、スパークプラグを装着する前に正確に調整しておくことが望ましい。

スパークプラグの電極は、ドライバーに取り付けたゲージを用いて容易に調整できる。スパークプラグの点火ギャップ調整は極めて重要な作業であるにもかかわらず、しばしば見過ごされがちである。その結果、実際にはマグネトーに不具合がないにもかかわらず、マグネトーの故障と誤認されるケースが少なくない。

ディキシーマグネトーの点火時期調整について

[図69A：ディキシーマグネトーの断面図――8気筒エンジン用複合ディストリビューター点火システムの構造を示す]

エンジンの性能を最大限に引き出すためには、マグネトーを正確に点火時期調整する必要がある。この作業は通常、工場でエンジンにマグネトーを装着する際に行われる。最適な点火時期はエンジンの個体差によって異なる場合があり、場合によっては最良の性能を得るために通常より早めの設定が必要となることもある。ただし、将来的に点火時期を再調整する必要が生じた場合の手順は以下の通りである：
エンジンのクランクシャフトを回転させ、第1気筒のピストン（可能であれば）が圧縮上死点から1/16インチ（約1.6ミリメートル）先行した位置に来るようにする。タイミングレバーを最大遅角位置に設定した状態のまま、マグネトーの駆動軸を実際に駆動される方向とは逆方向に回転させる。回路ブレーカーの動作を注視し、白金接点が分離し始める直前に、駆動ギアまたはカップリングをマグネトーの駆動軸にしっかりと固定する。この際、以下の点に細心の注意を払う必要がある：
ギアまたはカップリングを固定するためにナットを締めた後、マグネトーの軸位置を変更しないこと。その後、マグネトーをそのベースに確実に固定する。ディストリビューターブロックを取り外し、ブロックのどの端子がディストリビューターフィンガーのカーボンブラシと接触しているかを確認し、その端子を第1気筒に接続するプラグコードに接続する。残りのプラグコードは、気筒の点火順序に従って順次接続する。（6気筒エンジンの標準的な配線図については図70を参照のこと。）カバースプリングの先端にある端子について：
この端子は、エンジン停止用の接地スイッチに接続する配線を接続するためのものである。

V型エンジン用に特別に設計されたマグネトーモデルが存在する。このモデルでは、図示されている単純なタイプのディストリビューター構造とは異なり、内部配置が異なるため、ローター1回転あたり4回の点火が可能となる。これにより、2回点火方式の場合よりもマグネトーを低速で作動させることが可能となる。2基の複合ディストリビューター型マグネトーを使用する場合、
8気筒V型135馬力のトーマス・モースエンジンへの適用例が図71に明確に示されている。

【図版】図70――ホール・スコット社製6気筒125馬力航空用エンジンにおけるディキシー製マグネトーの配線図

スパークプラグの設計と適用方法

【図版】図71――トーマス・モース社製135馬力エンジンにおけるマグネトー点火システムの取り付け方法

高電圧点火システムでは、高電圧電流が2点間を飛び移ることで点火が発生する。この2点間は電気回路を遮断する
ものであり、通常であれば二次コイルとその外部接続部に形成される完全な回路を中断する。スパークプラグは単純な構造の装置で、適切なシェル部材内に配置された2本の端子電極から構成され、これをシリンダーにねじ込んで固定する。代表的なスパークプラグの断面図を図72に示しており、その構造は容易に理解できる。コイルからの二次導線は、絶縁材製のブッシュに支持された中心電極部材の上部に取り付けられた端子に接続されている。図Aに示すタイプでは、成形磁器製の
絶縁体が使用されており、図Bに示すタイプではマイカ製のブッシュが採用されている。絶縁ブッシュと電極は鋼製のハウジング内に収納されており、ハウジングの下部にはネジ山が切られているため、燃焼室にねじ込んで固定できるようになっている。

[図版: 図72 – スパークプラグの種類とその構造・部品配置を示す]

絶縁材として磁器を使用する場合、金属部分との直接接触を防ぐために、通常はアスベストなどの柔軟なパッキング材が用いられる。これは、鋼材と磁器の間に
は膨張係数の違いがあるため、加熱時に材料がそれぞれ異なる膨張量を示すことを考慮し、接合部にある程度の柔軟性を持たせる必要があるからである。シリンダーにねじ込まれるプラグの鋼製ボディは金属部分と直接接触しており、スパークを発生させる接点を備えている。この接点はエアギャップを形成する一端子として機能し、ここでスパークが発生する。プラグの上部から流入する電流は、中央電極の全長を通過し、
電極とシェル上の端子点との間のギャップ抵抗を克服しなければ、エンジンの金属部分（接地点）に到達することはできない。磁器製ブッシュは、ブラス製のネジ式ガスケットによってアスベストパッキングにしっかりと固定されており、このガスケットは磁器に形成されたフランジ面に圧着され、プラグ本体の上部にあるネジ山にねじ込まれる構造となっている。

図Bに示すマイカプラグは、図Aに示したものよりも構造がやや簡素化されている。中央電極を鋼製ボディから分離するマイカコアは、純度の高いシートマイカを何層にも重ね合わせた構造となっている。
これらのマイカ層は鋼製ロッドに長手方向に巻き付けられ、さらに数百枚のプレス加工された鋼製ワッシャーがこの部材上に圧着される。これらのワッシャー同士の間には何らかの結合材が充填され、高圧で圧縮される。磁器製絶縁体は通常、高品質の粘土を成形して作られ、プラグ設計者が要求する形状にほぼ近いものとなる。中央電極の固定方法としては、図Aに示すように、ナットやパッキング、ロッドのショルダー部といった機械的手段が用いられることがある。別の方法として、電極を何らかのセメント材で固定する方法も時折採用される。
いずれの固定方法を採用する場合でも、接合部は完全に密閉され、爆発時にガスが漏出しないよう厳重に管理することが不可欠である。磁器が最も広く使用されているのは、油を吸収しない性質を持たせるために釉薬を施すことが可能であり、焼成時に極めて高温にさらされるため、加熱によるひび割れが生じにくいという特性があるためである。

スパークプラグは燃焼室の任意の便利な位置にねじ込むことができるが、一般的な設置方法としては、吸気バルブのキャップ部に取り付けるか、燃焼室の側面に配置する方法が採用されている。
これにより、プラグの接点がキャブレターから供給される新鮮な空気流の直接的な経路に位置するようになる。

その他に使用される絶縁材料としては、ガラス、ステアタイト（石鹸石の一種）、および溶岩が挙げられる。マイカと磁器が最も一般的に使用される材料であり、これらは最良の性能を発揮する。ガラスはひび割れが生じやすい一方、溶岩や石鹸石製の絶縁ブッシュは油を吸収する性質がある。平均的なプラグのスパークギャップは、コイル点火方式の場合約1/32インチ、マグネトー回路で使用する場合は約1/40インチに設定される。簡単な
ギャップ調整用ゲージとしては、マグネトープラグの場合は通常の名刺の厚さ、コイルプラグの場合は摩耗した10セント硬貨の厚さに相当する隙間を用いるとよい。絶縁ブッシュの製造方法は複数存在するが、構造の詳細には差異があるものの、スパークプラグの基本的な設計原理に本質的な違いはない。米国自動車技術者協会（S.A.E.）が推奨する標準化プラグの寸法は、図73に示されている。

【図73】S.A.E.規格委員会が推奨する標準航空機用エンジンプラグの形状
特に船舶用途においては、高電圧ケーブルとスパークプラグの絶縁ブッシュ上部にある端子ネジとの間に防水接合を施すことがしばしば求められる。図72のCに示すプラグには、絶縁部材としてポーセリン製のフードが装備されており、クリップで固定することで完全な防水接続を実現している。従来の形状のプラグでポーセリン部分が水や汚れた油で覆われた場合、この導電性材料を介して高電圧電流が流れ、プラグ本体に到達する可能性がある。
これにより、空気ギャップを飛び越えて回路を完成させる必要がなくなり、火花が発生しなくなる。航空機の運用環境のようにプラグが外部環境にさらされる場合、絶縁フードで保護することが極めて重要である。これにより絶縁体が乾燥した状態に保たれ、スパークの短絡を防ぐことができる。同様の効果は、一般的なゴム製ニップルを任意の従来型プラグのポーセリン絶縁体に装着し、一方の端をケーブル上に折り返すことでも得られる。

二重スパーク点火システム

ほとんどの航空機用エンジン、特に大型シリンダーを備えたエンジンでは、単一のスパークプラグでは完全な燃焼を確保するのが困難な場合がある。燃焼が迅速でない場合、エンジンの効率はそれに比例して低下する。シリンダー内の圧縮ガスは瞬時に、あるいは一度にすべて点火するわけではなく、多くの技術者が想定しているように、実際にはプラグに最も近いガス層が最初に点火する。この点火が引き金となり、ガスの層が次々と燃焼していき、最終的にガス全体が燃焼状態になる。このガス燃焼の過程は、
ガスエンジンのシリンダー内で生じる現象と、重い物体を静水のプールに投げ入れたときに起こる現象とを比較することができる。まず物体が水に入った地点の周囲に小さな円状の波紋が生じ、これがさらに大きな波紋を次々と誘発し、最終的にはプールの表面全体が一つの中心点から攪乱される。ガス点火のメカニズムもこれと非常によく似ており、スパークプラグの火花が点火点に隣接するガスの円状領域を点火し、この円がさらに少し大きな同心円状の領域を点火する。第二の点火円は
より多くのガスに着火し、最終的には燃焼室全体の内容物が燃焼するに至る。

通常の運転条件では、単一の点火プラグでも燃焼が十分に迅速に行われるため、適度なエンジン回転数で適切な爆発が得られる。しかし、エンジンが高速で作動しており、シリンダー容量が大きい場合には、単一の点火点ではなく二つの異なる点で混合気に点火することで、より多くの出力を得ることが可能となる。これはシリンダー内に単一の点火プラグではなく二つの点火プラグを使用することで実現でき、実際に行われた実験によれば
二重点火プラグシステムでは高速運転時にモーター出力が25～30％向上することが確認されている。これはガスの燃焼が二つの位置で同時に点火されることで加速されるためである。航空機用エンジンにおける二重点火システムは安全性の面でも有効であり、シリンダー内の一方の点火プラグが故障した場合でも、他方のプラグがガスに点火し続けるため、エンジンは正常に機能し続けることができる。

マグネトー点火を使用する際には、配線に関するいくつかの注意点と、使用する点火プラグの特性について考慮する必要がある。導線の
材質は高品質で、十分な絶縁性能を備えており、ゴム製絶縁体を劣化させる可能性のある油の付着から適切に保護されていなければならない。配線を保護する一般的な方法として、絶縁材で内張りされた繊維製または金属製の導管を通す手法が用いられる。一次側・二次側双方の配線には多芯ケーブルを使用し、絶縁材は少なくとも3/16インチ（約4.8mm）の厚さのゴム製とすることが望ましい。

バッテリー式またはコイル式点火装置で一般的に使用されている点火プラグは、必ずしもマグネトーシステムにそのまま使用できるわけではない。マグネトーが装着されている場合、
機械式発電機が生成する電流はバッテリー電流で励磁される変圧器コイルから得られる電流に比べて、電流値が大きく発熱量も高い。この過剰な熱は、一部のバッテリー式プラグで使用されている細長い点火ポイントを焼損させる可能性があり、より強力なアーク放電に耐えるためには、より太い電極が必要となる。電流値は大きいものの、マグネトー電流の電圧は誘導コイルの二次巻線で通常生成される電圧ほど高くはなく、そのため克服可能なギャップ幅も限られる。マグネトー用プラグを製造するメーカーは通常、点火ポイントの位置を以下のように設定している：
約1/64インチ（約0.4mm）間隔である。最も効率的なマグネトー用プラグは複数の点火ポイントを備えており、ある一組の点火ポイント間の距離が過度に大きくなった場合でも、より広い空気間隔を隔てていない他の電極ペア間で確実に点火が発生するようになっている。

【図74】航空用エンジン専用特殊マイカプラグの構造図

航空機用特殊スパークプラグ

航空機用エンジンでは、エンジン内部で発生する高い圧縮比と、エンジンの特殊な構造要件により、スパークプラグに特別な設計が求められる。具体的には、以下の点が考慮される：
・エンジンがほぼ常時全開状態で運転されるため、大量の熱が発生する
・図74に示すプラグは最近『自動車雑誌』で紹介されたもので、航空用エンジンおよび自動車レース用パワーユニット向けに特別に開発されたものである
・コアCはマイカ製ワッシャーを積層して構成されており、四角いショルダー部を備えている
・異なるサイズのマイカワッシャーが使用可能であり、円錐形クランプ面に必要なような精密な加工が不要なため、経済的に生産できる
・コアの四角いショルダー部には2つの利点がある：
1）ガスケット座を2箇所確保できる、2）チェックナットEを用いてシェルに固定した場合、正確に中心が合い、気密性の高い接合部が形成される
・この構造は円錐形の嵌合方式を採用した場合よりも短いプラグを実現できるため、ステム部を通じた熱放射効率が向上する
・シェルの下部にはバッフルプレートOが取り付けられており、これがオイルがマイカに接触するのを防ぐ役割を果たしている
・このバッフルプレートにはL字型の貫通孔が設けられており、燃焼ガスがプレートの裏側に滞留して新気を予燃焼させるのを防止している
・この構造により、点火タイミングの調整も容易になる
とともに、クローズドエンドプラグのその他の利点をすべて備えている
・ステムPは熱伝導性に優れた真鍮または銅で製造されており、電極JはK図に示すようにステム下部にしっかりと圧入固定されている

シェルはG図に示すようにフィン加工が施されており、熱放射面積を拡大している。また、ステム上部にはF型フィンが設けられており、ステムおよび電極からの熱放射をさらに促進する。このフィン加工部の上部はわずかに面取りされており、ステムはこの面にリベットで固定されている
ことで、ステムのネジ部からの漏れの可能性を最小限に抑えている。このフィン加工部はA部でネック加工されており、スリップ端子を装着できるようになっている。

コアを組み立てる際には、まずマイカ絶縁チューブDを装着する前に、小さなワッシャーI部を積層する。この構造により、セクションIの支持強度が向上する。バッフルプレートOには電極Jが通過できるよう穴が開けられており、バッフルプレートと電極の間隙は、点火ポイント間の隙間幅よりも大きく設定されている。これにより、火花が
電極からバッフルプレートに飛び移る危険性を完全に排除している。

このプラグは、フィン加工部の有無を選択できるようになっており、個々の要求仕様に対応できるようになっている。製造元は特に構造の簡素化とクランプ方式に重点を置いており、このクランプ方式によりプラグが完全に気密性を保持することを保証している。

第七章

潤滑が必要な理由――摩擦の定義――潤滑理論――潤滑剤の導出――シリンダー油の特性――潤滑システム選定に影響を与える要因――ノーム

型エンジンではヒマシ油を使用――ホール・スコット社の潤滑システム――一定水位式スプラッシュ方式による油供給――乾燥クランクケース方式は航空機エンジンに最適――冷却システムが必要な理由――一般的に適用される冷却システム――正圧ポンプによる循環冷却――サーモサイフォン方式――直接空冷方式――空冷エンジン設計における考慮事項

潤滑が必要な理由

機械の各種摺動面における摩擦を最小限に抑え、機械的効率を確保する重要性は、すべての技術者が十分に認識しているところである。
機構各部の適切な潤滑性は、自動車の動力装置の耐久性と正常な作動を保証する上で極めて重要な要素である。エンジンの可動部品――他の部分と接触するすべての部品――その運動が連続的であれ断続的であれ、高速であれ低速であれ、直線運動であれ連続回転運動であれ、いずれも十分な量の潤滑油を供給する必要がある。自動車の機構ほど不利な条件下で運用される他の機械装置は存在せず、そのため以下のような傾向が生じる：
潤滑方法を簡素化し、供給量を十分に確保するとともに、必要な箇所に自動的に潤滑油が供給される仕組みを実現する方向にある。

動作中のあらゆる機械において、接触する部品同士は互いに固着する傾向がある。最も滑らかな表面であっても、ごく微細な突起が存在する場合、何らかの弾性かつ粘性のある物質によって表面が分離されていない限り、それらは互いに付着しようとする性質を持つ。この物質は表面に浸透し、広がりながら、存在している不均一な部分を滑らかにし、以下の現象の発生を防ぐ：
熱の発生と、部品間の相対運動の阻害である。

一般的に抱かれている認識として、精密に加工された表面は滑らかであると思われがちだが、一見して粗さがなく、肉眼で突起が確認できない状態であっても、非常に丁寧に研削された滑らかな軸受面であっても、拡大鏡で観察すると粗い外観を示す。この点を説明するための極端な例を図75に示す。摩擦量は、接触面に加わる圧力に比例して変化し、以下のように増大する：
負荷が増加するほど摩擦は大きくなり、粗い表面は滑らかな表面よりも摩擦が大きく、柔らかい物体は硬い物質よりも多くの摩擦を生じる。

摩擦の定義

摩擦は、いかなる機構においても常に存在する抵抗力であり、運動を妨げ、可動部品をすべて静止状態に向かわせる性質を持つ。摩擦による動力の消費は、軸受部に存在する熱の量によって測定可能である。固体間の摩擦は大きく分けて2種類に分類される：ピストンとシリンダー間などに生じる滑り摩擦などである。
もう一つは転がり摩擦で、これはボールベアリングやローラーベアリングで荷重を支える場合、あるいはタイヤと走行路面間に生じる摩擦を指す。技術者は摩擦による損失を可能な限り最小限に抑えるよう努力しており、現代の航空機エンジンでは、摩擦が顕著に発生するすべての箇所において、適切な潤滑方法や摩擦低減用軸受の採用に細心の注意が払われている。

潤滑理論

軸受部に潤滑剤が供給される理由は、以下のように容易に理解できる：
これらの弾性物質は密着した表面間に流れ込み、表面の微細な凹凸を埋め、凸部を覆うことでクッションとして機能する。これにより発生する熱を吸収し、金属軸受面の代わりに摩耗を受け止めるのである。部品同士の密着度が高いほど、潤滑剤はより流動性が高くなければならない。同時に、部品間の圧力によって完全に押し出されない程度の粘性も必要となる。
[図75：拡大鏡を用いて、一見滑らかに見える金属表面にも微細な凹凸が存在し、これが摩擦を引き起こすことを示す図]

油には優れた接着性とともに、凝集性も求められる。前者は油膜が軸受面にしっかりと密着するために必要であり、後者は油の粒子同士が結合し、軸受が作動している間常に存在する分離傾向に抵抗するために必要である。ガスエンジンの潤滑に用いる場合、
油は相当量の熱に耐えられる性質を備えている必要がある。そうでなければ、シリンダーの高温部によって気化してしまうからである。また、低温下でも流動性を保ち、容易に流動する十分な低温試験値を備えていることが求められる。潤滑剤には酸やアルカリが含まれていてはならない。これらは金属と化学反応を起こし、塗布対象部品の腐食を引き起こす傾向がある。使用する油は目的に完全に合致した適切な品質と性質を備えていることが不可欠であり、かつ確実に塗布されなければならない。
要求仕様を簡潔にまとめると以下の通りである：

第一に――塗布対象部品の固着を防ぎ、かつ弾性膜を維持するために必要な粘性を備えていなければならない。ただし、潤滑剤自体の粒子間に存在する内部摩擦や流体摩擦を最小限に抑えるため、過度に高い粘度であってはならない。

第二に――潤滑剤は凝固したり粘稠化したりしてはならない。また、化学的作用や有害な付着物の生成によって塗布対象部品を損傷させてはならず、さらに容易に蒸発してはならない。
第三に――作業の性質に応じて、加熱時に揮発せず、冷却時に流動性を著しく損なわない程度の粘度に調整できる特性が求められる。

第四に――潤滑油には酸、アルカリ、動物性または植物性の充填剤、あるいはその他の有害な不純物が一切含まれていてはならない。

第五に――求められる作業条件に厳密に適合するよう慎重に選定され、かつ良好な熱伝導性を有するものでなければならない。

潤滑剤の起源

機械の潤滑に初めて用いられた油は、当初は動植物由来のものであった。しかし現在では、ほとんどの潤滑油が――
特に鉱油系のものが――主流となっている。潤滑剤は液体、半液体、固体のいずれかの状態で存在し得る。その粘度は幅広く、軽軸受油や発電機用油のようにケロシンとほとんど変わらないものから、最も粘度の高いグリースやタローに至るまで様々である。潤滑剤として最も一般的に用いられる固体物質は黒鉛であり、時に「プラムバゴ」あるいは「黒鉛」とも呼ばれる。この物質は鉱物由来のものである。

動物性脂肪や植物性物質から得られる有機起源の油の欠点は、酸素を吸収しやすい性質にある
。これが原因で、油は粘度を増したり酸化劣化を起こしたりする。このような油は低温特性が非常に悪く、比較的低温で固化するため、フラッシュポイントも極めて低く、高温環境下での使用には適さない。多くの動物性油には各種の酸が比較的多量に含まれているため、温度上昇によって油が分解する可能性のある金属表面の潤滑には不向きである。

原油から精製される潤滑剤は「オレオナフタ」と呼ばれる。
これらは石油精製プロセスにおいてガソリンや灯油を分離する際に得られる副産物である。植物性油や動物性油に比べてコストが低く、非有機物由来であるため、空気中に長期間曝露しても酸化劣化や粘度上昇を起こさない。また、化学組成中に有害物質を含まないため、金属に対して腐食作用を及ぼすこともない。分留蒸留法を用いることで、あらゆるグレードの鉱物油を得ることが可能である。これらの油は低温特性に優れ、フラッシュポイントも高いため、高温環境下での使用におけるリスク要因が少ないという利点がある。
さらに、動物性油に見られるような自然発火の危険性も存在しない。

有機性油は、すべての動物の体内および一部の植物組織に存在する脂肪性物質から抽出される。動物体から油を抽出する一般的な方法は、レンダリング処理と呼ばれる工程で、十分な熱を加えて油を液化させた後、圧縮によって組織から分離する方法である。ガスエンジンの潤滑油として使用される鉱物由来以外の油としては、ひまし油が挙げられる。この物質は古くから
高速レース用自動車エンジンや航空機の動力装置に用いられてきた。ひまし油はひまし植物の種子から採取され、その種子には大量の油分が含まれている。

潤滑用途に使用可能な固体物質としては、動物の脂肪から得られるタロー（獣脂）、鉱物由来のグラファイト（黒鉛）およびソープストーン（滑石）などがある。タローは、高温環境にさらされる箇所では決して使用されないが、変速機用グリースの充填材として頻繁に用いられる。
グラファイトは時に油と混合してシリンダーの潤滑に用いられることもあるが、航空機の着陸装置部品用グリースや、航空機の電線・ケーブルの被覆材として用いられる場合がより一般的である。グラファイトは熱・冷気・酸・アルカリの影響を受けず、金属表面に対して強い吸着性を示す。油やグリースと容易に混合可能で、多くの用途においてそれらの性能を向上させる。極端な温度環境下では、他の潤滑剤が使用できない場合の代替手段として用いられることもある。
シリンダー潤滑用の油は、ほぼ例外なくアメリカの油田から産出される原油を原料としている。原油の選定には細心の注意が必要で、すべての種類の原油がシリンダー潤滑に適した品質の油を生成するわけではない。原油は可能な限り迅速に、火熱を用いて蒸留され、ナフサや燃焼性油成分が蒸発する。これらの蒸気が放出された後、超高温の蒸気が供給され、さらなる蒸留が促進される。軽質成分が十分に除去された後、残留物が得られる。
残留物はふるいに通されて砂や土粒子などの不純物が取り除かれ、その後冷却されてワックス成分が分離される。これがいわゆる「ダークシリンダーオイル」であり、蒸気機関のシリンダー用として一般的に用いられるグレードである。

シリンダー油の特性

ガソリンエンジンに使用する油は、最高品質のものでなければならない。そのため、最良のグレードの油は真空蒸留によって製造される。これにより、通常の蒸留条件よりもはるかに低温で軽質分を分離することが可能となる。加熱温度の
設定が適切でない場合、生成物は分解して炭素質の沈殿物を生成しやすくなる。油中に含まれる遊離炭素やその他の不純物に起因する着色を除去するには、活性炭による濾過が有効である。油を濾過する回数が多いほど、色はより淡くなる。最高品質のシリンダー油の引火点は通常500°F（約260°C）以上であり、100°F（約38°C）では高い粘度を示すものの、温度が上昇するにつれて流動性が増す性質を持つ。
原油を精製して得られる潤滑油は、以下の3つの主要な種類に分類される：

第一種――高温のタンク内で原料を静置沈降させた後、自然濾過によって不純物を除去した、粘度の極めて高い天然油である。これらの油は、過熱蒸気を熱源として用いることで、必要な粘度特性を付与するとともに、含有する揮発性物質を完全に除去している。

第二種――上記の天然油をさらに精製した別グレードの油で、
高温・高圧下で動物炭の層を通して濾過処理を行い、色調を改善したものである。

第三種――石油精製過程で生成される残渣を蒸留し、さらに化学処理を施して得られる淡色で透明な油である。これらは燃料油の製造過程で生じる副産物から生成される。

専門家の見解が一致しているのは、動物性潤滑剤と鉱物性潤滑剤を混合した形態の潤滑油は、ガスエンジンのシリンダー内で使用すべきではないという点である。このような混合潤滑剤の使用は、潤滑剤の混合自体が有機油のグリセリドや脂肪酸への分解を防ぐことができないためである。
ガスエンジンのシリンダー内では燃焼炎によってある程度の炭化が生じる傾向がある。炭素の堆積物は、石油系原料から得られる油に比べて動物性油の場合はるかに多くなる。これは脂肪やタローの成分が、蒸発または揮発する性質を持つ炭化水素系油の成分とは揮発性の性質が異なるためであり、多くの場合、炭化する前に蒸発あるいは揮発してしまうからである。

潤滑システム選定に影響を与える要因

内燃機関の全ての部品を適切にかつ効率的に潤滑するための油の適性は、主に以下の要因によって決定される：

1. 冷却システムの種類（作動温度）
2. 潤滑システムの種類（可動部品への油の供給方法）
3. 接触面の摺動速度

もし作動温度、軸受面の速度、および潤滑システムが同一であれば、全てのエンジンにおいて単一の油を同等の満足をもって使用することが可能である。この場合、粘度に関して必要となる唯一の変更は、気候条件による影響のみとなる。現在のエンジン設計においては、ナイト型エンジン、空冷式エンジン、および常時フルロードで運転される一部のエンジンを除き、あらゆるタイプの潤滑に必要となる油のグレードは3種類で十分である。エンジン用潤滑油の仕様を定める際には、当該エンジンが負担する負荷特性を慎重に考慮する必要がある。

・フルロードエンジン
1. 船舶用
2. レーシングカー用
3. 航空機用
4. 農業用トラクター
5. 一部の定置式エンジン

・可変負荷エンジン
1. 乗用車用（レジャー用途）
2. 商用車
3. オートバイ
4. 一部の定置式エンジン

上記の分類において、特に我々の直接的な関心の対象となるのは航空機用動力装置である。潤滑問題をあらゆる種類のエンジンに適用する観点から綿密な研究を行ったプラット・アンド・ワッシュバーン精製会社は、高速定常運転または「フルロード」状態のエンジンに対する特有の条件を明らかにした。現代の航空機用エンジンは、比較的均一な高回転速度で長時間にわたりフルロード状態で連続運転するように設計されている。この過酷な使用条件のため、作動温度は上昇する。全ての部品の重量を極限まで軽量化するため、非常に薄い合金鋼・アルミニウム・鋳鉄製のピストンが採用されており、ピストンヘッド中心部の温度は自動車レース用エンジンと同様に600℃から1,400℃F（約315℃から760℃）に達する。このような強烈な熱に曝されると、炭化水素系油は部分的に「分解」して軽質・重質製品となったり、重合して固体炭化水素を生成したりする。これらの事実から導かれる結論として、良好な潤滑を確保するには、低炭素残留物含有量で化学的純度と安定性が最も高い重質鉱物油を使用する必要がある。どの場合においても、油は十分な粘度を有し、完全な潤滑状態を維持しつつ、最高出力と燃料・油の経済性を両立させるとともに、カーボン化や点火不良を回避しなければならない。アルミニウム製ピストンを使用する場合、その優れた熱伝導特性が油の劣化速度の低減に大きく寄与する。
航空機が飛行中に行う特異な運動パターンを考慮すると、エンジンを垂直方向からあらゆる角度で、あるいは上下逆さまの状態で運転することが不可欠となる。この状況に対応するため、潤滑システムは必要な箇所に十分な量の油を供給し、シリンダーの油溜まり現象を防止するよう設計されている。これはフルフォースフィードシステムを採用し、高圧で全ての作動部品に油を分配することで実現される。ベアリングを通じて排出された油は下部ベースチャンバーに設置された第二ポンプの吸気側に流れ落ちる。この第二ポンプは第一ポンプよりも大容量であるため、クランクケース内への油の蓄積を防ぎ、別個の油貯蔵・冷却器へと送り込む。ここから油は高速循環して再びベアリングに供給するポンプに戻る。この配置により、潤滑は完全にエンジンの姿勢に依存しないものとなる。図76に示すトーマス・モース航空機用エンジンの潤滑システムは、現在の標準的な慣行を代表するものである。
[図版: 図76 – トーマス航空機エンジンの圧力供給式潤滑システム（油冷却機構付き）]

グノーム型エンジンはヒマシ油を使用する

回転式放射型シリンダーエンジンの構造と動作には、既に述べたものに加えて潤滑に関する新たな課題が生じるため、特に注意が必要である。グノーム型エンジン特有の給油システムにより、空気と混合した霧状のガソリンが固定されたクランクシャフトの空洞部を直接通過し、シリンダーへ向かう途中でクランクケースに充満する。ここに問題の根源がある。炭化水素系油はガソリンによって速やかに溶解・洗い流され、ベアリング面が十分な保護を受けられず、即座に摩耗・損傷する危険性がある。このため、必須ではあるが不運な妥協策としてヒマシ油が用いられる。植物性由来のヒマシ油は、鉱物油に比べて爆発室内にはるかに大きな炭素堆積物を残し、その強い酸素親和性によりクランクケース内に粘性の高いガム状堆積物を形成する。この種のエンジンでは、頻繁な分解清掃が必要となる。回転式エンジンに使用する潤滑油としては、化学的に純粋な未混合ヒマシ油のみを使用することが推奨される。その理由は、ガソリンへの不溶性という特性に加え、その極めて重い粘性が空冷式シリンダーの高温環境にも耐えられるためである。

ホール・スコット式潤滑システム

[図版: 図77 – ホール・スコットA型125馬力エンジンの潤滑システム概略図]

ホール・スコットA型5 125馬力エンジンの潤滑システムは、図77に明確に示されている。これは同社発行の取扱説明書に完全に記載されているもので、以下の抜粋は同社の許可を得て転載したものである。クランクシャフト、コネクティングロッド、およびクランクケースおよびシリンダー内部のその他の部品は、強制供給式潤滑システムによって直接または間接的に潤滑される。シリンダー壁面とリストピンの潤滑は、コネクティングロッドベアリングの下部端から噴射される油霧によって行われる。このシステムはA型5エンジン専用である。A型7aおよびA型5aエンジンでは、小型チューブを介してコネクティングロッドベアリングから直接リストピンに油が供給される。油はクランクケース下部最深部に配置されたストレーナーから取り込まれ、メイン吸気マニホールドの油ジャケット内を循環する。その後、上部クランクケースの左下部に沿って配置されたメイン分配パイプへと送られ、最終的に各メインベアリングカップに開けられた穴を通じてクランクシャフトの下部側面に直接圧送される。これらのメインベアリングからの漏れは、クランクシャフトの頬部に設置されたスクーパーによって捕捉され、コネクティングロッドベアリングに圧力油を供給する。A型7aおよびA型5aエンジンでは、これらのベアリングから圧力油をリストピンへ直接導く小型チューブが装備されている。

分配油パイプの先端部に位置するバイパスバルブは、圧力を調整するために開閉可能である。このバルブを締め付けると圧力が上昇し、より多くの油がベアリングに供給される。逆に緩めると圧力が低下し、供給される油の量が減少する。A型7aおよびA型5aエンジンでは、メインオイルポンプの下部クランクケース内にオイルリリーフバルブが設置されている。このバルブは常時圧力を調整しており、寒冷時においても過度の圧力によるオイルパイプの破裂事故を防ぐことができる。もし油圧が十分なレベルに維持されていないことが判明した場合には、必ずこのバルブを点検すること。より強力なスプリングを使用すると油のバイパス流量が制限され、結果として圧力が上昇する。一方、スプリングが弱すぎると油のバイパス流量が増加し、油圧が大幅に低下する。前述のシステムとは別に、小型の直接駆動式回転式オイルポンプが各シリンダー基部に個別に油を供給する。油の供給源はクランクケース下部に配置されたメインオイルポンプである。このオイルポンプからの油供給量を調整するため、小型の流量調節器が標準装備されている。この装置は補助オイル分配器自体よりも高い位置に設置し、油が重力によってオイルポンプへ自然滴下するようにしなければならない。飛行機の前席に適切な高さの設置場所がない場合は、オイルポンプの吸気L型継手に直接直立状態で接続すること。油面をガラス内でおよそ半分の高さに維持するため、全開状態で調節を行う必要がある。
油圧計が装備されている。この計器はパイロット用計器盤に接続すること。この計器はベアリング部の油圧を測定するとともに、油の循環状態も確認できる。この計器の監視はパイロットが厳密に行う必要があり、何らかの理由で針が0を指した場合は直ちにエンジンを停止し、原因を特定した上で再始動しなければならない。油が計器内に侵入しないよう細心の注意を払うこと。油が計器内に侵入すると、正確な油圧測定が妨げられるためである。油圧値は気象条件や使用する油の粘度によって変動する。通常の気象条件下でエンジンを適切に暖機した場合、回転数1,275～1,300rpm時の油圧計表示値は5～10ポンドの範囲となる。ただし、これはすべての航空機用エンジンに適用されるわけではなく、カーチスOX-2エンジンの場合はゲージ表示で40～55ポンドが適正圧力とされている。
オイルパンのドレンプラグは下部クランクケースの最底部に位置している。これは塵埃・水・沈殿物を同時に捕捉する機能を備えたトラップである。容易に取り外し可能で、下部クランクケースのドレンプラグを緩めることでオイルを排出できる。オイルは機械的にカムシャフトハウジングへ圧力供給される。具体的には、プロペラ端部のメイン分配パイプから小型チューブを介してカムシャフトハウジングの先端に直接送油される。このハウジングの反対側端部は十分に開放されており、オイルがカムシャフト、マグネトー、ピニオンシャフト、クランクシャフトの各ギアに迅速に流れ落ちるようになっている。その後、オイルは再び下部クランクケースへと戻る。余剰オイルを排出するための外部オーバーフローパイプも別途設けられている。
クランクケースからのオイル排出方法

オイルストレーナーは下部クランクケースの最底部に設置されている。このストレーナーはエンジン稼働5～8時間ごとに取り外し、ガソリンで完全に洗浄する必要がある。また、ストレーナーを取り外した開口部から蒸留油を注入することも推奨される。蒸留油を完全に排出させた後、ストレーナーを取り付けてドレンプラグを再び締めることを忘れないこと。プラグを締める前に、必ずガスケットが正しく装着されていることを確認すること。新しいオイルは、エンジン排気側にある2本のブリーザパイプのいずれかから注入すること。ストレーナーのスクリーンを取り外した場合は、必ず交換すること。万が一、不注意によりエンジンに十分な潤滑油が供給されず、過熱や振動が生じた場合は、直ちにエンジンを停止すること。エンジンが十分に冷却した後、オイルパンに最低3ガロンのオイルを注入する。エンジンが冷却したら、ラジエーターに水を補充すること。明らかな損傷が認められる場合は、さらなる運転を行わず、直ちに徹底的な点検を実施すること。損傷が認められない場合でも、可能な限り早期にエンジンを詳細に点検し、オイルなしでの運転によってベアリングが焼損していないか、あるいは他の不具合が生じていないか確認する必要がある。

ホールスコットエンジンに最適なオイルは以下の特性を備えている：
・フラッシュポイントが400°F（約204°C）以上
・21°F（約-6°C）における粘度が75～85の範囲（セイボルト式万能粘度計による測定値）

上記の仕様を満たすオイルとして、以下の2種類が推奨される：
・スタンダード・オイル・オブ・カリフォルニア社製『ゼロライン・ヘビーデューティーオイル』
・バキューム・オイル・カンパニー社製『ガーゴイルモバイルBオイル』
これらのいずれかのオイルは世界中で入手可能である。

モノグラム・エクストラヘビーも推奨される。

【定水位スプラッシュ式オイル供給システム】

コネクティングロッドを介して潤滑油を分配するスプラッシュ式潤滑システムは、シンプルな4気筒および6気筒の垂直型自動車エンジンにおいて最も成功し、かつ最も簡素な方式の一つである。しかし、前述の理由により、航空機用動力装置の潤滑には必ずしも適していない。潤滑油を過剰に供給すると、余剰分がピストンリングを通過して燃焼室に入り込み、燃焼によってカーボン堆積物を引き起こす。過剰な潤滑油はエンジンの白煙発生の原因にもなり、通常これは排気ガスから青白い煙として確認できる。

スプラッシュ式潤滑システムを効果的に運用するための適切な定水位維持方法を図78に示す。エンジンベースの鋳型には専用のオイル容器として機能する別室が設けられており、この容器はクランクケース内のオイル液面よりも低い位置に配置されている。潤滑油は正圧式オイルポンプによってオイルパン（オイル容器）から汲み上げられ、直接エンジンケース内に供給される。余剰油はオーバーフローパイプを通じてシリンダー底部のオイル容器に還流する仕組みとなっており、ポンプに再供給される前に金網製のストレーナーで異物が除去される。潤滑油は高速循環するため、長期間にわたって繰り返し使用可能である。オイルはブリーザパイプを通じて直接クランクケース内に注入され、オイルレベルはフロート式ロッドによって表示される。このロッドは容器が補充されると上昇し、使用可能なオイル量が減少すると下降する。このシステムでは、クランクケース底部と一体成形されたオイルタンク以外に必要となる装置は、潤滑油の循環を維持する適切なポンプのみである。この部品は常に確実に駆動され、通常は軸とユニバーサルジョイントまたは直接歯車機構によって駆動される。このシステムは完全に自動作動するため、あらゆる必要箇所に確実に潤滑油を供給でき、また調整機構が存在しないため不慣れな操作者による誤調整も不可能である。
航空機エンジンにはドライクランクケースシステムが最適である

【図版】図78――典型的なエンジンの断面図。潤滑が必要な部品と、定水位スプラッシュ式潤滑システムによる潤滑油供給方法を示す。また、ウォータージャケットと水循環用スペースにも注意されたい。

ほとんどの航空機用動力装置では、コネクティングロッド大端部のスクープによる分配作用だけに頼るのではなく、適切な導管を用いて直接潤滑が必要な部品に油を供給することが望まれる。このようなシステムの一例を図77に示す。潤滑油は従来通りクランクケース内に保持されるが、通常のオイル液面はコネクティングロッドが到達する位置よりも低い位置に設定される。潤滑油はプランジャーポンプによってクランクケースから汲み上げられ、メインジャーナルに直接供給されるマニホールドへと導かれる。これらの部品で使用された後の余剰油はクランクケース底部に還流する。余剰油は、クランクシャフトのウェブ部とクランクピンの途中まで穿設された通路を通じてコネクティングロッド大端部に供給される（点線で表示）。コネクティングロッドのクランクピン部に存在する油は遠心力によって飛散し、シリンダー壁面やその他の内部部品を潤滑する。供給量を任意に調整できるよう、調節用ネジが設けられている。また、余剰潤滑油を処理するためのリリーフチェックバルブが設置されており、配管ラインに戻らない油はオーバーフローするかメイン容器にバイパスされるようになっている。
【図版】図79――航空機用動力装置における圧力供給式潤滑油システムには多くの優れた特徴がある

このようなシンプルなシステムの概念図を、クランクケースのファントムビューで図79に示す。この図では油路が特に強調されている。潤滑油はエンジンベース下部のリザーバーから、通常のギアオイルポンプによって供給され、クランクケース全長にわたって伸びるメイン供給マニホールドへと送られる。個別の導管が5つのメインベアリングに接続され、さらにクランクシャフトのウェブ部に穿設された通路を通じてクランクピンと潤滑油を供給する。この動力装置ではコネクティングロッドが中空構造の青銅鋳物でできており、コネクティングロッド中央部の通路がクランクピンとリストピン間の潤滑油伝達経路として機能する。シリンダー壁面への潤滑は、回転するクランクシャフトによって遠心力で飛散する潤滑油の噴霧によって行われる。定水位トラフからコネクティングロッド大端部のディッパーによって供給される潤滑油の噴霧量は、8気筒または12気筒V型エンジンの2気筒ブロックにおいて左右で不均一となる。これにより、エンジンの片側では潤滑不足が、反対側では過剰潤滑が発生する（図80A参照）。これはスプラッシュ式潤滑システムのあらゆる改良型に共通する現象である。
強制供給式潤滑システムを採用した場合、クランクピンベアリングの両端面から漏れ出た潤滑油は、クランクピン円周上の接線方向に全方向に飛散し、図80Bに示すように両側面のシリンダーに均等に供給される。

冷却システムが不可欠である理由

読者はこれまでの章から、内燃機関の動力が可燃性ガスの急速な燃焼とそれに伴う膨張によって得られることを理解しているだろう。その原理を簡潔に説明すると、空気やその他のガスまたは蒸気を加熱すると膨張し、かつこのガスが膨張を許容しない空間に閉じ込められた場合、容器内壁全体に対して圧力が作用する。ガスを加熱するほど、閉じ込められた燃焼室の内壁に対してより大きな圧力が生じる。気体中の圧力は、温度を上昇させることで発生させることができ、逆に熱は圧力を加えることで発生させることが可能である。気体を圧縮するとその総体積は減少し、同時に温度も上昇する。
[図80：8気筒V型航空機エンジンにおいて圧力供給システムが最適な理由]

あらゆる形式の熱機関の効率は、一定の燃料消費量から得られる動力によって決定される。特定量の燃料を燃焼させると、必ず一定の熱量としてエネルギーが解放される。いかなる熱機関の効率も、特定量の燃料から得られる動力と、熱エネルギーの最小損失量との比率に比例する。もし爆発混合気の燃焼によって生じる熱エネルギーの大部分を有用な仕事に変換できれば、ガソリンエンジンの効率は他のあらゆる動力源を凌駕することになる。熱の損失は様々な要因によって生じるが、主なものとしてはエンジンの冷却による圧力低下や、燃焼ガスがシリンダーから排出される際の排気バルブを通じた熱損失が挙げられる。
一般的な自動車用動力プラントにおけるウォータージャケットを通じた熱損失は、総燃料効率の50％を超える。これは、動力として利用可能な熱エネルギーの半分以上が冷却水に吸収・散逸されることを意味する。さらに16％が排気バルブを通じて失われ、実際に有用な仕事に変換される熱エネルギーはわずか33.33％に過ぎない。冷却システムによる熱損失は避けられない問題である。なぜなら、エンジン温度を適正な範囲内に維持するためには、何らかの冷却手段を講じる必要があるからだ。急速な燃焼と連続的な爆発が続けば、何らかの対策を施さない限り、エンジンの金属部品はたちまち赤熱状態に達するだろう。高温になった部品は最高品質の潤滑油さえも焼き付け、特に潤滑油が不足した状態のピストンやリングは過度に膨張するため、シリンダー内で固着してしまう。これによりシリンダー壁面が摩耗し、生じた摩擦によって部品が固着したり、ベアリングが焼き付いたりバルブが変形したりするため、エンジンは短期間で機能不全に陥ることになる。
[図81：航空機動力プラントの熱特性を理解するための指針となる、自動車エンジン各部の適正運転温度]

効率的な運転を実現する最適な温度については、技術者の間で意見が大きく分かれている。エンジンの効率が、発生した熱エネルギーのうち有用な仕事に変換される割合と、ガスの爆発によって生成される熱エネルギーの比率に依存するという事実は広く認められている。エンジンが過度に高温になることは避ける必要があるが、一方でシリンダーから過剰な熱が失われることも同様に致命的である。シリンダー冷却の目的は、シリンダー温度を危険域以下に保つと同時に、燃焼ガスから最大限の出力を引き出すために可能な限り高温を維持することにある。一般的な自動車エンジンの運転温度を図81に示しており、これは地上走行時や比較的低空飛行時における従来型航空機エンジンの温度状態を近似したものとして参照できる。圧縮比8～9気圧（約125ポンド/平方インチ）という極めて高い圧縮比を採用する新型の高圧縮比航空機エンジンでは、図に示された温度よりもかなり高温で運転されることになる。

一般的に用いられるエンジン冷却システム

現在一般的に使用されているエンジン冷却システムには、主に2種類の方式がある。一つはエンジンから発生する熱を水が吸収した後、空気を冷却媒体として使用する方式であり、もう一つは空気をシリンダーに直接当てて水を介さずに熱を直接吸収する方式である。液体を冷却媒体として用いる場合、冷却ジャケットを通じて循環させる。この液体を循環させる方法は主に2種類ある。一般的に採用されているのは、以下の方法である。
エンジン駆動によって作動する正圧循環ポンプを使用し、水の循環を維持する方式である。もう一つの方式は、自然の原理を利用したもので、加熱された水は冷却された液体よりも密度が低く、適切な温度に達するとシリンダー上部へと上昇し、下部には冷却された水が補充されるという仕組みである。

空冷方式には、放射冷却と対流冷却の2種類がある。前者の場合、シリンダーの有効外表面面積を
、機械加工または鋳造によって取り付けたフランジによって拡大し、加熱された空気がシリンダーから上昇するのを自然の力に任せ、代わりに冷却された空気が供給されるようにする。この方式は当然ながら固定式エンジンにのみ適用される。航空機においては、プロペラのスリップストリームを利用してシリンダー前面に正圧の気流を強制的に当てることで、対流冷却と放射冷却の両方を同時に行うことができる。場合によっては、シリンダー壁面に対して特定のジャケット構造によって気流を誘導し、加熱されたシリンダー部分のみに気流を集中させることもある。

【水循環による強制冷却システム】

［図版：図82――サルムソン社製7気筒放射型航空機エンジンの水冷システム］

冷却液の循環を促進するためにポンプを採用した典型的な水冷システムの例を、図82および図83に示す。ラジエーターは通常、機体前部に搭載され、水タンクと冷却器を兼ねる構造となっているが、図84のようにエンジン側面に配置される場合や、翼構造の中央部に取り付けられる場合もある。本システムは以下で構成される：
上部と下部のセクションが一連のパイプで接続されており、パイプは円筒形で放熱フィンを備えるものと、平板状で水が薄い層流となって流れることで効率的に冷却できるものがある。セルラー構造またはハニカム構造の冷却器は、多数の曲げ加工を施したチューブで構成されており、これらがラジエーターを通過する空気流（車両の前進運動または専用ファンによって生成される）による冷却効果を最大限に発揮できる広い表面積を提供する。セルラー型と平板型の冷却器は、現在ではほぼ完全に従来の円筒形冷却器に取って代わっている。
これらは水の冷却効率がより高い上、同じ排気量のエンジン用であればチューブ型ラジエーターよりも軽量に設計可能であるためである。

[図版: 図83 – トーマス式航空機エンジンの水冷システムが機体にどのように搭載されているかを示す図]

水はポンプによってラジエーターの下部ヘッダーから吸い上げられ、マニホールドを通じてシリンダーの水ジャケット下部へと強制的に送られる。水はシリンダー周囲を流れる過程で加熱される。
高温になった水は水ジャケット上部からラジエーター上部へと排出され、ここで細い流れに分割され、比較的低温の金属面に吹き付けられる。この過程で水から熱が奪われ、温度が下がるにつれて水は重量を増すためラジエーター下部へと沈降する。ラジエーターの下部タンクに到達する頃には十分に冷却され、再びエンジンのシリンダーを循環することが可能となる。一般的な循環ポンプの構造は以下のようなものである：
「遠心ポンプ」と呼ばれるこのタイプは、パドルホイール型の回転インペラーを備えており、中央で受けた水を外側へと噴射することで、一定の循環流量を維持する仕組みとなっている。このポンプは常にエンジンに外付けされる独立した装置であり、正転ギア機構または直接軸接続によって駆動される。遠心ポンプはギア式ポンプほど確実性に欠けるため、一部のメーカーは確実な送液性能を持つギア式ポンプを好む傾向にある。構造は極めて簡素で、適切な鋳鉄製のハウジングを備えている。
このハウジング内には、大きな歯を持つ一対の平歯車が配置されている。一方の歯車は適切な駆動手段によって回転し、もう一方の歯車と連動することで、ポンプ本体周囲を水が循環する流れを作り出す。このポンプは、冷却液をラジエーター下部の区画からウォータージャケットの最も冷却効果の高い部分へと導く給水管と直列に設置する必要がある。

【図84】標準機体に搭載されたホール・スコット製航空機用パワープラントの側面に配置されたフィン付きチューブ式ラジエーターの図

（注：「Hall-Scott」は航空機用エンジンメーカーの名称、「fuselage」は機体本体を意味する。）

自然循環式水冷システム

一部の自動車技術者は、ポンプを使用して水を高速循環させるとシリンダーが過度に冷却され、エンジン温度が低下しすぎて効率が低下する可能性があると主張している。このため、冷却液をシリンダージャケットに供給する際に沸騰点のすぐ下の温度に保ち、シリンダー上部のジャケットから水が放熱後に排出される自然循環方式を採用する傾向が強まっている。これにより、
水は高温のシリンダー壁や燃焼室壁面との接触によって加熱され、水ジャケットの上部へと上昇する。冷却器内の冷却部に到達すると、十分な熱が吸収されて重量が顕著に増加する温度に達する。水が冷却されると再びラジエーターの下部へと下降し、再びシリンダージャケットに供給される。この循環は完全に自動的であり、水系内の温度勾配が存在する限り継続する。
エンジンが高温になるほど循環の速度は速まり、これによりシリンダー温度はより一定の値に維持される。熱サイフォン方式では冷却液はほぼ常に沸点付近の温度を維持するが、ポンプによる強制循環方式の場合、エンジンが高速回転時には冷却され過ぎ、低速時には過熱しやすくなるという欠点がある。

熱サイフォン方式（自然循環冷却方式）では、ポンプによる強制循環方式と比較して、より多くの水を循環させる必要がある。その理由は、熱サイフォン方式では
シリンダー周辺の水流路をより大きく設計しなければならず、吸気・排気用の水マニホールドもより大きな容量が必要で、さらに流体の流れを妨げるような鋭角部があってはならないからである。また、ラジエーターもポンプ併用方式で使用されるものよりも多くの水を収容できる設計でなければならない。これは、熱サイフォン方式によるより速い循環が、エンジン温度を低い状態に維持するためである。以上の点を考慮すれば、航空機用動力装置の冷却においてポンプ方式がほぼ普遍的に採用されている理由が明らかになるだろう。

直接空冷方式

ガスエンジンのシリンダーを冷却する最も初期の方法は、シリンダー壁面に密着させたジャケット内を空気流で通過させる方式であり、ダイムラーが最初のガスエンジンで採用したものである。当時のガソリンエンジンは後の型式ほど効率的ではなく、その他の技術的要因も相まって、エンジンを水で冷却する方法が好まれるようになった。ガソリンエンジンが次第に完成度を高めていく過程においても、空冷に対する偏見は常に存在していた。自動車用エンジンをはじめ、様々なタイプのエンジンが使用されてきたにもかかわらず、この傾向は変わらなかった。
特に自動車や航空機用途では、空冷方式が非常に実用的であることが証明されているにもかかわらず、空冷に対する否定的な見方が根強く残っていたのである。

空冷システムの最も単純な形態は、シリンダーに一連のフランジを設け、これによりシリンダーの有効放熱面積を拡大するとともに、ファンで送風した空気流をフランジ面に直接当てて熱を吸収させる方式である。空冷式シリンダーの放熱面積を拡大する必要があるのは、空気が水ほど効率的に熱を吸収しないため、より多くの表面積が必要となるからである。
これにより、過剰な熱が十分な速度で吸収され、シリンダーの変形を防ぐことができる。空冷システムの基本原理は、ニュートンが提唱した以下の法則に基づいている：「一様流の空気による物体の冷却速度は、空気流の速度と、冷却効果を受ける放熱面の面積に比例する」というものである。

空冷エンジン設計における考慮事項

【図85】アンザンがブレリオ単葉機に搭載した5気筒空冷式航空機用エンジンをテストしている様子。フランジ面への空気流の直接的な接触状態に注目されたい。
（プロペラのスリップストリームによる影響を受けているシリンダーの露出部分）

空冷エンジンの設計においては、水冷式エンジンでは見過ごされがちないくつかの重要な考慮事項がある。まず、燃焼ガスの迅速な排出を保証するため、大型のバルブを設ける必要がある。また、キャブレターからの新鮮な冷却混合気を速やかに取り込むための設計も不可欠である。空冷エンジンのバルブは通常シリンダーヘッド内に配置され、ガス流を妨げるような空洞や鋭角な通路が形成されないようにすることで、ガスの流れをスムーズにし、残留物の蓄積を防止する構造となっている。
高出力が求められる場合には、複数気筒エンジンを採用する必要がある。これは、空冷式シリンダーのサイズには一定の限界があるためである。小型のシリンダー容積を持つエンジンの方が、より優れた性能を発揮する。これは、少量のガスから発生する熱の方が、大量のガスから発生する熱よりも効率的に放散されるためである。航空用として実用化された空冷エンジンはすべて、複数気筒タイプを採用している。

空冷エンジンは機体内部に配置する必要がある。これは図85に示す通りである。
エンジンが作動している間は常に、エンジン周囲を空気が良好に循環するように設計しなければならない。空気流は、モーター前部のトラクタースクリューによって生成する方法、あるいはルノーエンジンのようにクランクシャフトに吸気ファンまたは送風機を取り付ける方法、あるいはル・ローヌエンジンやノームエンジンのようにシリンダー自体を回転させる方法などによって実現できる。空冷式シリンダーの潤滑にはより細心の注意が必要であり、十分な潤滑を確保するためには、最高品質の潤滑油を使用することが不可欠である。

燃焼室の設計は、ガスの分布が
可能な限り均一になるように寸法を定めることが重要である。これにより、温度上昇時の不均一な膨張や、冷却時の不均一な収縮を防ぐことができる。燃焼室の内壁は可能な限り滑らかに仕上げなければならない。なぜなら、鋭角な部分や突起が存在すると、それらが十分な熱を吸収して白熱状態を維持し、適切なタイミング前に混合気に着火してトラブルを引き起こす可能性があるからだ。シリンダーとピストンには最高品質の鋳鉄または鋼材を使用し、機械加工作業は極めて正確に行うことで、ピストンが円滑に作動するようにしなければならない。
シリンダーの内径は4.5インチ（約114.3mm）以下とし、圧縮圧力は絶対圧で75ポンド（約340kPa）、つまり約5気圧を超えてはならない。これを超えると深刻な過熱が発生する恐れがある。

実用的な空冷を実現するため、排気ガス処理に細心の注意が払われている事例として、一部のシリンダーにはパワーストロークの終端位置に達した際にピストンによって覆われない補助排気ポートが設けられている。これらの補助排気ポートは以下のように開放される：
爆発の全エネルギーが消費された直後に開き、燃焼ガスの一部がシリンダー底部のポートから排出される。これにより、シリンダーヘッドの通常の排気部材を通過して排出される排気ガスの量が減少し、高温ガスの総量が抑えられるため、シリンダー壁の過熱が大幅に軽減される。固定式およびファン型空冷エンジンを設計する航空機メーカーの多くも、この補助排気ポートが極めて有効であることに同意している。
直接空冷方式の利点として挙げられている中でも、特に重要なのは冷却水とその関連機器が不要になる点である。これは非常に重要な要素であり、エンジンの馬力重量比を大幅に低減できるという点で、非常に望ましい特性である。航空機の大半が使用される温帯地域では、夏の温暖な気候から冬の極寒まで、わずか数ヶ月で気象条件が劇的に変化する。水冷システムを採用する場合、水に化学薬品を添加する必要があるが、
これは凍結防止のためである。一般的に用いられる薬品としては、グリセリン、メタノール、あるいは塩化カルシウムの飽和溶液などがある。メタノールは揮発性が高く頻繁に補充が必要な点が欠点である。グリセリンはゴム製ホースに影響を及ぼす一方、塩化カルシウム溶液は結晶化してラジエーターや給水管内部に塩の堆積物を形成するという問題がある。

この空冷方式に対する批判者らが指摘する欠点の一つは、空冷エンジンは一定の負荷条件下や極めて高速での長時間運転には適していないという点である。
エンジン温度が過度に上昇すると、燃料の早期着火を引き起こす可能性がある。一方、水冷システムでは空冷モーターに比べてエンジン温度をより一定に保つことが可能であり、水冷エンジンは空冷では適切に機能しないような潤滑状態が悪い場合や、混合気の調整が不十分な条件下でも運転することができる。

一般的に、空冷モーターは水冷エンジンに比べて燃料消費量が少ない。これはシリンダー温度が高いため、完全な燃焼が妨げられるためである。
空冷エンジンを良好な性能で運用するには特別な注意が必要であり、適切な潤滑と燃料混合比の確保がより困難であることから、現在空冷システムを採用している機体はごく少数に限られており、事実上すべての航空機（ごく一部の例外を除く）には水冷動力装置が搭載されている。空冷エンジンを搭載した機体は通常、最大限の軽量化が求められる短距離飛行用のタイプに限られている。
これらは高速性能と迅速な上昇性能を得るために設計されている。一方、水冷エンジンは長距離飛行を目的とした航空機に最適である。グノーム、ル・ローヌ、クレルジェの各エンジンは実用性に優れ、フランスとイギリスで広く使用されてきた。これらは回転式放射型シリンダー配置を採用している。アンザニは固定シリンダー型エンジンで、訓練用機体に採用されている。ルノーはV型エンジンで、8気筒および12気筒V型のバリエーションがあり、偵察機や爆撃機に搭載されて成功を収めている。これらのタイプについては、適切な順序で詳細に解説する。
第8章

シリンダー構造の手法――ブロック鋳造――クランクシャフト設計への影響――燃焼室設計――ボアとストロークの比率――ピストン速度の意味――オフセットシリンダーの利点――バルブ配置の重要性――バルブ取り付けの実際――バルブの設計と構造――バルブの作動機構――カムシャフト駆動の手法――バルブスプリング――バルブタイミング――排気逆流現象――排気バルブへのリード角――排気弁の閉鎖と吸気弁の開放――吸気弁の閉鎖タイミング――点火時期――エンジンの作動原理

――ノーム社製「モノスープペ」バルブタイミング機構――スプリングレスバルブ――気筒当たり4バルブ配置

現代の内燃機関における改良は、多くの要因によって実現された。一流の機械技術者たちによる絶え間ない実験的試みは、必然的に一つの究極的な成果へと導かれた。エンジン各部の軽量化と強度向上が図られ、ピストンの排気量を増大させることなくより大きな出力が得られるようになった。効率的なエンジン動作に寄与する様々な条件について、綿密な研究が重ねられてきた。
現代の動力機関に見られる設計の標準化は、すべての技術者がこれらの基本原理を十分に理解していることを如実に物語っている。同じ原理を適用する方法は多岐にわたり、本章の目的は、構造を変更しつつも同等の性能を達成するための様々な手法を明確に定義することにある。各構成部品には多様な形態が存在し、それぞれに長所と短所がある。あらゆる手法が実用的であることは、根本的に異なる設計を採用した数多くの成功事例によって最もよく証明されている。

シリンダー構造の手法

ガソリンエンジンにおいて最も重要な部品の一つであり、その効率に重大な影響を及ぼすのがシリンダーユニットである。シリンダーは個別に鋳造することも、ペアで鋳造することも可能であり、すべてのシリンダーを一体構造のブロックとして鋳造する方法もある。シリンダー構造の代表的な手法を以下の図に示す。個々のシリンダー鋳造品の外観については、ホール・スコット社製航空機用エンジンの検査によって確認できる。空冷式エンジンのシリンダーは常に
個別鋳造方式が採用されている。

理論的観点からのみ考察すると、個別鋳造のシリンダーには多くの利点がある。特に、シリンダーをペアまたは3～4個まとめて鋳造する場合と比較して、より均一な冷却が可能であるという点が挙げられる。冷却の均一性が確保されることで、加熱による膨張や形状変化がより均等になる。この条件は極めて重要である。なぜなら、シリンダーボアはいかなる運転条件下においても真円度を維持しなければならないからだ。もし加熱効果が均一でない場合、
特に金属が均等に分布していない場合にはこの状態が生じやすく、シリンダーが熱によって変形し、ボアが真円度を失ってしまう可能性がある。個別シリンダーを使用する場合、均一な水流空間を確保でき、冷却液をシリンダー周囲に均等に分布させることが可能である。しかし複数シリンダーを一体鋳造する場合、これは必ずしも実現されない。特にコンパクト性が重視される4気筒ブロックエンジンなどでは、シリンダー間のスペースが極めて狭く、水の流れのための十分な空間が確保できないケースが少なくない。このような状況下では、冷却効果が十分に発揮されないという問題が生じる。
さらに、膨張率の不均一によって生じる応力が、シリンダーにある程度の変形をもたらす可能性もある。鍛造鋼製シリンダーの場合、通常は銅製または鋼板製のウォータージャケットを、自己融着溶接によって鍛造体に接合する。後者のケースでは、場合によっては前者の方法と同様に、電気めっきによってシリンダー表面にウォータージャケットを形成することも可能である。

ブロック鋳造

【図86】4気筒デューセンバーグ航空機用エンジンのシリンダーブロックの断面図

シリンダーをブロック単位で鋳造する利点は、単一のユニットとしてエンジンを組み立てられる点にある。
これにより、個々の部品を別々に鋳造した場合に比べて、エンジン全体の長さを大幅に短縮できる。実際に、シリンダーを一体鋳造することで、個別に鋳造した場合よりもコンパクトで剛性が高く、強度に優れたパワーユニットが得られることが確認されている。ただし、一つのシリンダーが損傷した場合、ユニット全体を交換する必要が生じるという欠点がある。つまり、4気筒のうち1本が故障すると、残りの3本の正常なシリンダーも廃棄しなければならないのだ。シリンダーを個別に鋳造する場合であれば、損傷した1本のみを交換すれば済む。この4気筒を一体鋳造する手法は
鋳造技術の進歩によって可能となったものであり、鋳型内でコアを適切に保持する機構が適切に設計され、シリンダー鋳型の品質が確保されていれば、その構造は極めて優れたものと言える。場合によっては、ブロック内で4気筒を一体鋳造した場合、個々の部品を別々に鋳造した場合に比べて健全な鋳物の割合が低くなることもある。しかし、適切な鋳型設計と鋳鉄の配合比率を遵守すれば、欠陥鋳物の発生率は個別に鋳造した場合と同程度に抑えられる。具体例を挙げると
、かつての鋳造技術の常識から大胆に脱却した設計の好例として、図86に示すシリンダー鋳物が挙げられる。これはデューセンバーグ社製の4気筒16バルブ・4.375インチ×7インチエンジンに採用されているもので、ピストン総排気量は496立方インチである。毎分2,325フィートというピストン速度に相当する2,000回転時において、このエンジンは125馬力を発揮することが保証されている。減速ギアを除いた模型エンジンの重量は436ポンドであるが、設計には数多くの改良が施されており、さらなる軽量化が期待されている。
具体的には、4気筒を半鋼材から一体鋳造したブロックを採用し、ヘッド部も一体化している。シリンダー構造はデューセンバーグ氏が従来から採用してきた方式と同様で、吸気弁と排気弁はヘッド内で水平方向に対称配置されている。両側および両端部には水冷ジャケット用の大型開口部が設けられており、これらはアルミニウム製カバーで密閉されている。水密性はガスケットの使用によって確保されている。この設計により、アルミニウム製カバーを従来品よりも大幅に軽量に製作できるため、重量削減という利点が得られている。
さらに、コアの支持がより適切に行えるため、シリンダー壁の厚みをより均一にすることが可能となる。冷却水は各シリンダーの周囲を完全に循環し、中央に位置する2本のシリンダー間には十分な空間が設けられている。これは、中央軸受に必要な広い接触面積を確保するためである。

鋳鉄製またはアルミニウム製の水冷ジャケットをシリンダーと一体鋳造する手法は一般的であり、これが最も
経済的な施工方法でもある。実際に良好な結果が得られることが実証されている。重要な点として、水流路の寸法は、シリンダーが個別に鋳造される場合、ペアで鋳造される場合、3本または4本で鋳造される場合のいずれにおいても、シリンダー周囲で均等になるように設計されなければならない。シリンダーをブロック単位で鋳造する場合には、コアの支持を補助し、水流路の均一性を確保するため、ジャケット壁に十分な開口部を設けることが推奨される。図86に示す鋳造例では、シリンダーブロックの側面に大きな開口部が設けられているのが確認できる。この開口部は
鋳造内部から砂、コアワイヤー、その他の残留物を完全に除去した後、真鍮、鋳鉄、またはアルミニウム製の板で塞ぐ。これらの開口部には特別な利点もあり、モーター使用後に取り外しが可能であるため、水ジャケット内部を清掃し、エンジン稼働後に常に発生する錆、沈殿物、スケールを除去することができる。

シリンダーをブロック単位で鋳造するこの方法には、以下のような利点があるとされている：
コンパクト性、軽量性、剛性、給水配管の簡素化、さらにはシンプルな吸気・排気マニホールドの採用が可能であることなどである。軽量性は単にシリンダー単体の質量低減によるものではなく、ブロック構造を採用することでモーター全体の軽量化が実現される点に特徴がある。全てのシリンダーを一体成形することで振動が減少し、構造が非常に剛性が高いため、作動部品の位置ずれが実質的に防止される。吸気・排気マニホールドをブロック鋳造時にコア抜きする場合もあるが、
この方法では各マニホールドに1箇所ずつの接合部で済むため、シリンダーを個別に鋳造した場合のように多数の接合部が必要となるケースに比べて、構造の簡素化が図れる。給水配管も簡素化される。4気筒ブロックモーターの場合、実際には2本の配管が使用される。1本はシリンダージャケット内に給水するためのもの、もう1本は冷却液を排出するためのものである。

クランクシャフト設計への影響

【図版】図87――スチュワート式航空機エンジン用ツインシリンダーブロックはアルミニウム製で、取り外し可能なシリンダーヘッドを備えている。

シリンダーの鋳造方法は、適切な順序で説明するように、クランクシャフトの設計に重大な影響を及ぼす。4気筒を1ブロックに統合する場合、2軸式クランクシャフトの使用が可能となる。シリンダーをペア単位で鋳造する場合には通常3軸式クランクシャフトが採用され、個々のユニットとして鋳造する場合には5軸式クランクシャフトが必要とされることが多い。ただし、場合によっては3軸ジャーナルのシャフトでも十分な性能を発揮することが確認されている。当然ながら、より強力な剛性を備えたシャフトが求められることになる。
2つの支持ベアリングを使用する場合、より多くのベアリングを採用した場合に比べて、負荷による応力に耐えられる強度が必要となるためだ。この点に関して言えば、支持ベアリングの数が少ない場合の方が軸の位置合わせが容易であり、摩擦抵抗も小さくなるという利点がある。一方、クランクシャフトの支持点が多いほど、ウェブ部をより軽量に設計しながらも、必要な強度を確保することが可能となる。

燃焼室設計

【図88】トーマス社製150馬力エンジン用アルミニウム製シリンダーペア鋳造品
（Lヘッドタイプ）

シリンダー設計において重要なもう一つの要素であり、出力性能に大きな影響を与えるのが燃焼室の形状である。設計者の目標は、特定の寸法比率を持つシリンダーから最大限の出力を引き出すことであり、ピストンの作動容積や燃料消費量を増加させることなく、より多くのエネルギーを取り出すことができれば、そのエンジンの効率はより高くなる。事前着火によるトラブルを防止するためには、燃焼室の設計において、以下の条件を満たす必要がある：
金属表面の粗さ、鋭角な角、あるいは加熱時に赤熱状態を維持したり、炭素堆積物の付着点となる可能性のあるエッジ部を一切排除することである。完全に清浄な燃焼室を実現するため、一部のメーカーでは図87および図88に示すように、ツインシリンダー鋳物に対して分離可能なヘッドユニットを採用している。これにより、シリンダー本体と燃焼室の内部全体を機械加工することが可能となる。バルブ配置と燃焼室設計の関係については、適切な順序で検討していく。これらのシリンダーは
通常用いられる鋳鉄ではなく、アルミニウムで鋳造されており、軟質金属鋳物のボア内に圧入された鋼製または鋳鉄製のシリンダーライナーを備えている。

ボア・ストローク比

長年にわたり議論の的となり、多くの論争を引き起こしてきた問題の一つに、ボアとストロークの適切な比率がある。初期のガスエンジンでは、当時の一般的な慣行としてストロークをボア幅の2倍に設定する明確な比率が存在していたが、高速運転が求められる現代ではこの方法は採用できない。現在の自動車用エンジンの開発に伴い、ストローク（ピストンの移動距離）は徐々に短縮され、結果として以下の相対的な比率が最適化されてきた：
ボアとストロークの比率はほぼ等しくなる傾向にある。近年では、設計者の間でかつての比率を見直す動きが見られ、ストロークがボア直径の1.5倍あるいは1.75倍に設定されるケースも増えている。

高速運転を前提としたエンジンの場合、ストロークはボア直径よりもあまり長くすべきではない。短ストロークエンジンの欠点は、低速域でのトルク不足にあるが、高速走行時には高い信頼性と滑らかな動作を発揮する。一方、ストロークが長いエンジンは
低速運転においてはるかに優れており、低速域でも安定したトルクを持続的に発揮する。従来、このようなエンジンは安全とされるピストン速度（毎分1,000フィート）を超えないよう、適度な回転数に制限すべきと考えられていた。しかしこの古い理論あるいは慣行は、高性能自動車レース用エンジンや航空用エンジンの設計においては放棄されており、時には毎分2,500～3,000フィートという高ピストン速度が採用されることもある。ただし平均的な値は通常毎分2,000フィート前後である。短ストロークエンジンと長ストロークエンジンの両方に共通する特徴として
利点が存在するが、両者の中間的な設計が望ましいと言える。このため、ストローク比が4:5～6の範囲が主流となっており、4:7～8の長ストローク比よりも一般的である。多数の海外製航空用エンジンを詳細に分析した結果、平均ストローク長はボア径の約1.2倍であることが判明した。ただし、ボア径の1.7倍という例外的なケースも確認されている。

ピストン速度の意味

ストローク長を制限し、回転速度を決定する要因として重要なのは、
ピストン速度である。潤滑はピストン速度を決定する主要な要素であり、ピストンの移動速度が速いほど、適切な潤滑を確保するための配慮がより必要となる。ここでは、ピストン速度の定義について詳細に考察する。

説明のため、エンジンのピストンストローク長を6インチと仮定しよう。この場合、1フィート（12インチ）の移動にはピストンが2ストローク必要であり、1回転あたり2ストロークであることから、この条件下では通常1,000回転/分という標準的な速度が達成可能であることがわかる。
もし1分間の移動距離が1,000フィートを超えない範囲であれば、この速度は許容範囲内である。ストローク長が4インチの場合、1,500回転/分という通常速度でも規定の上限を超えることはない。3インチストロークの小型エンジンであれば、クランクシャフトは2,000回転/分という速度で安全に運転可能である。このように、ピストン速度を推奨範囲内に収めようとする場合、ストローク長が長いほどエンジンの回転速度は遅くなる傾向にあるが、
現代の技術では従来最適とされていた速度を大幅に上回ることが可能となっている。

オフセットシリンダーの利点

【図90】オーストリア・ダイムラー社製エンジンの断面図――オフセットシリンダー構造を示す。注記された水ジャケットの配置と独特のバルブ作動機構に注目されたい。

意見が分かれるもう一つの重要な点は、シリンダーをクランクケース上に配置する方法、つまりシリンダーの中心線をクランクシャフトの中心線上に置くべきか、それとも中心線から片側にずらすべきかという問題である。図90に示されたモーターは
オフセットタイプであり、シリンダーの中心線がクランクシャフトの中心線からわずかに片側にずれている。図91にはオフセットクランクシャフト構造の利点を示す図が掲載されている。図Aは従来のシリンダー配置を採用した単純なモーターの断面図で、クランクシャフトとシリンダーの中心線が完全に一致している。図Bでは、シリンダーが中心線から片側に配置されており、その中心線がクランクシャフトの中心線とは明確に異なり、ある程度の距離を保っている様子が示されている。許容されるオフセット量については
議論の余地があるが、通常の値はストロークの15～25％の範囲である。オフセットの利点については図91Cに示されている。クランクが矢印の方向に回転する場合、エンジンが発揮するエネルギー量と負荷が与える抵抗に比例した一定の運動抵抗が生じる。考慮すべきシリンダー壁面に作用する力は2種類ある：1つはガスの爆発または膨張によって生じる力、もう1つはピストンの運動に抵抗する力である。これらの力は矢印で表現することができ、1つは
ピストン頂部に対して垂直方向に直接作用し、もう1つはコネクティングロッドの中心を通る直線に沿って作用する。これら2つの力の間には、ピストンをシリンダー壁面の一方の面に強制的に接触させる結果力を表す線を引くことができる。これは「サイドスラスト」として知られている。図Cに示すように、クランク軸は90度（ストロークの約半分）の位置にあり、コネクティングロッドは20度の角度をなしている。コネクティングロッドが短い場合、対角方向の結果力とサイドスラストは増大するが、逆に長い場合には
コネクティングロッドの角度が減少し、ピストンのサイドスラストも小さくなる。図Dに示すオフセット構造の場合、図Cと同じコネクティングロッド長で、クランク軸が円周上の90度位置にあるとき、コネクティングロッドの角度は14度となり、サイドスラストはそれに応じて減少することがわかる。

[図91：オフセットクランク軸構造の利点を示す図解]

もう一つの重要な利点は、以下の点においてより高い効率が得られることである：
オフセットクランク軸を採用した場合、爆発エネルギーの利用効率が向上する。これは、ピストンが上死点にある時点でクランク軸がすでに傾斜しているため、燃焼混合気からピストンに伝達されるエネルギーのすべてを、直接的に有用な回転力の生成に活用できるからである。クランク軸と直交する位置にシリンダーを配置した場合（図A参照）、ガスの膨張によって生じる力の一部は直線的に作用し、クランクがクランクピンを移動させるまでは、クランクとコネクティングロッドはほぼ一体の剛体として機能する。この場合、圧力エネルギーは
有用な回転力の生成に利用される代わりに、メインベアリングの下半分とクランクピンブッシュの上半分に直接的な圧力として作用するため、その効果が無駄になってしまう。

オフセット構造の利点を分かりやすく示した優れた図解がEとFに示されている。これらは自転車用クランクハンガーの例である。この図では、ライダーの踏み込み力が、クランクが位置Eにある場合よりも位置Fにある場合の方が効率的に伝達されることが示されている。位置Eは、シリンダーが図Aに示す位置にある場合の部品配置に対応している。
位置Fは、オフセットシリンダー構造を採用した場合の状態に相当する。

バルブ配置の重要性

「チェーンは最も弱い連結部分の強さしか持たない」という言葉があるが、これは爆発式エンジンにおいても他のあらゆる機械装置と同様に当てはまる真実である。一見して非常に良く設計され、丁寧に組み立てられた多くのエンジンが、何らかの些細な細部や部品が適切に考慮されていなかったために満足のいく性能を発揮できなかった事例が数多く存在する。
内燃機関の効率に重大な影響を及ぼす要素の一つが、バルブの配置と燃焼室の形状である。これらはバルブの位置によって大きく左右される。バルブ設計における根本的な考慮事項は、ガスが可能な限り迅速にシリンダー内に流入・排出されるようにすることである。これにより、ガス流速が阻害されて逆流圧力が生じるのを防ぐことができる。これはあらゆる形式のエンジンにおいて満足のいく動作を得るために不可欠である。吸気通路が狭まっている場合、シリンダーは
爆発混合気を迅速に充満させることができない。一方、排気ガスが完全に排出されない場合、燃焼の不活性生成物が残留することで新鮮な混合気が希釈され、燃焼が遅滞して出力低下や過熱を引き起こす。水を冷却媒体として使用する場合、この物質は余剰熱を容易に吸収するため、空冷式シリンダーを採用した場合に比べて過熱の影響が速やかに現れない。バルブのサイズもモーターの速度性能に決定的な影響を及ぼす。特定のバルブ配置によっては、より大きなバルブを使用することが可能となる。

ピストン速度は出力性能を決定する重要な要素であるが、同時にモーター各部の摩耗という観点からも考慮する必要がある。特に高出力で極めて高速で動作するエンジンは、低速で動作するエンジンに比べてより大きな負荷がかかることが明らかである。バルブ作動機構は高速運動の影響を特に受けやすく、エンジン速度が遅いほど部品の摩耗が進行し、結果として信頼性が低下する傾向がある。
バルブ作動に関しては、以下の特徴が認められる：

【図版説明】図92――各種バルブ配置に対応するシリンダー形状を示す図。A―Tヘッド型（バルブが対向配置）、B―Lヘッド型シリンダー（バルブが並列配置）、C―Lヘッド型シリンダー（1つのバルブがヘッド部に、他がポケット部に配置）、D―吸気バルブが排気部材上に位置し、両方のバルブがサイドポケットに配置、E―垂直バルブを備えたヘッド型バルブ配置、F―燃焼室へ直接開口するように傾斜配置されたバルブ。

付属の図版（図92）を参照すれば明らかであるが、
シリンダー内におけるバルブ配置には実に多様な方法が存在する。ここに示した各方式にはそれぞれ利点があり、図示された全てのタイプは信頼性の高い自動車メーカーによって実際に採用されている。図92のAに示された方式は特に広く用いられており、その形状から「T型」シリンダーとして知られている。この配置方式が自動車用途に適している理由はいくつかあるが、最も重要なのは大型バルブの採用が可能であり、かつバランスの取れた対称的なシリンダー鋳型が得られる点である。
この方式では2本の独立したカムシャフトが必要となる。1本は吸気バルブを、もう1本は排気バルブを駆動する。バルブ作動機構は非常にシンプルな構造が可能で、カムによって作動するプランジャーがカムの動きをバルブステムに伝達し、カムフォロアがカムの頂点を転がることでバルブを上昇させる仕組みとなっている。配管は混雑することなく配置可能であり、他の構造方式と比較してより大きなマニホールドを取り付けることができる。これは特に重要な利点であり、排気側に適切な排出パイプを配置できることから、明らかな利点が得られる。
しかし、このシリンダー構造は航空機用エンジンでは採用されない。なぜなら、最大出力の実現を妨げるためである。

一方、実際の熱効率という観点から評価すると、この燃焼室形状は理論的に最も効率の悪い形態と言える。この欠点は、バランスの取れた設計によるシリンダーの均一な膨張特性によってある程度相殺されると考えられる。点火プラグは吸気バルブの真上、新鮮な空気流の経路に配置可能であり、両バルブともに容易に取り外して点検することができる。
マニホールドを取り外すことなく、バルブキャップを緩めるだけでバルブの取り外しと点検が可能な構造となっている。

C図に示されたバルブ配置はやや特異な方式ではあるが、大径バルブの使用を可能にする利点がある。シリンダー上部に直接配置された大型吸気バルブにより、容易な充填が保証される。必要に応じて条件を逆転させることも可能で、この大型バルブを通じて排出されるガスの流れ方向を変更できる。両方式とも採用されているが、燃焼室から直接オーバーヘッドバルブを通じてガスを排出させることで得られる自由な排気特性を考慮すると、燃焼室上部のバルブを通じてガスを排出させる方式の方が有利であるように思われる。
図92のFおよび図90に示されたこの方法は、極限の出力が求められる大型自動車レース用エンジンや、航空用エンジンとして設計されたエンジンにおいて広く採用されてきた実績がある。バルブの傾斜角度により大径バルブの使用が可能となり、これらのバルブは直接燃焼室に開口する。熱や死空気を保持するポケットが存在しないため、ガスの自由な吸気・排気が実現される。この構造は理論的観点からも非常に優れており、ほぼ
理想的な燃焼室形状を実現している。ただし、エンジンが高出力を発揮するには、バルブ室を適切に水冷することが必要であることが経験的に明らかになっており、この点で若干の技術的課題が存在する。

図92のBおよび図88に示されたこのエンジンは、”L”型シリンダーを採用している。両バルブは燃焼室から伸びる共通の延長部に配置されており、左右対称に配置されているため、共通のカムシャフトによって同時に作動する。吸気管と排気管はエンジンの同一側面に配置可能であり、非常にコンパクトな構成が得られる。ただし、これは
オプションであり、シリンダーペアにガスを反対側に導くためのコア抜き加工を施す場合はこの限りではない。必要に応じてバルブを簡単に取り外し可能であり、鋳造技術者および機械工の双方の観点から見ても、構造は比較的良好である。主な欠点としては、バルブの有効面積が限られていることと、ポケット構造による熱効率の低下が挙げられる。しかしながら、この燃焼室形状は”T”ヘッド構造よりも効率的であり、後者の場合ではより大きなバルブを使用することで、熱損失の増加分をある程度相殺できると考えられる。この形式の燃焼室の利点として以下の点が挙げられる：
マニホールドをエンジンの同一側面に配置可能であり、コンパクトな組立構成を実現できる。一方で、欠点としては、両パイプを同一側面に配置するためには、バルブを対向配置する場合に使用可能なサイズよりも小型のものを採用しなければならない点が挙げられる。「L」字型シリンダーの場合、ポケット内に1つのバルブのみを配置し、もう1つはその上部に配置することで効率を向上させることが可能である。この構造は図92Dに明確に示されており、アンザニ社製エンジンで採用されている。

図87に示されたバルブ配置方式は、バルブ・イン・ヘッド型エンジンに内在するいくつかの欠点を克服する巧妙な手法である。第一に、バルブを水冷ジャケットで完全に覆うことが可能であり、これはバルブをケージ内に配置した場合には実現が困難な点である。水はバルブ室の壁面を直接循環するため、バルブを個別のケージに収める構造よりも優れた冷却効果が得られる。
後者の方式では、バルブケージ自体の厚みとシリンダー壁面の厚みという2種類の金属層が存在するため、冷却媒体が直接接触するのは外側の壁面のみとなる。接合部では必ず熱伝導率の低下が生じるため、排気バルブとその座部を均一な温度に保つことはほぼ不可能である。ポケットを使用せずに直接ヘッドに取り付ける場合、バルブはより大きなサイズを採用することが可能である。実際、バルブの直径はシリンダーボアのほぼ半分に相当する大きさまで可能であり、これは理想的な燃焼室条件を提供する条件となる。
バルブの研削作業が必要な場合、6本のナットを取り外し吸気マニホールド接続部を緩めるだけでヘッド全体を簡単に取り外すことができる。この作業は、図93に示すようなケージ方式を採用した場合にも必要となるものである。

[図版: 図94 – オーバーヘッドバルブおよびその他のタイプのバルブを介してガスがシリンダー内へ流入する機構を示す図。A – ティーヘッド型シリンダー、B – Lヘッド型シリンダー、C – オーバーヘッドバルブ]

[図版: 図95 – 内燃機関のバルブを作動させる従来の方法]

図94のAとBには、典型的な「L」字型シリンダーの断面図が示されている。ポケット構造を採用した場合、熱吸収能力に加え、ガスの流れが阻害されることが明らかである。例えば、開放されたバルブから勢いよく流入する吸気ガスは、バルブキャップまたはバルブ直上の燃焼ヘッドに鋭く衝突した後、急角度で方向を変えて燃焼室に入り、さらに別の急角度でシリンダー内を満たすことになる。排気ガスについても同様の条件が適用されるが、
流れの方向は逆となる。Cに示すようなバルブ・イン・ヘッド型シリンダーを採用した場合、ガスに対する抵抗はマニホールド部にのみ生じる。シリンダーへのガスの流入・流出に関しては、理想的な条件が達成される。バルブ・イン・ヘッド方式のモーターは他の形式に比べて柔軟性と応答性に優れているとされているが、構造上の欠点として、より単純で直接的なプランジャー方式ではなく、比較的複雑なプッシュロッドとロッカーアーム機構によってバルブを開閉する必要がある点が挙げられる。この方式は「T」型ヘッドまたは「L」型ヘッドのいずれの場合にも適用可能である。
この点は図95の図解で明確に示されており、A図はカムシャフトをシリンダーベースに配置した場合に必要なヘッド作動機構におけるバルブの動作状態を、B図は「T」型または「L」型ヘッドシリンダーを採用した場合に得られる最も直接的なプッシュロッド作動機構を示している。

[図96：オーバーヘッドカムシャフトによる直接バルブ作動の具体例
A―メルセデス社製
B―ホール・スコット社製
C―ウィスコンシン社製]

[図97：

検閲済み]

[図98：

検閲済み]

この問題点は、カムシャフトをシリンダー上部に配置することで容易に解決できる。
ギア機構を用いてカムシャフトを駆動すればよいのである。この構造を採用したエンジンシリンダーの種類を図96に示しており、メルセデス社（ドイツの航空エンジン設計者）が考案した構造（A図参照）に従えば、確実かつ直接的なバルブ作動が可能であることが明らかである。B図とC図に示された他の形式は、この設計を非常に明確に応用したものである。図97に描かれたホール・スコット社製エンジンは断面図で示されており、クランクシャフトからオーバーヘッドカムシャフトへのベベルピニオンとギア駆動機構を理解するのに何の困難もないだろう。]
[図版: 図99――パンハード社が航空用エンジン用に考案した斬新な同心バルブ配置の断面図]

図99に示された形式は、非常に巧妙なバルブ配置の応用例を示している。
これにより大型バルブの採用が可能となる。この設計はパンハード社の航空用エンジンの一部や、アメリカのエアロマリン社の動力装置に採用されている。吸気通路は、中空でスリット状のスライドスリーブによって制御されており、排気スリーブ内に通常のポペットバルブが装着されている。このバルブが排気バルブをタペットロッドとロッカーアームで作動させる際、吸気バルブもこれに伴って下降する。ただし、吸気ガスの通路は閉じられており、燃焼後の排気ガスは
スリーブを取り囲む大径の環状通路を通じて排出される。吸気バルブがスリーブから離れる際、スリーブ周囲を流れる冷却ガスが両バルブの温度を低く維持するため、歪みの発生リスクが最小限に抑えられる。ドーム型燃焼室を採用することも可能で、これは熱効率の面で理想的な形状であり、大型バルブの装着が可能であるため、新鮮な空気と排気ガスの両方の流れが最小限の抵抗で確保できる。吸気バルブの開閉は、補助的な小型ロッカーアームによって行われ、このアームは
カムフォロアーがプッシュロッド周辺の強スプリングの作用でカムの凹部に乗り上げることで持ち上げられる。カムフォロアーがカムの高点に乗り上げると、排気スリーブがシリンダー側に押し付けられる形でシートから離される。正方向と負方向の両方のカム形状を採用することで、プッシュ＆プル動作が可能な単一のロッドで両バルブを駆動することが可能となる。

バルブの設計と構造
バルブの寸法は設計において重要な検討事項であり、その決定には複数の要素が関与する。具体的には、取り付け方法、作動機構、使用材料、目標とするエンジン回転数、シリンダー冷却方式、求めるリフト量などが挙げられる。様々なバルブ配置方式を検討した結果、バルブをヘッド部に直接配置した場合、理想的なシリンダー形状が得られることが判明した。ただし、「Tヘッド」構造のように別のポケットに収納する方式を採用すれば、より大きなバルブを使用することも可能である。作動方式はバルブサイズに大きく影響する。例えば、自動吸気バルブを使用する場合、リフト量を制限し、ポート開口面積を確保するため直径を大きくすることが推奨される。このため、自動式バルブは機械的に作動するタイプに比べて通常20%程度大型化される。両者がカム機構によって作動する場合、現在では一般的な慣行として、通常は同一サイズで設計され、相互に交換可能となるため、製造工程が大幅に簡素化される。

バルブ直径とシリンダーボア径の比率については、技術者の間で長年議論されてきたテーマである。筆者の経験によれば、可能な限りボア径の少なくとも半分を確保することが理想的である。現在主流となっているマッシュルーム型（ポペット型）バルブは最も広く使用されている形式であるが、設計者の間では使用材料やシート角度について意見が分かれる場合がある。ほとんどのバルブはベベルシートを採用しているが、中にはフラットシートを採用したものも存在する。フラットシートバルブの顕著な利点は、リフト量を抑えつつ完全な開口状態を維持できる点にあり、これによりガス流の円滑化が図れる。また、作動音が静かな点も利点であるが、満足のいく性能を得るためには最高品質の材料と精密な加工技術が必須という欠点もある。非常に軽量に製作可能なため、自動吸気バルブとしての使用に特に適している。他の欠点としては、異物がシート下に侵入しやすいため故障しやすいという指摘がある。ベベルシートの場合、ガス流によって異物がより容易に除去され、バルブがベベルシートに対して確実に密着するため、より密閉性が高まるという利点が主張されている。

現在主流となっているバルブ構造方式は複数存在するが、最も一般的なのは一体型構造である。異なる材料でヘッド部とステム部を構成したタイプは、信頼性の面で航空機用エンジンではほとんど採用されていない。積層構造の場合、ヘッド部は通常高ニッケル鋼または鋳鉄で製造される。これらの材料は優れた耐熱性を有している。これらの材料で作られたヘッドは、通常の機械構造用鋼材を使用した場合に起こり得る変形、スケール付着、ピット形成などが生じにくい特性がある。鋳鉄製ヘッド構造が普及していない理由は、ヘッドをステムに確実に固定することがしばしば困難であるためである。ヘッドとステムの間にはわずかな膨張率の差異が存在し、ステムが鋳鉄製ヘッドにねじ止めまたはリベット留めされている場合、バルブがシートに対して繰り返し衝突することで接合部が緩む可能性がある。ヘッドがステムから緩むと、バルブの作動が不安定になる。最良の方法は、タングステン鋼の鍛造材からバルブを機械加工することである。この材料は優れた耐熱性を有し、容易に摩耗したり傷ついたりしない。自動車用エンジンで使用されている電気溶接式ヘッド・ステム一体型タイプでさえ、航空用エンジンでは必ずしも好まれていない。バルブステムガイドとバルブステムは、正確な作動を保証するために極めて高い精度で加工されなければならない。自動車エンジンにおける標準的な加工方法を図100に示す。

[図版: 図100 – バルブステムとバルブステムガイド間に確保すべきクリアランスを示し、自由な作動を保証する]

バルブの作動方式
一般的に用いられるバルブ作動方式は、採用するシリンダー構造の種類によって異なる。いずれの場合も、バルブはカム駆動機構によってシート位置から持ち上げられる。様々な形式のバルブリフト用カムを図101に示す。図から明らかなように、カムは円周上に隆起したほぼ三角形の部材が1点追加された構造をしている。カムフォロアが図102に示すように円周上を転がる場合、カムの中心と外周部の高さに差はなく、プランジャーは移動しない。カムの隆起部がプランジャーに接触すると、プランジャーが持ち上げられ、この往復運動が適切な機械的接続を介してバルブステムに伝達される。

[図版: 図101 – 一般的に用いられるバルブリフト用カムの各種形状 A – 長時間の保持と迅速なリフトを実現するカムプロファイル B – マッシュルーム型フォロアと組み合わせて使用される典型的な吸気カム C – 標準的なカム形状 D – 迅速なリフトと緩やかな閉動作を実現する設計]

図101に概説したカム形状は一般的に使用されているものである。Aの形状は、迅速なリフトを実現し、可能な限り長時間バルブを完全に開放状態に保ちたいエンジンに用いられる。ただし、この方式は騒音が大きいという欠点がある。
図101にバルブリフト用カムの形状を示す。図から明らかなように、カムは円形状の基部に一点で三角形に近い突出部が付加された構造をしている。カムフォロアがこの円周上を転動する場合（図102参照）、カムの中心と外周部の高さ差は生じず、プランジャーは移動しない。カムの突出部がプランジャーに接触すると初めてプランジャーが持ち上げられ、この往復運動は適切な機械的接続機構を介してバルブステムに伝達される。

[図版: 図101. 一般的に用いられるバルブリフト用カムの形状
A–ロングドウェル・クイックリフト用カムプロファイル
B–マッシュルーム型フォロアと併用される典型的な吸気カム
C–平均的なカム形状
D–クイックリフトと漸次的なバルブ閉鎖を実現する設計]

図101に概説したカム形状は現在一般的に使用されているものである。A型はクイックリフトを実現し、バルブを可能な限り長時間全開状態に保ちたいエンジンに用いられる。ただし、この形状は騒音が大きいため、あまり広く採用されていない。B型は吸気カムとしてより頻繁に使用され、C型のプロファイルは排気バルブの駆動に一般的に用いられる。D型は前述の3種類のカム形状の特徴を併せ持つ複合型で、A型のクイックオープニング特性、B型の漸次的クロージング特性、およびC型カムプロファイルが提供する最大バルブ開度時間を兼ね備えている。

[図版: 図102. 一般的に実用化されている各種カムフォロアの主要タイプ]

図102に示す各種バルブプランジャーの形状を示す。A型は最も単純な形状で、丸みを帯びた端部を持つ円筒状部材からなり、カムプロファイルに沿って転動する。このタイプは角材から加工される場合や、キーやピンによって回転を阻止される場合がある。プランジャーが回転しない場合、線接触が可能となるが、プランジャーが円筒形で自由に回転できる場合、接触は単一点のみとなる。図Aに示すプランジャーは、漸次的なリフト特性を持つカムプロファイルにのみ追従可能である。
B型のプランジャーはガイドブッシュ内で自由に回転可能で、フラットなマッシュルーム型ヘッドを備え、これがカムフォロアとして機能する。C型は下部にローラーを備えており、急峻なリフトが必要な場合には非常に不規則なカムプロファイルにも追従できる。A型とB型が最も単純である一方、C型の各種形状はより広く使用されている。複合型プランジャーはカーチスOX-2エンジンなどで採用されており、内側の小型プランジャーが従来型設計のカムを駆動し、外側のプランジャーはプッシュロッドではなくプルロッド動作を可能にするフラットスポット付きプロファイルに従う。レバーを用いてバルブを駆動するすべての方式は、バルブステムとプランジャーのストッパー間にクリアランスが必要となるため、ある程度の騒音を伴う。この空間はバルブがシートから離れる前に必ず確保されなければならず、エンジンを高速で運転する場合、プランジャーとバルブステム間の強制的な接触により、バルブが暖まって膨張しステムが伸長するまで、ガラガラという騒音が発生する。
バルブステムと駆動機構の間にはクリアランスを設ける必要がある。このクリアランスは図103に明確に示されており、エンジンが冷間時で0.020インチ（20分の1インチ）であるべきである。許容されるクリアランス量はエンジンの設計とバルブステムの長さによって完全に決定される。カーチスOX-2エンジンではバルブステムが短いため、クリアランスはわずか0.010インチ（10分の1インチ）である。クリアランスが小さすぎると高温時に出力低下や失火を引き起こす可能性があり、逆に大きすぎるとバルブが全開にならず、タイミングが乱れる原因となる。

[図版: 図103. ホールスコット航空用エンジンにおける調整ネジとバルブステム間に確保すべき適切なクリアランスを示す図]

カムシャフト駆動方式について

カムシャフトの駆動方式としては主に2種類が用いられている。最も一般的なのは何らかの歯車機構を用いる方式である。カムシャフトがクランクシャフトと直角に位置する場合、ウォームギア、スパイラルギア、またはベベルギアによって駆動可能である。一方、カムシャフトがクランクシャフトと平行に位置する場合、単純な平歯車またはチェーン接続によって駆動することができる。8気筒V型エンジン用の典型的なカムシャフトを図104に示す。図から明らかなように、16個のカムはシャフトと一体鍛造されており、平歯車によって駆動される。ホールスコットモーターのカムシャフト駆動機構を図97に示す。

[図版: 図104. トーマス航空機用モーターのカムシャフトはカムを一体鍛造。分割式カムシャフトベアリングとギア保持方式に注目]

歯車機構がより一般的に使用されているものの、近年ではカムシャフト駆動用の静音チェーンに多大な注目が集まっている。従来のブロックチェーンやローラーチェーンはこの用途では成功しなかったが、実際にはリンクベルトとして機能するサイレントチェーンはその有効性を実証している。この方式の採用傾向は、アメリカ製設計のものよりも海外製モーターでより顕著である。この技術が初めて注目されたのは、ダイムラー・ナイトエンジンにおいてスリーブバルブを往復運動させる小型補助クランクシャフトを駆動するために採用された時であった。チェーン駆動の主な利点は以下の通りである：第一に、チェーンがかなり摩耗した後でも維持される静音性、第二に、従来の歯車機構を使用する場合のようにクランクシャフトとカムシャフトスプロケット間の絶対的な中心距離を維持する必要がない設計の自由度である。歯車機構を採用する一部のモーター形式では、カムシャフトを駆動するために3つ、あるいは4つの歯車部材が必要となる場合がある。チェーン駆動の場合、必要な歯車は2つのみで済み、チェーンが柔軟な接続を形成するため、駆動部材と被駆動部材は設計上の要求に応じて任意の間隔に配置できる。チェーンを使用する場合、チェーンのたるみを補償する何らかの機構を設けることが推奨される。そうしないと、チェーンが摩耗した際にバルブタイミングに遅れが生じる。チェーン駆動を採用すれば、他の歯車方式では実現不可能な様々な複合駆動方式を考案することが可能である。現在では、航空機用エンジン設計者の間では直接歯車駆動方式が好まれている。
チェーン駆動方式の利点として挙げられるのは、まず静音性である。チェーンがかなり摩耗した状態になってもこの特性は維持される。第二に、設計上の制約として、従来の歯車方式のようにクランクシャフトとカムシャフトのスプロケット間に絶対的な中心距離を保つ必要がない点が挙げられる。歯車を使用するタイプのエンジンでは、カムシャフトを駆動するために3つ、あるいは4つの部品が必要となる場合がある。チェーン駆動方式ではスプロケットは2つで済み、チェーンが柔軟な接続部として機能するため、駆動部と被駆動部を設計上必要な任意の間隔に配置することが可能となる。チェーンを使用する場合、チェーンのたるみを補正する機構を設けることが推奨される。そうしないと、チェーンが摩耗した際にバルブタイミングに遅れが生じる。チェーン駆動方式では、他の種類の歯車では実現不可能な多様な複合駆動システムを構築することが可能である。現在の航空機用エンジン設計者の間では、中間駆動部材として複数の歯車を使用する場合でも、最も確実で信頼性の高い方式として直接歯車駆動方式が好まれている。
これは特にオーバーヘッドカムシャフト方式において、ホール・スコット社のエンジンなどで見られるベベルギアが非常に効果的に機能するからである。
バルブスプリングの選定も重要な考慮事項である。特に自動バルブ機構においては、適切なスプリングの選択に細心の注意を払う必要がある。スプリングは、吸気量が少ない場合でもバルブが開くように十分に柔らかく、かつ高速運転時に確実に閉じるだけの十分な強度を備えている必要がある。金属疲労を防止するため、可能な限り大径で巻き数の多い形状とすることが望ましく、複数気筒エンジンで使用する場合はすべてのスプリングを同一強度に揃えることが必須条件となる。航空機用エンジンのガス流制御に使用されるバルブは、ほぼすべて機械的作動方式を採用している。

排気バルブ用のスプリングは、吸気行程時にバルブが吸い込まれないように十分な強度が必要である。注意すべき点として、スプリングが過度に強力だと、バルブ作動機構に過大な負荷がかかり、バルブシートの変形を引き起こす可能性のあるハンマー作用が生じることがある。作動機構がカムの動きに確実に従うために必要な圧力のみを付与すればよい。一般的に、吸気バルブと排気バルブのスプリングを同じ張力に設定するのは、製造工程を簡素化するためであり、吸気バルブスプリングを他のバルブと同等以上の強度にする必要があるためではない。螺旋コイル型のバルブスプリングが一般的に使用されているが、ねじれスプリング（「ハサミ」型スプリング）や積層型・単葉型スプリングも特殊な用途で採用されている。一部のバルブ・イン・ヘッド方式では、各バルブに2本のスプリングを使用する。1本は通常サイズのバルブスプリングの内側に配置され、同心円状に取り付けられる。このスプリングの機能は：
① 主スプリングが破損した場合のバルブ落下防止、② より強力な復帰力の提供、の2点である。

[図106：ナイト式スライドバルブ機構の動作を示す図]
ナイト式スライドバルブエンジン
図105のシリンダー断面図は、ナイト式スライドバルブとその作動機構を明確に示している。図106の図式は、スライドバルブの動作とクランクシャフトおよびピストンの移動との関係を視覚的に表現している。その動作原理は以下の通りである：外側スライドが下降する際に開く吸気ポートは、内側スライドも下降する際、そのスロット上部を通過した時点で開口を開始する。吸気ポートは、内側スライドが上昇する際に閉じるが、これは外側スライドも上昇してシリンダー上部に向かう際、そのポート上部エッジを通過した時点で行われる。吸気ポートの開口期間はクランク角度200度に及ぶ。排気ポートは、内側スライドが下降する際に開く部分が、シリンダー内に突出したシリンダーヘッドの下部エッジを通過した時点でわずかに露出する。外側スライドがシリンダー下部に向かう際、そのポート上部エッジがシリンダー壁のスロット下部エッジを通過した時点で排気通路は閉鎖される。排気ポートの開口期間は、クランク角度約240度に相当する。ナイト式エンジンは筆者の知る限り航空機には採用されていないが、軽量化すれば航空機用途にも有用と考えられる8気筒V型設計の例を図107に示す。最も重要な点は、ナイト式バルブ機構が、マッシュルーム型（ポペット型）バルブ以外に、高速ガソリンエンジンに実際に適用された唯一の方式であることを示している点である。
ほとんどの読者は、4ストローク内燃機関の動作サイクルについて既に熟知していると思われるため、詳細な説明は割愛し、概要のみ述べる。ピストンの最初の行程では吸気が行われ、2番目の行程（1番目と逆方向）は圧縮行程となる。この行程の終了時に点火が行われ、燃焼ガスが膨張してピストンを3番目の行程（吸気行程と同じ方向）で押し下げる。4番目の行程の終わり近くになると、別のバルブが開き、燃焼済みガスの排出を可能にし、ピストンが4番目の行程の終点に達し、サイクルを最初から繰り返す準備が整うまで開いた状態を維持する。各行程の終点は、ピストンがシリンダーの上部または下部で停止し、運動方向を反転させる時点である。この位置を「中心点」と呼び、各シリンダーには上部中心点と下部中心点の2つが存在する。

すべての円は360度に分割され、各度は分度と秒度にさらに分割可能であるが、ここでは度単位以上の詳細な説明は不要である。ピストン1ストロークはクランクの180度回転移動に相当する。これは、2ストロークで360度の完全な回転が1サイクルを構成するためである。したがって、上部中心点と下部中心点の間隔は180度となる。理論上、4サイクルエンジンの各行程は中心点で開始・終了するが、実際の運用では、燃焼ガスの慣性運動により、バルブに適切な進角または遅角を与える必要が生じる。バルブが中心点前に開く場合、その開度は「進角」と呼ばれ、中心点後に閉じる場合は「遅角」と称される。バルブ開閉に用いられるカムのプロファイルは、クランクシャフトの180度回転移動に対して比較的長い時間を必要とする。さらに、バルブ開閉時に必要な通路面積は、所定のタイミングでバルブを開閉する必要があるため、かなり小さくなる。このため、燃焼ガスを適切に通過させるには、バルブを中心点よりも早く開き、遅く閉じる必要がある。

排気バルブの開時期を早めることが有益であることは、初期のエンジン開発段階で既に発見されており、これは燃焼熱によって大幅に増加した大量のガスを迅速に排出する必要があるためである。吸気バルブが機械的に作動する場合、閉動作時に遅角を与えることで、より多くのガスを吸入できることが判明した。燃焼ガスの慣性や流動を考慮しない場合、中心点で排気バルブを開くと、ピストンストローク全体にわたって膨張ガスの全エネルギーを活用でき、ピストンが上部中心点に達した後もバルブを開いたままにする必要はない。逆方向のストローク時に生じる吸気効果によって、不活性なガスの一部がシリンダー内に引き戻される可能性があるからだ。一方、燃焼ガスの慣性を十分に考慮した場合、中心点到達前にバルブを開くことで、ストローク終了時に十分な速度を持つガスを迅速に排出できる。これにより、バルブを少し長めに開いたままにすると、設計者の判断に応じて異なる程度の遅角が生じ、シリンダー内がより完全に清浄化される。

吹き戻し現象
燃焼ガスの慣性を考慮せずに開時期遅延の要因だけを考えると、吸気バルブ閉動作時に中心点を過ぎてもバルブを開いたままにした場合、ピストンが運動方向を反転させた際、圧縮ストロークで内側に向かって移動する過程で、依然として開状態のバルブから新鮮なガスの一部が押し出される効果が生じる。この現象は「吹き戻し」と呼ばれ、バルブ設定が厳密に正確でない場合や、バルブスプリングやシートに不具合があって適切な閉動作が妨げられる場合に、特にエンジンで顕著に現れる。

この要因の重要性は見た目ほど大きくない。より詳細に検討すると、クランクがストロークの両端に達する際のピストン運動は、コネクティングロッドの角度が大きい場合に比べて、角度1度あたりの移動量が小さいことがわかる。さらに、ピストン運動方向の反転には一定の時間が必要であり、この間、クランクは回転しているものの、ピストンは実質的に停止状態にある。もしこの期間中にバルブを開いたままにしておくと、シリンダー内へのガスの流入・流出はガス自身の運動量によって行われることになる。

排気バルブに与える進角量
他の条件が等しい場合、エンジンの回転数が高いほど、排気バルブの開時期に与える進角量を大きくする必要がある。これは自明の真理であるが、エンジン回転数が2倍になれば、圧力降下に必要な時間で移動するクランク角度も2倍になることを意味する。ほとんどの設計者はこの事実を認識しているため、それに応じてバルブが設計されている。この観点から考慮すべき重要な点は、カムプロファイルがバルブ開閉の方法に大きく影響することである。つまり、リフトが急激でガスが塊として排出される場合もあれば、開閉が緩やかで、ガスが細い流れとなってシリンダーから排出される場合もある。炭酸ガスを多く含む液体が入ったボトルの開封動作に例えるとわかりやすい。コルクを突然抜くとガスが大きな音を立てて噴出するが、逆に
この期間にシリンダー内への気体の流入・流出が行われる場合、その動きは気体自身の運動量によって支配される。

リード排気バルブについて

モーターの回転速度が一定条件下で速くなればなるほど、排気バルブの開放に必要なリード角（進角）はより大きくなる。これは自明の真理であるが、モーターの速度が2倍になれば、圧力降下に必要な時間においてモーターが移動する角度も2倍になるという原理に基づく。ほとんどの設計者はこの事実を認識しているため、それに応じてバルブの設計が行われている。この点を考慮する上で重要なのは、カムプロファイルがバルブの開閉方式に大きく影響するという事実である。つまり、リフトが急激で気体が塊として一気に放出される場合もあれば、開閉が緩やかで気体がシリンダーから細い流れで排出される場合もある。炭酸ガスを多く含んだ液体が入ったボトルの開封方法に例えると分かりやすい。コルクを突然抜くとガスが勢いよく「ポン」と抜けるが、逆に
徐々にコルクを抜くと、ガスはコルクの周囲から細い流れで容器外に排出され、音を立てずに気体が大気中に移行する。後者の方法は騒音が少ないものの、前者に比べて速度が遅くなることは明らかである。

排気閉鎖と吸気開放のタイミング

技術者の間で長年議論されてきた重要な問題として、排気バルブの閉鎖と吸気バルブの開放の適切なタイミング関係がある。理論上は排気バルブが上死点で閉鎖し、直後に吸気バルブが開放されるべきである。しかし実際には、排気バルブにある程度の遅延を与える理由がある。それは、ピストンがシリンダー内の気体を圧縮状態から完全に排出するためには、マニホールドや通路内の圧力を超えたレベルまで圧縮する必要があるためである。ストロークの後半ではこの圧力は微弱になるが、それでも不可欠な要素である。ピストンがストロークの終点（上死点）に達した時点で、この圧縮状態はたとえ微小であっても依然として存在する。したがって、
排気バルブを直ちに閉鎖し直後に吸気バルブを開放すると、シリンダー内の圧力が新気の流入を妨げ、不活性ガスの一部がマニホールドに侵入する恐れがある。ピストンが直ちに吸気を開始するため、この影響は深刻ではないかもしれないが、これらのガスがシリンダー内に再吸入されると、新鮮な混合気は希釈されてその効果が弱まる。スパークプラグがポケット内にある場合、この弱まったガスがプラグ周辺に滞留し、点火スパークが純粋な混合気で発生した場合に比べて爆発のエネルギーが大幅に低下する可能性がある。

排気バルブは上死点後に閉鎖すべきであり、吸気バルブの開放にはある程度の遅延を与えるべきであることはよく知られた事実である。ただし、排気バルブの閉鎖に与える遅延は、吸気バルブの閉鎖に与える遅延よりも大きくあってはならない。排気バルブの過剰圧力が吸気時の負圧と等しくなると仮定すると、シリンダー内の気体を完全排出するのに必要な時間は、シリンダー内の気体体積に比例することになる。
吸気ストロークの終了時におけるシリンダー内の気体体積は、円筒部の体積と燃焼室の空間体積の合計に等しい。排気ストロークの終了時にはこの体積は死空間の体積のみとなり、圧縮前の体積の3分の1から5分の1程度になる。燃焼済みガスのこの過剰分が新気よりも速く排出されると考えるのは自然だが、吸気バルブに20度の遅延を与えた場合、燃焼室の容量が元の体積の4分の1を占める程度であれば、排気バルブの遅延は5度以内で十分であることがわかる。

明確な絶対的な規則を定めることはできない。なぜなら、背圧はバルブ通路の設計、マニホールドの構造、マフラーの構成などによって変化するからである。開口部が直角に近いほどバルブはより早く閉鎖でき、シリンダーの掃気効率も向上する。10度の角度はクランクの有意な回転角度を表し、この角度分の回転に要する時間は無視できるものではなく、かなりの量の排気が流出する可能性があるが、ピストンは角度分の回転を終えた時点で死点に極めて近い位置にある。

吸気バルブが開放される前に、シリンダー内にはある程度の負圧が存在している必要がある。負圧が顕著になるまでにはかなりの遅延を与えても構わない。吸気ストローク中に導入される新気の体積に関しては、これは吸気バルブが開放される位置から閉鎖される位置までのピストンの変位によって決定される。十分な量のガスが吸入され、シリンダー内部と外部大気の間に圧力平衡が確立されていると仮定した場合である。吸気バルブの開放位置はモーターの種類によって異なる。排気バルブが中心から5度または10度経過した時点で閉鎖され、同時にピストンがストロークの終点まで十分に下降していない場合、シリンダーに取り込まれる気体の量が大幅に減少することはないという前提に基づけば、吸気バルブの開放には頂上点から15度程度の遅延が適切であると考えられる。

吸気バルブの閉鎖について

他の開閉ポイントと同様に、吸気バルブの閉鎖方法についても設計方針に大きなばらつきがある。一部の設計者は正確に下死点で閉鎖するが、この手法は推奨できない。なぜなら、クランクが少なくとも10～15度回転する間は、ピストンが圧縮ストロークで実質的に動き始めるまでにかなりの時間を要するからである。シリンダー内に流入する気体は相当な速度を持っており、内部圧力と外部大気圧力の間に均衡が得られない限り、ピストンが吸気作用を及ぼさなくなった後も気体はシリンダー内に流入し続けようとする。

このため、バルブを正確に中心で閉鎖した場合、完全な混合気が
ディスクはエンジンの回転方向と同じ方向に回転しており、シリンダーの点火順序は1-3-4-2となっている。タイミング調整は以下のように行われる：クランクシャフトを回転させ、「排気弁開1番・4番」と記された線がモーターベッド上のトラメル（位置決め装置）に合致するまで回す。この時点において、シリンダー1番または4番のいずれかの排気弁が開き始めるはずである。これは、どちらのシリンダーに点火準備の整った圧縮空気が溜まっているかを確認することで容易に判断できる。仮にシリンダー1番で点火が発生したとすると、フライホイールを「排気弁開1番・4番」の線がトラメル点と一致する位置まで回転させたとき、シリンダー1番の排気弁下にあるバルブプランジャーは、バルブステムとの間に隙間が生じない位置に調整する必要がある。さらに同じ方向にホイールを回転させると、排気弁が上昇し始める。ディスクは約225度、つまり3/4回転弱回転したところで、「排気弁閉1番・4番」の線がトラメル点に合致する。この時点でバルブプランジャーとバルブステムは分離し、両者の間に一定の隙間が生じる。次にタイミングを取るべきシリンダーは3番である。クランクシャフトを回転させ、「排気弁開2番・3番」の線がトラメルと一直線になるまで回す。この時点において、シリンダー3番の排気弁はほぼ開き始める状態となる。排気弁の閉動作は、「排気弁閉2番・3番」の線がトラメル下に来るまでシャフトを回転させることで決定される。

この操作はすべてのシリンダーに対して行われる。重要なのは、同時に作動するのは1気筒のみであり、フライホイールの半回転が全シリンダーの完全な作動ストロークに相当するという点である。あるシリンダーが排気を行っている間、他のシリンダーはそれぞれ新しい混合気を吸入し、圧縮し、爆発させている。例えば、シリンダー1番がパワーストロークを完了した直後の場合、シリンダー3番のピストンは燃焼に適したタイミングでガスに点火できる位置にある。次に点火すべきシリンダー4番はストロークの最下点にあり、混合気を吸入した直後であり、最後の点火順序となるシリンダー2番は燃焼ガスを排出し終えたところで、吸気ストロークを開始しようとしている。このタイミング設定は4気筒エンジンを前提として説明を簡略化するためのものである。ここで示すタイミング指示は、一般的なモータータイプにのみ適用される。回転シリンダーエンジン、特にノーム社製の「モノスープペ」エンジンは、その独特な設計特性により、他とは異なるバルブタイミングを採用している。
ノーム社製「モノスープペ」エンジンのバルブタイミング

『The Automobile』誌の記述によれば、ノーム社製エンジンの設計では、通常の4サイクルエンジンとは異なる独自の動作サイクルが採用されている。このサイクルでは従来の吸気弁が不要となり、単一のバルブのみで動作可能となるため、「モノスープペ」（単一弁）という名称が付けられている。動作サイクルは以下の通りである：シリンダーまたは燃焼室の外側端で圧縮された混合気は、この室側面に配置されたスパークプラグによって点火され、燃焼ガスはピストンがシリンダー内を下降するにつれて膨張する。ピストンがパワーストロークの約半分の位置に達した時点で、シリンダーヘッド中央部に配置された排気弁が機械的に開き、ピストンの上昇ストローク中に、燃焼済みガスは排気弁から直接大気中に排出される。

排気ストロークの終了時、あるいはその数度後まで排気弁を閉じるのではなく、排気弁はピストンの次の吸気ストロークの約3/4の間開いた状態に保たれる。これにより、新鮮な空気が排気弁を通ってシリンダー内に吸入される。シリンダーが吸気半回転の終了位置から65度手前に達すると、排気弁は閉じる。これ以上シリンダー内に空気が取り込めなくなり、ピストンが内向きに動き続けるため、明らかな部分真空が形成される。

シリンダーが吸気半回転の終了位置から20度以内に近づいた時点で、シリンダー壁の周縁部に配置された複数の小吸気ポートがピストンの上端によって開放され、燃焼室がクランク室と連通する。クランク室内の圧力はほぼ大気圧であるのに対し、燃焼室内の圧力は大気圧を下回っているため、クランク室から燃焼室へ空気が吸い込まれる吸引効果が生じる。クランク室内の空気にはガソリン蒸気が多量に混合されている。これは、ガソリン供給タンクに接続されたスプレーノズルが室内に配置されているためである。クランク室内の空気に含まれるガソリン蒸気の割合は、キャブレターからシリンダーに供給される通常の可燃混合気に比べて数倍多い。この過剰なリッチ混合気は、吸気ストロークの初期段階で排気弁を通ってシリンダー内に流入した空気と燃焼室内で混合され、完全な燃焼に適した適切な比率の混合気を形成する。

シリンダー壁の吸気ポートは、圧縮半回転の20度分が終了するまで開いた状態を維持し、その瞬間から圧縮ストロークの終了直前まで、シリンダー内でガスが圧縮される。ストロークの終了直前に点火が行われ、これによりサイクルが完了する。

サイクルの各段階の正確なタイミングは、図111のダイアグラムに示されている。点火は実質的に外側死点の約20度前で発生し、燃焼ガスの膨張は外側死点を85度過ぎた時点まで継続する。この時点でピストンはストロークの約半分を過ぎた位置にある。その後排気弁が開き、シリンダーの完全な1回転以上、つまり正確にはシリンダーの移動角度390度の間開いた状態を維持し、
混合気は、吸気行程の前半に排気バルブを通って燃焼室に流入した空気と混合され、完全燃焼に適した適切な比率の混合気が形成される。

シリンダー壁面の吸気ポートは、圧縮行程の前半20度が終了するまで開いた状態を維持し、その後圧縮行程の終盤までシリンダー内で気体が圧縮される。行程の終盤で点火が行われ、これにより1サイクルが完了する。

各行程の正確なタイミングは、図111のダイアグラムに示されている。図から明らかなように、点火は外側死点の約20度手前で発生し、燃焼ガスの膨張は外側死点を過ぎて85度まで継続する。この時点でピストンは行程のほぼ中間地点を過ぎている。その後、排気バルブが開き、シリンダー1回転よりもやや長い期間（正確にはシリンダー移動390度分）開いた状態を維持する。
2回目の行程で上死点を過ぎて115度に達した後、シリンダー内の混合気はさらに45度にわたって膨張する。その後、吸気ポートが開放され、吸気死点の両側40度ずつの範囲で開いた状態を維持する。
スプリングレスバルブ
スプリングレスバルブはフランスのレーシングカー用エンジンにおける最新の技術革新であり、航空機用エンジンへの採用も期待されている。図112には、正作動式バルブの2種類が示されている。この正作動バルブ機構は、従来の形式と異なりバルブスプリングを必要とせず、カムがバルブの開閉を確実に行うだけでなく、バルブをバルブシートに自動復帰させる点が特徴である。この点において、ポートの完全開放が確実に保証されるスリーブバルブ機構とよく似ている。これらのバルブを搭載した車両は、長距離自動車レースで優れた性能を発揮した。このバルブ機構の利点として以下の点が挙げられる：
・より高い回転数が可能となり、結果としてエンジン出力の向上が期待できる
・スプリング制御式の単一カム作動バルブでは、カムが再び開閉動作を開始する前に、スプリングがバルブをシートに完全に復帰させられなくなる限界点が存在する。軽量バルブと強力なスプリングを組み合わせることでこの限界を大幅に延長することは可能だが、それでもバルブはエンジン速度の上限を決定する重要な要素であり続ける

[図版：図111―ノーム社製「モノスープアペ」ロータリーエンジンの独特なバルブタイミングを示すタイミングダイアグラム]

G.ミショーが設計したエンジンのシリンダー断面図を図112Aに示す。シリンダー1基あたり2つのバルブが垂直方向から約10度傾けて配置されている。バルブステムは大径であり、正作動制御を採用しているため、この部分を過度に軽量化する必要がない。単一のオーバーヘッドカムシャフトには8組のカムが取り付けられており、詳細は図Bに示されている。各バルブに対して3本アームのロッカーアームが1本設けられており、そのうち1本はバルブステムに接続され、残り2本はそれぞれ開閉用カムと接触している。バルブステム先端への接続は短い連結リンクによって行われ、このリンクはバルブステム先端にねじ止めされて固定される。これにより、バルブと作動用ロッカーアームの間にある程度の調整が可能となる。図から明らかなように、1つのカムと1本のロッカーアームアームがバルブの開動作を担い、対応するロッカーアームとカムがバルブの閉動作を引き起こす。開閉用カムが通常の凸型プロファイルを持つ場合、閉動作用カムは対応する凹型プロファイルを持つ。図中に軽量バルブスプリングが描かれているが、これはカムによってバルブが閉じられた後、最終的な座面への固定を行うためのものである。ただし、このスプリングは必ずしも必須ではなく、実際にこれらのスプリングなしで正常に動作するエンジンも存在する。全体の機構はオーバーヘッド型のアルミニウム製カバー内に収納されている。

[図版：図112―開閉動作だけでなく閉動作も確実に行う正作動カム機構によるバルブ作動の2方式]

デ・ラーゲ社製エンジンに採用されている正作動バルブシステムを図Dに示す。このシステムでは、図DおよびEの断面図に示すようにバルブが作動する。このバルブシステムの特徴は、シリンダー1基あたり4つのバルブが装備されている点にあり、2つが排気用、2つが吸気用である。バルブは図Eに示すように左右に並べて配置されており、このため単一のカムセットで両バルブを作動させることが可能である。バルブ作動機構は、上部にガイドバーを備えたヨークで構成されている。作動用カムはこのヨーク内部で動作する。通常のカム形状はヨーク下部に作用してバルブを開き、凹型カムは上部部分に作用してバルブを閉じる。この設計では、熱によるバルブステムの膨張に対応するための機構が設けられており、バルブ作動部材には正作動的に接続されていない。図Eに示すように、バルブはステム上部の短いコイルスプリングによってシートに押し付けられる状態で保持されている。これらのスプリングは非常に剛性が高く、あくまで膨張に対応するためだけに設けられている。また、通常のプロファイルカムがバルブ作動機構の下部に圧力を加える際、バルブステム上部と作動部材の接触部の間には若干の隙間が設けられている。このエンジン設計におけるもう一つの新機軸は、カムシャフトとバルブ作動部材が、小型鋼製ピラー状のハウジングサポートによってモーター上部に取り付けられたハウジング内に配置されている点である。オーバーヘッドカムシャフトはベベルギア機構によって駆動される。
シリンダー1基あたり4つのバルブ
[図版：図113―ほぼ同じ面積を持つ2つの大型バルブと4つの小型バルブを比較したダイアグラム。小型バルブがいかに容易にシリンダー内に直接開口できるかを示している]
以前に言及した16バルブ4気筒デューセンバーグエンジンは、そのピストン排気量に対して極めて高い出力を発揮することで知られている。これは、各シリンダーに2つではなく4つのバルブを装備したエンジンの優れた体積効率によって可能となっている。この設計により
この原理はレース用自動車エンジンで徹底的に検証されており、特にシンプルな4気筒および6気筒エンジンにおいて、より高い回転数と出力を実現する上で特に有効である。8気筒や12気筒タイプの場合、非常に多数のバルブを使用することによる複雑化が、その利点に見合うかどうかは疑問が残る。図113のダイアグラムに示されているような極めて大型のバルブを使用する場合、それらをシリンダー内に直接開口させることは困難であり、場合によってはポケット状の構造が必要となる。大型バルブは面積が若干大きい2つの小型バルブよりも重量が2倍以上になり、その重量増加に伴いより剛性の高いバルブスプリングが必要となる。バルブヘッドには変形を防ぐため一定の金属量が必要であるため、大型バルブでは慣性力が2つの小型バルブよりも大きくなる。2つのバルブを使用することでより大きなポート面積が得られるため、ガスの吸気・排気がより迅速に行われ、
面積が小さい場合よりも効率的にシリンダー内へガスが流入・排出される。図113のダイアグラムのように面積がほぼ同等であっても、小型バルブはバルブ作動機構にかかる負荷をより小さく抑えつつ、より迅速にガスの吸気・排気を行うことができる。小型バルブは大型バルブに比べて熱の影響を受けにくいという利点もある。ガスの動きが速くなることと、慣性力の低減が可能となることで、より高い回転速度が実現でき、その結果、一定のピストン排気量に対してより大きな出力が得られる。図114に示すのは、自動車レース用に設計された16バルブ4気筒エンジンの断面図であり、若干の改良を加えるだけで航空用エンジンとしても使用可能であることが明らかである。このエンジンの高い効率性は、ボールベアリングの採用による軸受摩擦の低減にも起因するが、複数バルブ方式そのものが優れた性能の主たる要因である。

[図版：図114―航空用途への転用可能性を秘めた16バルブ4気筒自動車レース用エンジンの断面図]
[図版：図115―非従来型のプッシュロッドとプルチューブによるバルブ作動機構を備えたカーチスOX-3航空用エンジンの正面図]

第9章
ピストンの構造詳細―アルミニウム製シリンダーとピストン―ピストンリングの構造―気密性の高いピストンリング―燃焼室へのオイル侵入防止―コネクティングロッドの形状―V型エンジン用コネクティングロッド―カムシャフトとクランクシャフトの設計―ボールベアリング採用クランクシャフト―エンジン基礎構造
ピストンの構造詳細
ガソリンエンジンにおいてピストンは最も重要な要素の一つである。なぜなら、爆発の衝撃を受ける往復運動部材であり、接続ロッドを介して燃焼によって得られた動力を機械的運動に変換する役割を担っているからである。ピストンはエンジンを構成する最も単純な要素の一つであり、異なるタイプのエンジン間でその形状が大きく変化することはない。
ピストンは円筒形の部材で、外側にパッキングリングを装着する溝が連続して設けられており、内部に手首ピンを保持するための2つのボスを備えている。通常は鋳鉄またはアルミニウムで製造されるが、航空用エンジンなど極限の軽量化が求められる場合には、鋼製とすることもある。この高強度材料を使用することで、エンジニアは強度を確保しつつ、この部材の重量を可能な限り軽くすることが可能となる。

[図版：図116―ガソリンエンジンで一般的に使用されているピストンの各種形状 A―ドーム型ヘッドピストンと3つのパッキングリング B―ほぼ普遍的に使用されているフラットトップ型 C―ナイト社製エンジンや一部のオーバーヘッドバルブ式エンジンで採用されている凹型ピストン D―2サイクルエンジン用部材で、デフレクタープレートが一体鋳造されている E―2サイクル方式を採用する一部のエンジンで使用される2径ピストンの差動機構]
図116には各種ピストン形状が示されている。Aに示すタイプは丸みを帯びたトップ形状で、4分割されたパッキングリングと2つのオイル溝を備えている。このタイプのピストンは通常、燃焼室が大きく、フラットトップ型ピストンでは達成できない高い圧縮比を得たい場合に使用される。この構造はまた、アーチ状のピストントップにより強度面でも優れている。最も一般的なピストン形状はBに示すもので、前述のものとの違いはフラットトップ形状を採用している点のみである。Cに断面図で示されているピストンはナイト式スリーブバルブエンジンの一部で使用されているタイプで、Aに示された凸型ヘッドではなく凹型ヘッドを採用している。Dに側面図と平面図で示されている設計は、2サイクルエンジンで一般的に採用されている標準形状である。シリンダー上部のデフレクタープレートは一体鋳造されており、吸気口と対向する位置にある排気ポートから直接、新鮮なガスが流れ込むのを防ぐ役割を果たしている。これらの
このタイプのピストンは通常、燃焼室が大きく、フラットトップピストンでは達成できない高い圧縮比が求められるモーターに使用される。この構造はピストン上部がアーチ状になっているため強度も優れている。最も一般的なピストン形状は図Bに示すもので、前述のものと異なるのは上部がフラットになっている点のみである。図Cに断面図で示したピストンはナイト型スリーブバルブエンジンの一部で使用されているタイプで、図Aに示した凸型ヘッドではなく凹型ヘッドを備えている。図Dに側面図と平面図で示した設計は、2サイクルエンジンで一般的に採用されている標準的な形式である。シリンダー上部のディフレクタープレートは鋳込みで一体成形されており、吸気口と対向する位置にある排気ポートから新鮮なガスが直接ピストン上部を通過して流出するのを防止する役割を果たしている。
このような2サイクルエンジンで直径2倍のシリンダーを使用する場合、図Eに示す「差動ピストン」が用いられる。これは下部端部がポンプシリンダーに適合するように拡大された部分を持つピストンである。通常のディフレクタープレートはピストン上部に設けられており、これを1つのピストン内に2つのピストンが組み込まれた構造と見なすことができる。

[図版: 図117 – アメリカ製エンジンで一般的に使用されているピストンピン固定方法の典型例
A – 単一のセットスクリューとロックナット
B – セットスクリューと手首ピン溝に嵌合するチェックナット
C, D – 中空手首ピンの内部を貫通する2本の固定ネジ
E – 分割リングによるピン固定方式
F – テーパー拡張プラグの使用例
G – スプリング押圧式プランジャータイプ
H – ピストンピンがコネクティングロッドに固定された状態
I – 手首ピンがコネクティングロッド小端部でボルトによりクランプされた状態]

[図版: 図118 – 2サイクルエンジンにおける典型的なピストンとコネクティングロッドの組立図]

[図版: 図119 – スターテヴァント航空用エンジンの主要部品
A – バルブ配置を示すシリンダーヘッド
B – コネクティングロッド
C – ピストンと
スターテヴァント航空用エンジンのピストンは図119に、トーマス航空用エンジンのアルミニウム製ピストンにピストンリングを装着した状態は図120にそれぞれ示されている。手首ピンとコネクティングロッドの良好な観察図も掲載されている。ノーム社製「モノスープペ」航空用エンジンの鉄製ピストンと、従来とは異なるコネクティングロッド組立構造は図121に明確に描かれている。

[図版: 図120 – トーマス航空用エンジンのアルミニウム製ピストンと軽量ながら高強度の鋼製コネクティングロッド・手首ピン]

図Aに示す固定方法は最も単純で、突出部が手首ピン内を貫通するセットスクリューによってピンを保持する方式である。このネジは、チェックナットによって回転や緩みが生じるのを防止している。図Bに示した方法は図Aと同様だが、手首ピンがソリッド材で作られ、セットスクリューの先端がピンに刻まれた環状溝に嵌合する点が異なる。図Cに示す方法は非常に確実な固定方式である。ここでは保持ネジが手首ピン内を貫通した後、両端の適切な穴を貫通する鋼線によって固定される。図Dに示す方法も採用されることがあり、図Cとの違いは、スプリングスチール製のロックワイヤーが固定ネジ頭部を貫通している点である。一部の設計者は、ピストン周囲に大型の溝を加工し、手首ピンを装着する際にこの溝にスプリング式のパッキングリングを弾性保持させる方式を採用している。

[図版: 図121 – 「モノスープペ」ノームエンジン用鋳鉄製ピストンを短尺コネクティングロッドに装着した状態]

図Fに示す方式は、より単純な方法ほど広く採用されていない。その理由は、コストが高い上に、部品が新品状態では図Aの単純なロック方式と比べて特に高い安全性を提供しないからである。この方法では中空の手首ピンを使用し、両端にテーパーネジが切られている。手首ピンは3～4箇所にスリットが設けられており、ボス部の長さに相当する距離だけスリットが入っている。テーパー拡張プラグをこの位置にねじ込むと、手首ピンの両端がボス部に押し付けられる。この方式の利点は、手首ピンが長期間使用された後に緩んだ場合でも、ある程度の調整が可能である点にある。テーパープラグをさらに深くねじ込むことで、手首ピンの両端を比例的に拡張し、動きの損失を吸収することができる。図Gに示す方法は非常に巧妙な設計である。ピストンの1つのボス部にはプランジャーを受け入れるための突起が設けられており、この突起は穴が開けられている。手首ピンにはプランジャーを受け入れるのに十分な大きさの穴が設けられており、その背後に配置されたスプリングによって固定されている。これにより非常に確実な固定が可能となり、手首ピンを取り外したい場合には容易に緩めることができる。ロックを解除するには、ボス部底面の穴に細いロッドを挿入し、スプリングに逆らってプランジャーを後方に押し戻すことで、手首ピンをピストンから引き抜くことができる。

一部の技術者は、手首ピンをコネクティングロッドの小端部ではなくピストンボス部内で振動させる方が適切であると考えている。この考え方の根拠は
この方式の利点は、手首ピンが使用中に緩んだ場合でも、ある程度の調整が可能となる点にある。テーパープラグをさらに深くねじ込み、手首ピンの先端をそれに応じて拡大することで、動作のずれを吸収することができる。図Gに示されたこの方法は非常に巧妙なものである。ピストンボスの一つには突起が設けられており、この部分にプランジャーが挿入できるよう穴が開けられている。手首ピンには、後方に配置されたスプリングによって保持される十分な大きさの穴が設けられており、これにより非常に確実な固定が実現される。この構造は、手首ピンを取り外したい場合に容易に緩められるという利点も有している。ロックを解除するには、ボス下部の穴に細いロッドを挿入し、スプリングに逆らってプランジャーを押し戻すことで、手首ピンをピストンから引き抜くことが可能となる。

一部の技術者は、手首ピンをコネクティングロッドの小端部ではなくピストンボス内で振動させる方式を推奨している。この構造には以下のような利点があると主張されている：
・手首ピンの接触面面積が増加すること
・より長いボスを使用できるため、強度が向上すること

この方式を採用する場合、ピストンピンは何らかの方法でコネクティングロッドに固定される。図Hに示された最も単純な方法は、テーパーピンをロッドと手首ピンの両方に貫通させた後、分割コッターをテーパー状の固定ピン小端部に挿入することで抜け落ちを防止するものである。別の方法として図Iに示された方式では、適切なボルトを用いて手首ピンをクランプし、図のように分割コネクティングロッド端部を密着させる。
アルミニウム製シリンダーとピストン

図122に示されたアルミニウム製ピストンは、多くの航空機エンジンにおいて鋳鉄製部品に取って代わった。これらのアルミニウムピストンは、同サイズの鋳鉄製部品に比べて重量が約3分の1であり、慣性力の低減によりコネクティングロッド、クランクシャフト、エンジンベアリングに過度の負荷をかけることなく、エンジン回転数を向上させることが可能となった。

[図版：図122―航空用エンジンで使用されるアルミニウムピストンの種類]

アルミニウムはピストン用途だけでなく、今シーズンに向けて製造される複数のモーターでは、アルミニウム製シリンダーブロック鋳造品も採用される予定である。ただし、アルミニウム合金は軟らかすぎるためピストンのベアリングとして使用することはできず、バルブの打撃荷重にも耐えられない。このため、すべてのモーターにおいて鋳鉄または鋼材の使用が不可欠となる。アルミニウム製シリンダーブロックと併用する場合、鋳鉄部品は金型内に配置され、シリンダーライナーおよびバルブシートとして機能する。シリンダー鋳造時にはこれらの鋳鉄部品の周囲に溶融金属が流し込まれる。この構造により、鋳鉄と周囲のアルミニウム金属との間に密接な結合が得られるとされている。また、アルミニウムシリンダーには鋼製ライナーを圧入することも可能である。アルミニウムは長年にわたり多くの自動車部品に使用されてきた。鋳鉄よりも強度が高く、かつ脆くない合金が開発されており、マニホールドやエンジンクランクケース、ギアケースなどへの使用は長年にわたって一般的となっている。

一見すると、アルミニウムは爆発熱にさらされる内燃機関の部品には不向きに思えるかもしれない。この金属の融点が低く、臨界温度に達すると急激に「軟化」するという特性があるためである。この欠点を理由にアルミニウムの使用を躊躇した人々は、この金属が持つ優れた熱伝導性という重要な特性を見過ごしていた。初期のアルミニウムピストンに関する実験では、この特性によりアルミニウムピストンは鋳鉄製ピストンに比べて使用中の温度が著しく低く保たれることが確認されており、これはピストン表面にカーボン堆積物が形成されにくいことからも実証されている。アルミニウムを使用することで、パワープラント全体の重量を大幅に削減することが可能となる。
鋳鉄製シリンダーを使用しても特に重量が重くなかった小型4気筒エンジンの場合、シリンダーブロック、ピストン、クランクケース上部をアルミニウム製に変更することで、100ポンド（約45kg）もの軽量化が実現した。アルミニウム製モーターはもはや実験段階のものではなく、過去1年間に多くの自動車で使用されており、所有者がその事実を認識していないケースも少なくない。これまでのところ、アルミニウムモーターに対しては一切の苦情が寄せらず、重量削減効果に加え、組み立てコストが従来品と同等であるだけでなく、鋳鉄製に比べてはるかに効率的に冷却されるという利点が実証されている。アルミニウム使用の欠点の一つは、その供給量が限られつつあるため、「準貴金属」的な扱いを受けるようになっている点である。
ピストンリングの構造

すべてのピストンはシリンダー内で上下に自由に移動できるよう設計されており、摩擦を最小限に抑えるため、シリンダーボア径よりも小径となっている。許容される自由量（クリアランス）の範囲は、エンジンの構造、ピストンの材質、サイズによって異なるが、通常は熱によるピストンの膨張を補償するため、また作動面間に十分な潤滑剤の通路を確保するため、0.005インチから0.010インチ（約0.127mm～0.254mm）のクリアランスが確保される。もしピストンにパッキングリングが装着されていない場合、このクリアランスによって燃焼時に生成されるガスの一部がエンジンのクランクケース内に漏れ出すことになる。これらのパッキング部材、すなわちピストンリングは、鋳鉄製の分割リングであり、ピストン外面に機械加工された適切な溝にスプリングによって装着される。これらのリングは十分な弾力性を備えており、シリンダー壁面に密着することで気密接合を実現する。シリンダー壁面との接触面が限られていること、および分割リングの弾力性により、適切に装着されたリング同士の接触による摩擦量は最小限に抑えられる。
このため、適切に装着されたリングとシリンダー壁面の接触によって生じる摩擦は、エンジンに損傷を与えるほどの大きな力とはならず、ピストンはシリンダーボア内を円滑に上下運動することができる。

[図版: 図123 – ピストンリングの種類と接合方式
A – 同心円型リング B – 偏心加工型リング C – 重ね合わせ接合型リング
D – 端面接合型（ほとんど使用されない） E – 対角線切り込み型（一般的な形状）]

これらのリングは図123に示す2種類の形状で製造される。Aに示す設計は「同心円型リング」と呼ばれ、内側円が外側円と同心であり、リング全体が均一な厚さを持つ。Bに示す「偏心型リング」は一部が他の部分よりも厚くなっており、熱による膨張がより均一になるという理論的利点がある。ピストンリングは溝にスプリングによって装着される必要があるため、またシリンダー壁面の形状変化に応じて適切な弾力性を発揮する必要があるため、分割構造となっている。もしシリンダーボア径がわずかに変動する場合、リングはボア径が標準より大きい部分では飛び出し、標準より小さい部分では沈み込むことになる。

接合部を可能な限り気密に保つことは極めて重要である。もし気密性が確保されていない場合、ピストンリングの隙間からガスの一部が漏出するからである。Cに示す接合方式は「重ね合わせ接合」と呼ばれ、リング両端が互いに重なり合うように切断されている点が特徴である。これが標準的な接合方式である。Dに示す端面接合型はほとんど使用されず、その利点はコストの低さのみである。Eに示す対角線切り込み型は、Cに示す優れた接合方式とDに示す不良な接合方式の中間的な存在であり、広く使用されているが、多くの技術者はガス漏れが他の2種類よりも少ない重ね合わせ接合方式を好む傾向にある。

ピストンリングの最適な形状については意見が分かれており、偏心型を支持する意見もあれば、同心円型を支持する意見もある。同心円型リングは潤滑工学の観点から利点がある。プラット＆ワッシュバーン社のエンジン潤滑に関する教科書で述べられているように、均一断面のリングによって可能となるリング後方の最小クリアランスは有利である。

図124Aは、溝に装着された同心円型ピストンリングを示している。リング自体が溝と同心であるため、リング背面と溝底面の間には極めて小さなクリアランスしか許容されない。クリアランスが小さいほど、オイルやカーボン堆積物の蓄積スペースが少なくなる。このリングのガスケット効果はその全周にわたって均一であり、これが偏心型リングに対する明確な利点である。このタイプのピストンリングは、溝内で早期に摩耗することがほとんどない。同心円型リングには実に多様な設計と性能レベルの製品が存在する。

[図版: 図124 – 同心円型ピストンリングの利点を示す図]

図124Bと図124Cは、リング溝に装着された偏心型リングを示している。このリングの薄い端部と溝底面の間には広い空間が存在することに注目されたい。この空隙にはオイルが充填されるが、上部のリングの場合、これがカーボン化してリングの機能を阻害し、効果が損なわれることが多い。薄い端部の縁幅が不十分なため、ガスがこの部分を通過して急速に漏れ出す。実用上、このガス漏れは圧縮損失の増加と出力の顕著な低下を意味する。新品で適切に装着された場合、偏心型と同心円型リングの気密性にはほとんど差が認められない。しかし、数ヶ月使用すると、偏心型リングでは同心円型リングに比べて常により速い速度でガス漏れが発生するようになる。もしシリンダーのカーボン化、排気煙、スパークプラグの煤付着などの問題が継続的に発生する場合、それはエンジンに機械的欠陥が存在する確実な兆候である。ただし、適切な潤滑油が使用されていることが前提となる。このような問題は、適切な設計のオーバーサイズピストンとピストンリングを備えた同心円型リング（重ね合わせ接合型）を溝に適切に装着することで大幅に軽減でき、場合によっては完全に解消することも可能である。

気密性に優れたピストンリング

通常の単純な対角線接合型または重ね合わせ接合型の1ピースピストンリングによる圧縮損失とガス漏れを低減するため、複合型リングが数多く考案され、メーカーによって交換用として提供されている。代表的な形状を図125に示す。Aに示す「スタティット」と呼ばれるタイプは3つのリングから構成され、1つは内側、もう2つは外側に配置される。Bに示す「マッカデン」型は二重リング構造で、2つの薄い同心重ね合わせ接合リングが互いに相対的に配置されており、内側リングの開口部が
同心円状のリング（ラップジョイント方式）、いかなる品質のものであっても、ピストンの溝に正しく装着されていなければならない。この点の重要性はいくら強調してもしすぎることはない。

エンジンに使用するオイルの粘度が適切であっても、深刻なカーボン堆積や白煙などの問題が発生する場合、唯一の確実な解決策はシリンダーの再ボーリングを行い、適切に設計されたオーバーサイズのピストンとピストンリングを装着することである。

漏れ防止機能付きピストンリング

通常の単純な対角線型またはラップジョイント方式の一体型ピストンリングによる圧縮損失とガス漏れを低減するため、様々な複合型リングが考案され、メーカーによって交換用部品として提供されている。代表的な形状を図125に示す。Aに示す「スタライト」と呼ばれるタイプは3つのリングから構成され、1つは内側、もう2つは外側に配置される。Bに示す「マッカデン」リングは二重構造のラップジョイントリングで、内側リングの開口部が外側リングの開口部と完全に対向するように配置されている。

Cに示す「リークタイト」リングは単一構造の特殊なラップジョイントとダブテールジョイントを備えたリングである。Dに示す「ダンハム」リングは二重同心構造で、ラップジョイントで結合された2つのリングから成り、ジョイント部の反対側で溶接されているため、ガスが通過する隙間が存在しない。バールド社の高圧縮リングはEに示されている。これらのリングの接合部は、接合部の反対側で溶接された2つのリング間の通路を塞ぐH字型の青銅製カップリングによって密閉されている。リングの端部にはカップリングと噛み合う舌状の突起が設けられている。Fに示す「エバータイト」リングは3部品構造の複合リングで、リング下部の断面図に示すように3つの部材で構成されている。主要部である内側リングには周方向に溝が設けられており、ここに外側の2つのリングが噛み合うことで、断面形状は通常のパターンリングと同様に長方形となる。これら3つのリングはすべて対角線方向に分割されており、接合部は均等間隔で配置され、
小さなピンによってその間隔が維持されている。これにより、各接合部は他のリングの固体部分によって確実に密閉される仕組みとなっている。

[図版: 図125 – 漏れ防止機能付きおよびその他の複合型ピストンリング]

溝内に1枚の幅広リングを使用する代わりに、軽量鋼製の複数のリングを使用する構造は、多くの自動車用パワープラントで採用されている。ただし、航空機用パワープラントではこの構造は知られていない。複数の軽量リングを使用することで、より柔軟な密封機構が得られ、漏れの可能性が低減されると主張されている。この種のリングは角型断面の鋼線で製造され、スプリングテンパー処理が施される。幅が限られているため、幅広リングで一般的なラップジョイントではなく、対角線切り込みジョイントが一般的に採用されている。

燃焼室へのオイル侵入防止

オイル消費量が経済的に効率的なエンジン設計を調査すると、以下の特徴が明らかになる：密封性の高いピストンリング、クランクシャフトがケースを通過する部分に大型の遠心式リング、十分な冷却フィンを備えたピストン、クランクケース室とバルブハウジング間の通気口など。要するに、このエンジンではオイルの冷却が適切に設計されており、漏れも最小限に抑えられている。設計の詳細について具体的に述べると、以下の方法で爆発室へのオイル余剰分の侵入を防止できる：ピストンスカートの下端を鋭利に保ち、図126に示すように下側ピストンリングのすぐ下に浅い溝（C）を設ける。この溝の底面に小さな穴を穿孔し、クランクケースと連通させる。ピストンスカート（D）の鋭利な縁とピストンリングの形状が大工用カンナ刃に似ていることから、その動作原理は容易に理解できる。

[図版: 図126 – ピストンリングによるオイル漏れ防止機構を示すエンジン断面図]

オイルパン内のオイル冷却は、外側表面に放射状フィンを設けることで最も効果的に実現できる。下部クランクケースは外気に十分に曝露されている必要がある。沈殿物用の受け皿（B）を設置し、その容積は図126に示すように総オイル容量の10分の1以上としなければならない。この受け皿の深さは少なくとも2.5インチとし、壁面は垂直に形成することで、循環するオイルと沈殿物の混合を最小限に抑える。オイルポンプへの吸気口は、燃焼生成物から凝縮した固形物や水がポンプ内に入るのを防ぐため、沈殿物受け皿の上部近くに配置する必要がある。この沈殿物受け皿は、航空機エンジンの5～7時間ごとの空冷サービス後に排水しなければならない。フィルタースクリーンに関しては、面積を十分に確保し、メッシュの粗さは1/16インチ程度とすることで、低温時や粘度の高いオイルが自由に流れることを妨げない程度に留めることが重要である。そうしないと、クランクケース内のオイルがスクリーン上部に不要な高さまで蓄積する可能性がある。オイルパンの排水と洗浄の頻度は、エンジンの経年状態（状態）や使用するオイルの適性によって大きく異なる。大まかに言えば、新車エンジンの場合、最初の200マイル走行後、次に500マイル走行後、そしてその後は1,000マイルごとに徹底的に排水・洗浄する必要がある。これらの指示は自動車用エンジンに特化したものであるが、航空機エンジンのオイル交換は頻繁に行うことが非常に推奨される。多くの場合、エンジン稼働時間5時間ごとにオイルを完全に補充することで、最良の結果が得られることが確認されている。

コネクティングロッドの形状

コネクティングロッドは、ピストンとクランクシャフトを連結し、爆発によってピストンに伝達された動力を有効利用できるように伝達する単純な部材である。ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換する役割を担っている。典型的なコネクティングロッドとそのリストピンを図120に示す。両端に2つのベアリングを備えていることがわかる。小端部にはリストピンを受け入れるための穴が開けられており、このピンによってロッドはクランクシャフトと連結される。
使用される油について述べる。大まかに言えば、新型エンジンのオイルパンは、最初の200マイル走行後、次に500マイル走行後、そしてその後は1,000マイルごとに徹底的に排水し、灯油で洗浄する必要がある。これらの指示は主に自動車用エンジンに関するものだが、航空機用エンジンのオイル交換も頻繁に行うことが非常に推奨される。多くの場合、エンジン稼働時間5時間ごとにオイルを完全に補充することで、最良の性能が得られることが確認されている。
コネクティングロッドの構造

コネクティングロッドとは、ピストンとクランクシャフトを連結する単純な部品であり、爆発によってピストンに伝達された動力を有用な回転運動に変換する役割を担う。ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動へと変換する機構である。典型的なコネクティングロッドとそのリストピンを図120に示す。両端に2つのベアリングを備えていることがわかる。小端部にはリストピンを挿入するための穴が開けられており、このピンによってピストンと接続される。一方、大端部にはクランクピンに適合する大きさの穴が開けられている。航空機用および自動車用エンジンのコネクティングロッドは通常鋼製の鍛造品であるが、船舶用エンジンでは鋼製または高張力青銅製の鋳造品が用いられることもある。いずれの場合も、クランクシャフトやリストピンと接触する部分にはクランクシャフトやリストピンよりも軟質な金属を使用することが望ましいため、通常は小端部に無潤滑金属または白金属製のブッシュを、大端部には青銅製のブッシュが取り付けられる。コネクティングロッドの大端部は一体型とすることも可能である。これは、リストピンをピストンのボス部間に配置した後に挿入できるためである。小端部のベアリングはほとんどの場合2分割構造となる。これは、クランクシャフトの不規則な形状のため、ベアリング部を貫通させることが不可能であるためだ。ノームエンジンのロッドはすべて一体型構造となっており（図127参照）、これはクランクピンを受ける「マザーロッド」の構造によるものである。完全なコネクティングロッド組立体を図121に、図127Aにも示す。
図127Bには、マザーロッドに他のロッド1本が装着され、もう1本が挿入される状態が示されている。この構造を可能にしている積層式クランクシャフトの構造を図127Cに示す。

[図版：図127―ノーム「モノスープペ」エンジンのコネクティングロッドとクランクシャフトの構造]

これまでに使用されてきた様々なコネクティングロッドの設計例を図128に示す。図Aは単気筒エンジンで広く用いられるシンプルな構造で、積層式クランクシャフトを採用している。コネクティングロッドの両端は一体型ベアリングでブッシュされており、クランクシャフト組立体が組み上げられる前に現場で組み立てることが可能である。図106に示すような積層式クランクシャフトは、この種のコネクティングロッドと組み合わせて使用される。図Bに示すパターンは、重作業用途である程度使用されてきた「船舶用タイプ」として知られるものである。これは3分割構造で、主要部分はフランジ付きの下部端部を有する鋼製鍛造品であり、青銅製ボックスはボルトで固定される。
図Cに示す改良型船舶用タイプは、自動車用エンジンおよび航空機エンジンの構造において最も広く採用されている形式である。これは2分割構造で、主要部材はリストピンベアリングと上部クランクピンベアリングが一体成形された鋼製ドロップ鍛造品であり、下部クランクピンベアリング部材は別体の鍛造品でコネクティングロッドにボルトで固定される。この構造では小端部に無潤滑金属製ブッシュを、上部（リストピン端部）には青銅製ブッシュが圧入される。図Dに示すロッドも広く使用されてきた。これは図Cの構造と基本的に同様であるが、上部端部が分割されており、リストピンブッシュの微調整が可能となっている。また、下部ベアリングキャップはヒンジ式の部材であり、2本ではなく1本のボルトで固定される。クランクシャフトに組み立てる際には、下部キャップを片側に開いてコネクティングロッドを適切に位置決めした後、元の位置に戻す。場合によっては、下部ベアリング部材を水平ではなく対角線方向に分割した構造が採用されることもある（図E参照）。

[図版：図128―各種コネクティングロッドのタイプ概要
A―一体型構造の単気筒用コネクティングロッド（通常、積層式クランクシャフトを備えた小型単気筒エンジンに採用される）
B―船舶用タイプ、重作業用エンジンで広く用いられる形式
C―従来型自動車用タイプ、船舶用タイプを改良した形式
D―下部キャップがヒンジ式でリストピンブッシュが分割可能なタイプ
E―対角線方向に分割された大端部を持つコネクティングロッド
F―ボールベアリング式コネクティングロッド
G―コネクティングロッドの構造に一般的に用いられる形状を示す断面図]

多くの場合、単純なブッシュ式ベアリングの代わりに、下部端部にボールまたはローラーを使用した無潤滑金属製のベアリングが採用されている。ボールベアリング式コネクティングロッドを図Fに示す。大端部は一体型とすることが可能である。これは、ボールベアリングをクランクピンに装着できれば、コネクティングロッドの取り付けが容易になるためである。ボールベアリングはコネクティングロッドの大端部にはほとんど使用されない。これは取り付けの難しさが原因であるが、適切に使用すれば十分な性能を発揮し、摩擦を最小限に抑えることができる。ボールベアリングの利点の一つは、調整が不要である点である。一方、他のコネクティングロッドに用いられる単純なブッシュは、摩耗を補償するために定期的に調整する必要がある。

B、C、D、Eに示す形式では、下部ベアリングキャップを上部に近づけ、シャフトに合わせてブラス材を削り出すことで調整が可能である。最初にクランクピンに取り付ける際には、厚さ0.002インチから0.005インチ程度の薄い真鍮または銅製のライナー（シム）をベアリングの分割部間に挿入することがある。ブラス材が摩耗した場合には、シムを取り外してベアリングの接触面を十分に近づけ、存在するガタを補正することができる。ただし、一部のエンジンではシムが使用されておらず、摩耗の補正は新しいブラス材に交換してシャフトに合わせて削り出す方法に限られる。

[図版：図129―二重コネクティングロッド組立体（特定用途向け）]
ボールベアリングの設置には一定の技術を要するものの、適切に取り付ければ十分な性能を発揮し、摩擦を最小限に抑えることができる。ボールベアリングの大きな利点は、調整が不要である点にある。一方、他の接続ロッドに用いられる平軸受は、摩耗を補うために定期的に調整を行う必要がある。

この調整作業は、図B、C、D、Eに示す方法で行うことができる。具体的には、下部ベアリングキャップを上部キャップに近づけるとともに、軸に適合するよう真鍮製のスペーサーを削り出す。初期取り付け時には、厚さ0.002インチから0.005インチ程度の薄い真鍮または銅製のライナー（シム）を、クランクピンとの接触面に複数枚挿入することがある。真鍮が摩耗した場合には、これらを除去し、ベアリングの各部分を十分に近づけて残存するガタを吸収することができる。ただし、一部のモーターではシムを使用しない設計となっており、この場合は新しい真鍮製部品に交換し、軸に合わせて削り直すことで摩耗を補正する必要がある。

[図版: 図129 — V型エンジンの単一クランクピン用複式接続ロッド組立図]

接続ロッドの各種構造形状を断面図で示したのが図Gである。このうちI型断面構造は、航空機用エンジンで最も広く採用されている。これは強度が高く、ドロップフォージング加工や高品質鋼材を用いたソリッドバーからの機械加工によって容易に成形できるためである。特に軽量性が要求される小型高速モーター（サイクル推進用など）では、図の最左端に示す断面形状がしばしば用いられる。船舶用エンジンのようにロッドが鋳造部品である場合には、十字形、中空円筒形、あるいはU字型断面が採用されることもある。右側に示す断面形状を採用する場合、垂直型エンジンでは中空円筒部の中心軸方向、水平型エンジンではU字型断面の底面部を通じて潤滑油を供給する設計が採用されることが多い。

[図版: 図130 — V型エンジン用別タイプの複式接続ロッド]

V型エンジン用接続ロッドには、基本的に2つの異なる構造様式が存在する。
シリンダーが互いに直交配置される場合、「フォーク型」または「ハサミ型」関節ロッド組立体が用いられる。図129に示す「ブレード型」ロッドは、フォーク型ロッドの下部端部間に挿入され、クランクピンと同心円状に配置されたベアリング上で往復運動する。「ブレード型」ロッドの下部端部は通常、ベアリング用真鍮部品に直接固定され、「フォーク型」ロッドの端部は真鍮部品の外周面上を移動する。このような条件下での使用を想定して考案された別のロッド構造が図130に示されており、航空用エンジンでは図132に設置例が示されている。この構造では、短いロッドがマスターロッドのボス部に短いピンで接続され、ヒンジを形成することで、条件に応じて短いロッドが適切に往復運動できるようになっている。このタイプのロッドは、ベアリングの摩耗が生じた場合でも容易に調整が可能であり、フォーク型ロッドでは困難な作業である。筆者の見解では、シリンダーを千鳥配置とし、サイドバイサイド方式のロッドを使用するのが最善の方法である。この方法であれば、各ロッドを個別に調整でき、大端部の摩耗に対しても完全な補償が可能となる。

[図版: 図131 — ウィスコンシン航空用エンジンの部分断面図。4ベアリング式クランクシャフト、オーバーヘッドカムシャフト、およびシリンダーをペアで配置する方式を示す]

[図版: 図132 — ルノー製12気筒水冷エンジンの部分断面図。接続ロッドの構造およびその他の重要な内部部品を示す]

カムシャフトとクランクシャフトの設計
クランクシャフトの構造について詳細に検討する前に、カムシャフトの設計について考察することが適切である。カムシャフトは本来バルブシステムの一部であり、シリンダー構造と直接関連する他の要素とも関連して既に検討済みである。カムシャフトは通常、V型エンジンのエンジンケース下部に適切なベアリングで支持される単純な部材であり、間隔を空けて取り付けられたバルブを作動させるためのカムを備えている。典型的なカムシャフト設計を図133に示す。カムシャフトの構造には主に2つの方法がある。一つはカムを別個の部材とし、キーとピンでシャフトに固定する方法、もう一つはカムを一体成形する方法であり、後者は航空機エンジンの要求条件により適している。

[図版: 図133 — 典型的なカムシャフト。バルブ作動用カムと、補助装置を駆動するための歯車が一体鍛造されている]

図133および134Bに示すカムシャフトは後者のタイプであり、カムが一体的に機械加工されている。この場合、カムだけでなく補助軸を駆動するための歯車も一体鍛造されている。この方法は製造コストが高いという欠点がある。これは鍛造金型の初期投資費用が高いことに加え、機械加工工程がより複雑であるためである。しかし、この構造にはキーで固定する従来方式に比べて強度が高いという利点がある。カムがシャフトの一部として成形されているため、個別に成形・組み立てた場合のように脱落する危険性が全くない点が特徴である。

[図版: 図134 — デューセンバーグ航空用エンジンの主要部品。A — 3ベアリング式クランクシャフト B — 一体成形カムを備えたカムシャフト C — ピストンと接続ロッド組立 D — バルブロッカーグループ E — ピストン F — メインベアリング用真鍮部品]

クランクシャフトの重要性については既に言及済みであり、本著作の前章で取り上げた各種モーターの構造図においてもその一部が示されている。クランクシャフトはエンジン部品の中でも特に大きな負荷を受ける部位であり、その製造と設計には細心の注意が必要である。なぜなら、実質的にエンジンが生成する動力をギアセットへ伝達するという主要な役割を担っているからである。クランクシャフトは通常、特殊な組成の高引張強度鋼で製造される。製造方法は主に4種類あり、最も一般的なのはドロップフォージングまたは機械加工による鍛造品で、完成品のシャフト形状にほぼ近い形状に成形される。極めて稀なケース（実験用エンジンのみ）では、鋼製鋳造品が用いられることもある。また、機械加工による鍛造品から製造される場合もあり、この場合は従来の方法よりも多くの機械加工工程が必要となる。
クランクシャフトの重要性については既に言及済みであり、本著作の前章で取り上げた各種モーターの構造図においてもその形態の一部が示されている。クランクシャフトはモーターが発生させる動力を減速機に伝えるという極めて重要な役割を果たしているため、その設計・製造には細心の注意が必要である。通常、クランクシャフトは高引張強度を有する特殊組成の鋼材で製造される。製造方法は主に4種類あり、最も一般的なのはドロップ鍛造または機械鍛造によって成形する方法で、完成シャフトの形状に近似した形状に加工される。極めて稀なケース（実験用モーターのみ）では、鋼製鋳物が用いられることもある。また、機械鍛造品から製造される場合もあり、この場合はダイス間で成形する場合に比べてはるかに多くの機械加工工程が必要となる。
一部の技術者は、金属の塊からシャフトをブロック成形した後、この粗成形品を機械加工して仕上げる方法を好んで採用する。ノーム型やル・ローン型などの放射状シリンダーモーターでは、クランクシャフトを2つの部品で構成し、テーパー式固定具やボルトで結合する方式が採用されることもある。

[図版: 図135 – クランクシャフトの製造方法を示す。A – 機械加工前の粗鋼鍛造品 B – 完成形の6気筒・7ベアリング式クランクシャフト]

シャフトの形状は気筒数によって決定され、その形状は構造方法に重大な影響を及ぼす。例えば、4気筒クランクシャフトは前述のいずれの方法で製造することも可能である。一方、3気筒または6気筒のシャフトは、ドロップ鍛造やブランクからの切削加工ではクランクピンを120度間隔で3平面に配置する必要があるため、機械鍛造法による製造が最も適している。これに対し、他のタイプのクランクシャフトでは、クランクピンが180度間隔で配置されるため、特別な加工は不要である。この違いについては、図135を参照するとより理解しやすい。図Aには材料除去前の機械鍛造品の外観が、図Bには完成形のクランクシャフトの外観がそれぞれ明確に示されている。複数気筒モーターにおいて、クランクシャフトを2部品で構成する方式は、自動車レース用エンジンなど一部の特殊なケースを除き、一般的には採用されていない。

[図版: 図136 – ツインシリンダー対向式パワープラント用クランクシャフトの形状を示す]

[図版: 図137 – トーマス・モース社製8気筒V型エンジンのクランクシャフト]

クランクシャフトの形状は気筒数によって異なり、同じ気筒数であってもクランクピン配置やベアリング構造には多様なバリエーションが存在する。最も単純なクランクシャフトの形態は、単純な放射状シリンダーモーターで使用されるもので、クランクピン1本、ウェブ2枚、クランクシャフト本体のみで構成される。気筒数が増加するV型エンジンでは、一般的により多くのクランクピンが使用される。2気筒対向式モーター用のクランクシャフトの例を図136に示す。このタイプは2つのクランクピンを備え、クランクピン間隔は180度である。使用されるベアリングは極めて長いものが採用されている。4気筒クランクシャフトの場合、メインベアリングは2個、3個、または5個、クランクピンは3本または4本となることがある。ブロック鋳造やユニット鋳造で4気筒を一体成形する場合など、特定の構造形式では、2本のピストンが1本の共通クランクピンに取り付けられるため、実質的にクランクシャフトのクランクピンは3本となる。典型的な3ベアリング式4気筒クランクシャフトの例を図134Aに示す。このタイプは8気筒V型エンジンにも使用可能であるが、図137に示すように、サイドバイサイド配置のロッドを可能とするため、クランクピンの長さが特別に長く設計されている。6気筒垂直タンデム型および12気筒V型エンジンのクランクシャフトは、通常、クランクピンの配置と気筒配列に応じて、メインベアリングを4個または7個備えている。図138Aには、クランクケース下部を取り外した12気筒エンジンの底面図を示しており、4つのジャーナルで支持される場合のメインベアリング配置を明確に示している。図138Bに示すクランクシャフトは、12気筒・7ベアリング式のタイプである。

[図版: 図138 – 12気筒モーター用クランクケースおよびクランクシャフト構造 A – デューセンバーグ社製 B – カーチス社製]

[図版: 図139 – カウンターバランス付きクランクシャフトはエンジン振動を低減し、より高い回転速度を可能にする]

一部の自動車エンジンでは、図139に示すようにクランクシャフトをカウンターバランス化することで、最小限の振動で安定した運転を実現するという極めて優れた成果が得られている。図Aのシャフトは、高速4気筒垂直型または8気筒V型エンジンに適したタイプである。図Bのシャフトは、6気筒垂直型または12気筒V型エンジン（シザーズジョイント式ロッド採用）に適したタイプである。
自動車エンジンにおいてクランクシャフトのカウンターバランス化が有効であるならば、クランクシャフト重量が増加するとはいえ、航空機用エンジンにおいても何らかの利点があると考えられる。

ボールベアリング式クランクシャフト
通常、クランクシャフトは平軸受で支持されるが、近年では摩擦低減を目的としたボールベアリング式支持を採用する傾向が強まっている。この傾向は特に、メインベアリングを2個のみ使用するブロック型モーターで顕著である。ボールベアリングは、負荷条件に適した設計がなされていれば、非常に良好な性能を発揮する。クランクシャフトの回転抵抗を最小限に抑え、適切に選定された場合には調整が不要となる。前端部は軸方向に平行な方向に一定の荷重を負担するようにクランプ式で支持され、後端部はベアリングの外輪に一定の軸方向自由度を持たせた構造となっている。
各ベアリングの内輪またはコーン部はクランクシャフトの肩部にしっかりと固定されている。前端部にはタイミングギアと適切なチェックナットが使用され、後端部はフライホイールとクランクシャフトの肩部間にねじ式保持部材を用いて固定される。フライホイールはテーパーとキーによる保持機構で固定されている。ボールベアリングは青銅または可鍛鋳鉄製の軽量ハウジング内に収容され、さらにクランクケースにボルトで固定されている。ルノーエンジンではクランクシャフトの前後端にボールベアリングを採用しているが、中間部のクランクシャフト軸受には平軸受を使用している。ノーム、ル・ローヌ、クレルジェ製のロータリーエンジンの場合、ボールベアリングを採用しなければ実用上問題が生じるだろう。ベアリング摩擦とそれに伴う摩耗率が極めて高くなるためである。

エンジン基礎構造
動力装置において重要な構成要素の一つが、シリンダーとクランクシャフトを支える堅牢なケースまたはベッド部材である。これは機体のエンジン支持部材に直接取り付けられる。形状は多様であるが、一般的には円筒形の部材で、垂直または水平方向に2つ以上の部分に分割可能である。航空機用エンジンのクランクケースは通常アルミニウム製で、鋳鉄とほぼ同等の強度を持ちながら重量は3分の1程度である。稀に鋳鉄が使用されることもあるが、その脆性特性、重量の大きさ、引張応力に対する耐性の低さから、多くの技術者は好まない。特別な強度が必要な場合には青銅合金が用いられることもあり、大量生産されるエンジンではクランクケースの一部を鋼板またはアルミニウムの打ち抜き材で構成する場合もある。

[図140]トーマス135馬力エアロモーター・モデル8のクランクケース構造図（従来型のクランクケース構造を示す）
[図141]トーマス・エアロモーター・クランクケース上部の構造図
クランクケースは常に、クランクシャフトとそれに接続される部品が内部で回転できる十分な大きさを備えており、その長さはシリンダーの数とその配置によって決定される。放射状シリンダーエンジンや対向シリンダーエンジンの場合、クランクケースの長さはほぼ同等となる。4気筒エンジンの場合、シリンダーの鋳造方法によって長さが変化する。4気筒を一体鋳造し、2軸受クランクシャフトを使用する場合、クランクケースは非常にコンパクトで短くなる。3軸受クランクシャフトを使用し、シリンダーをペア単位で鋳造する場合、エンジン基礎の長さはブロック鋳造を支える場合よりは長くなるが、個別のシリンダー鋳造を支える5軸受クランクシャフト設計よりは短くなる。現在、エンジン基礎の底部にオイルタンクを一体成形し、図140に示すようにポンプで潤滑油を汲み上げる方式が一般的である。モーターを機体に支持するためのアームは、上部半分と一体成形された頑丈なリブ付き部材で構成される。
[図142]アルミニウム製シリンダーとクランクケース鋳造を採用すれば可能となる8気筒V型エンジンの構造方法
[図143]放射状シリンダーエンジン設計を採用した場合に可能となるシンプルでコンパクトなクランクケース構造

技術者の大多数が支持するクランクケースの標準的な構造方法を図141の下部に示す。上部半分はシリンダーのベッドとして機能するだけでなく、クランクシャフトの支持にも用いられる。図に示すように、3軸受ボックスの一部がケースの一部を構成し、下部のブラス部分は個別に鋳造されたキャップ状で、適切なボルトで固定されている。この構造では、ケースの下部部分は単にオイルタンクとしての機能と、エンジン内部機構の保護機能を果たす。シリンダーはクランクケース上部に直接ねじ込まれたスタッドによって固定される。図141の下部図に示す通りである。もしアルミニウム製シリンダーモーターに将来性があるならば、自動車用エンジンで鋳鉄を用いて採用されてきた図142の構造方法が、航空機用8気筒V型エンジンにも適用可能かもしれない。回転シリンダーエンジンに必要なクランクケースの簡素さと軽量性は、図143に示す9気筒「モノスープペ」ノームエンジンのクランクケース構造図を見ればよく理解できる。この構造は、明確に示されているように、ボルトで結合された2つの精密加工鍛造部品から成っている。

第10章
動力装置の搭載方法―カーチスOX-2エンジンの搭載と運転規則―標準SAEエンジン基礎寸法―ホール・スコットエンジンの搭載と運転―燃料系統の規則―点火系統―冷却系統―エンジン始動前の準備―放射状エンジンとロータリーエンジンの搭載方法―エンジントラブルの原因特定に関する実践的アドバイス―すべてのエンジントラブルの総括―トラブル発生箇所の特定
図141（下面図）。アルミニウム製シリンダーモーターに将来性があるとすれば、自動車用モーターで鋳鉄製に用いられてきた図142に示す構造方法が、航空機用8気筒V型エンジンにも適用可能である。回転シリンダーモーターに必要なクランクケースの簡素な構造とその軽量性は、図143に示す9気筒「モノスープペ」ノームエンジンのクランクケース図解を詳細に検討すればよく理解できる。この構造は、図中で明確に示されているように、高精度に加工された2つの鍛造部品をボルトで固定したものである。

第10章

動力装置の搭載――カーチスOX-2エンジンの取り付けと運転要領――標準SAE規格エンジンベッド寸法――ホール・スコットエンジンの取り付けと運転――燃料系統の規定――点火系統――冷却系統――エンジン始動前の準備――ラジアルエンジンとロータリーエンジンの取り付け――エンジントラブルの原因特定に役立つ実践的アドバイス――すべてのエンジントラブルの総括――トラブル発生箇所の特定
エンジンの適切な搭載方法は、一般に考えられている以上に重要である。これらのエンジンは通常十分にバランスが取れており、振動も少ないものの、確実に固定され、補助部品との各種接続が慎重に行われなければならない。そうしなければ、振動による部品破損や、飛行中のエンジン停止という重大なリスクが生じる。搭載するエンジンの種類に応じて、適切な取り付け方法を選択する必要がある。一般的な原則として、6気筒垂直エンジンと8気筒V型エンジンは基本的に同様の方法で取り付けられる。一方、固定シリンダー形式のラジアルエンジンや、ロータリーシリンダー方式のノームエンジンおよびル・ローヌロータリーエンジンでは、全く異なる取り付け方法が求められる。従来とは異なる独自の取り付け方法も考案されており、図144に示すドイツ製6気筒エンジンはその典型例で、一般的な取り付け方法とは正反対の方式を採用している。シリンダーを上下反転させた構造は、圧力給油式の乾式クランクケース潤滑システムを採用した場合でも、過潤滑による潤滑油の燃焼室への蓄積・炭素化が起こりやすく、バルブ動作の不具合が通常の正立配置時よりもはるかに早く発生するという重大な欠点がある。このような特殊な構造を採用する理由は、重心位置を低くすることと、場合によっては機体前部のより完璧な流線型化を図るためである。しかし、このわずかな利点が、この非標準的な構造がもたらす欠点を本当に補えるかどうかは疑問である。現在ではほとんど採用されていないが、航空機エンジンの搭載方法の一つとして紹介しておく価値がある。

[図版：図144――ドイツ製反転シリンダーエンジンの非標準的な取り付け方法]

[図版：図145――カーチス牽引式複葉機におけるOX-2エンジンの搭載方法。カーチスJN-4訓練機の機体への取り付け方法と、自動車用動力装置との類似性に注目されたい]

牽引式複葉機タイプの航空機の多くでは、動力装置の搭載方法は自動車の慣行とそれほど大きく変わらない。図145は、米国で訓練機として広く使用されているカーチスJN-4牽引式複葉機の機体に搭載される、8気筒90馬力OX-2型エンジンの取り付け方法を非常に明確に示した図である。燃料タンクがエンジンの真後ろのカウリング下に設置され、フレキシブル燃料パイプを介してキャブレターに燃料を供給している点に注目されたい。タンクはキャブレターよりも高い位置に設置されているため、重力によって燃料が供給される。ラジエーターは機体前部に取り付けられ、エンジンの冷却水配管とは通常使用されるゴムホースで接続されている。エンジンの下にはオイルパンが配置され、その上部は自動車と同様にフードで覆われている。アルミニウム製のパネルは機体側面に取り付けられ、開閉可能なドアが設けられており、キャブレターやオイルゲージなど、点検が必要なエンジン各部へのアクセスを容易にしている。動力装置を完全に密閉した状態の完全な設置状態は図146に示されており、排気管が上部平面より上方に排気ガスを導く排出部材に接続されている点が確認できる。図145に示すエンジンでは、排気ガスは短いパイプを介して直接機体側面の外気に排出されている。牽引スクリューのすぐ後方にラジエーターを配置することで、プロペラのスリップストリームによる高速気流の流れが確保され、十分な冷却効果が得られるようになっている。

[図版：図146――最新型カーチスJN-4訓練機。動力装置の完全な密閉構造と排気ガス処理方法を明示]

カーチスOX-2エンジンの搭載方法

[図版：図147――L.W.F.牽引式複葉機の機体正面図。トーマス・エアロモーターの取り付け方法と排気ガス処理方法を示す]

以下に示す指示は、カーチスの取扱説明書に記載されているOX-2エンジンの取り付け手順と飛行前準備に関するものである。これらの明確な図解と組み合わせれば、この動力装置の適切な取り付け方法と設置手順を理解する上で何ら困難はないはずである。支持台（ベッド）の幅は2インチ、深さは3インチが適切であり、できれば積層硬材で製作し、間隔は11.58インチ（約294mm）とする。十分な補強を施すこと。エンジン本体の6本のアームには3/8インチ径のボルト用の穴が開けられており、このサイズ以外のボルトは使用してはならない。

1. エンジンの固定方法 ボルトは下から挿入し、各ボルト頭部の下に大型ワッシャーを配置して、頭部が木材を削り取らないようにする。すべてのボルトにはカステルナットとコッターピン、または通常のナットとロックワッシャーを使用し、ボルトが緩まないようにすること。補助装置（キャブレターなど）を取り付ける前に、必ずエンジンを所定の位置に設置して固定すること。
2. 点火スイッチ配線の点検 エンジンから伸びる配線については
   排気ガス処理について】

以下は、カーチス社の取扱説明書に記載されているOX-2エンジンの取り付け手順および飛行前準備に関する指示である。付属の明確な図解を参照すれば、この動力装置の適切な取り付け方法を理解する上で何ら困難はないはずである。支持台（ベアラー）またはベッドの寸法は幅2インチ、深さ3インチが適切であり、できれば積層硬材を使用すること。これらの支持台は11.58インチ間隔で設置すること。十分な補強を施すこと。エンジン下部の6本のアームには3/8インチ径のボルト用穴が開けられており、このサイズ以外のボルトは使用してはならない。

1. エンジンの固定方法 ボルトは下から挿入し、各ボルト頭部の下に大型ワッシャーを配置すること。こうすることでボルト頭部が木材を削り取るのを防ぐことができる。すべてのボルトにはカステルナットとコッターピン、または通常のナットとロックワッシャーを使用し、ボルトが緩まないようにすること。補助装置（キャブレターなど）を取り付ける前に、必ずエンジンを適切な位置に固定し、確実に固定すること。
2. 点火スイッチ配線の点検 点火スイッチから伸びる配線は、一方の端をエンジン本体の接地端子に、他方の端をマグネトーのブレーカーボックスにある端子に正しく接続すること。
3. ラジエーターの注水 ラジエーター内の水がシリンダージャケット全体に行き渡っていることを確認すること。ラジエーターが満水に見えても、シリンダージャケット内に空気だまりが残る場合がある。ラジエーター注水後は手で数回エンジンを回転させ、さらに水が必要であれば追加すること。空気だまりを放置すると、運転中の過熱や重大な故障の原因となる可能性がある。
4. オイルタンクの注油 オイルはクランクケース後部のブリーザチューブから供給される。クランクケースに注入するオイルは必ずろ過したものを使用すること。オイルタンクを注油する際は、オイルレベルゲージのハンドルをゲージに対して直角になるまで確実に回すこと。オイルレベルゲージはクランクケース下部の側面に取り付けられている。最高品質のオイル（推奨：Mobile B）を約3ガロン注入すること。
   最も重要なのは、最高品質のオイルであっても決して過小評価してはならないという点である。
5. 露出可動部への給油 各飛行前にロッカーアームベアリングにオイルを塗布すること。プッシュロッドがストリップストラップを通過する箇所にも少量のオイルを塗布すること。
6. ガソリンタンクの注油 ガソリン系統のすべての接続部がしっかりと締められていることを確認すること。
7. ガソリンの供給開始 ガソリンタンクからキャブレターへ通じるコックを開くこと。
8. シリンダーへの燃料充填 点火スイッチをOFFの状態で、各排気ポートに少量のガソリンを噴射した後、プロペラを逆方向に2回転させる。ロッカーアームを手動で操作して排気バルブを開くことは避けること。プッシュロッドがカムフォロワーのソケットから外れ、エンジン回転時にロッカーアームが変形する可能性があるためである。
9. 手動始動手順 必ずスパークタイミングを若干遅らせて逆噴射を防止すること。これはブレーカーボックスに接続されたワイヤーを手前に引くことで行える。始動時にスパークタイミングを適切に遅らせなければ、オペレーターが重大な怪我を負う恐れがある。点火スイッチをオンにし、スロットルを部分的に開いた状態で、始動クランクまたはプロペラを力強く下方・外側に一気に引く。エンジンが始動したら直ちにスパークタイミングを前進させ、遅延ワイヤーを解放すること。
10. オイル循環の確認 すべてのベアリングにオイルが行き渡るよう、エンジンを数分間低速度で運転すること。すべての部品が正常に機能していることを確認したら、飛行前に徐々にスロットルを開いて暖機運転を行うこと。

SAE規格 航空機用エンジンベッド材の寸法

自動車技術者協会（Society of Automotive Engineers）は、航空機の動力装置を支えるエンジンベッド材の寸法標準化に取り組んできた。
しかし、エンジンベッドの長さに大幅なばらつきがあるため、この分野での完全な標準化は現実的ではないと考えられている。以下に推奨される寸法を示す：

木材同士の間隔 12インチ 14インチ 16インチ
ベッド材の幅 1.5インチ 1.75インチ 2インチ
ボルト中心間の距離 13.5インチ 15.75インチ 18インチ

この種の規格がエンジンメーカーによって採用された場合、機体設計者は容易にこれらの寸法に合わせてベッド材を配置できるだろう。一方、機体の縦方向寸法は横方向寸法に比べて容易に変更できるため、縦方向の寸法を標準化することは困難である。ただし、エンジン設計者が保持ボルトの縦方向位置を標準化することは可能であり、エンジン設計者にはボルトの前後方向に十分な余裕を持たせることができる。
[図版：図148―Hall-Scott A-7型4気筒エンジンの端面立面図（設置寸法表示）]

HALL-SCOTTエンジンの設置方法

[図版：図149―Hall-Scott A-7型4気筒航空機用エンジンの平面図および側面立面図（設置寸法表示）]

主要エンジンメーカーが作成する設置図面は極めて詳細に作図されており、設計者の意図が明確に伝わってくる。Hall-Scott社製4気筒航空機用エンジンの寸法は、図148および図149にインチ単位で明確に示されており、前者は垂直立面図、後者は平面図と側面立面図となっている。このエンジンの航空機への設置方法は、図150および図151に明確に示されている。図150ではラジエーターがエンジン前面に設置され、すべての排気管が共通の排出ファンネルに接続されており、排気ガスは機体上部平面を越えて排出される。一方、図151ではラジエーターがエンジン後部に垂直に配置され、排気ガスは直接大気中に排出される。

[図版：図150]
[図版：図151]
A-5型125馬力として知られる6気筒Hall-Scottエンジンの寸法は、図152（端面断面立面図）と図153（平面図）に示されている。寸法はインチ単位とメートル法換算値の両方で記載されている。機体に搭載されたHall-Scott 6気筒エンジンの外観は図154に、エンジン本体と各種補助系統への配管配置を示す図面は図155にそれぞれ示されている。以下に、メーカー発行の取扱説明書に記載されているHall-Scott動力装置の設置手順を転載する。
これらの操作手順に従うことで、熟練した整備士であれば適切な設置を行い、エンジンを良好な運転状態に維持することが可能となる。
[図版：図152]

燃料系統の設置方法

[図版：図153―Hall-Scott A-5型125馬力航空機用エンジンの平面図（設置寸法表示）]

本機器に最適なガソリンの仕様は以下の通りである：
比重 58～62度ボーメ A 初期沸点―リッチモンド法―102度ファーレンハイト 硫黄分 0.014%
熱量測定爆弾試験結果 20610 Btu/ポンド
ガソリンタンクがキャブレターより低い位置に配置される場合、ガソリンをキャブレターへ圧送するために手動ポンプを使用する必要がある。エンジン始動後は、エンジン搭載の小型補助空気ポンプによって十分な圧力が維持される。A-7a型およびA-5a型エンジンには新型の補助空気ポンプが標準装備されている。このポンプは定期的に注油し、バルブとシートの間に砂や異物が入り込まないよう注意する必要がある。各エンジンには空気逃し弁が標準装備されている。この弁はガソリンタンクにねじ込み式で取り付けられ、必要な圧力を維持するように適切に調整する必要がある。これは上部のラチェットを上下に回すことで調整できる。航空機に2つのタンクを使用する場合、それぞれに1つずつ設置しなければならない。すべての空気ポンプ配管は定期的に点検し、確実に密閉されていることを確認する必要がある。これらの配管には逆止弁を設置しなければならない。場合によっては、ガソリンタンクがエンジン上部に配置され、重力によってキャブレターへ自然落下する方式が採用されることもある。この方式を使用する場合、ガソリンタンクの最低部からキャブレターのフロート室上部まで2フィート以上の落差が必要である。この高さであっても、高速走行時にキャブレターに適切なガソリン量を維持するには不十分な場合がある。ガソリンの適切な供給を確保するため、すべてのタンクには空気圧を使用することが推奨される。空気圧を使用しない重力供給方式を採用する場合は、タンク内の空気循環を可能にするための通気口を設ける必要がある。重力供給タンクを使用し、低速走行時にエンジンが問題なく動作する場合でも、
各エンジンごとに1本ずつ取り付ける。これらはガソリンタンクにねじ込み、
必要な圧力を維持できるよう適切に調整しなければならない。これは上部のラチェットを
上下に回すことによって行う。航空機に2つのタンクを使用する場合、それぞれに1本ずつ
取り付ける必要がある。すべての空気ポンプ用配管は、漏れがないか定期的に
入念に点検しなければならない。これらの配管には逆止弁を必ず設置すること。
場合によっては、ガソリンタンクをエンジン上部に配置し、重力によって
キャブレターへ自然落下させる方式を採用することもある。この方式を採用する場合、
ガソリンタンクの最下部からキャブレターのフロート室上部まで、少なくとも2フィート
（約60cm）の落差を確保する必要がある。この高さであっても、高速走行時に
キャブレターに適切なガソリン量を供給するには不十分な場合がある。ガソリンの
適切な供給を確保するため、すべてのタンクには空気圧システムの導入を推奨する。
空気圧を使用しない重力供給方式を採用する場合は、タンク内に空気の循環を
確保するための通気口を設けること。重力供給タンクを使用し、低速走行時には
問題なく動作するものの、高速走行時にエンジンが停止する場合、その原因はほぼ
間違いなく、タンクとキャブレターの高低差が不十分であるためである。この場合、
タンクを持ち上げるか、空気圧システムを導入する必要がある。

[図154：ホール・スコット社製A-5型125馬力6気筒エンジンの3/4正面図。
片側のサイドラジエーターを取り外し、標準機首部への搭載状態を示す]

[図155：ホール・スコット社製A-5型125馬力エンジンの適切な搭載状態を示す
圧力供給式燃料供給システムの図解]

点火スイッチ
各エンジンには2個の「ディキシー」型点火スイッチが付属する。これらのスイッチは
いずれもパイロットシートに設置し、1個は右舷側マグネトを、もう1個は左舷側マグネトを
制御するものとする。どちらか一方を短絡させることで、両マグネトとそれぞれの
スパークプラグが正常に作動しているかどうかを迅速に確認できる。ただし、
特別な延長部や突出した長い先端部を持つスパークプラグは使用しないよう注意すること。
最も良好な性能を発揮するのは、極めて小型で先端が短いタイプのプラグである。
水系統
水温計はプロペラに最も近いシリンダーから直接伸びる水管に設置すること
（上記の図を参照）。この水温計をラジエーターキャップに取り付ける方法では、
必ずしも満足のいく結果が得られない場合がある。特にラジエーター内の水が
減少した状態では、この方法では水温計の球部が水温計本体に触れないため、
正確な測定が困難になる。通常走行時の水温は華氏150度（約65.5℃）を超えない
ようにすること。ただし、上昇試験時には華氏160度（約71.1℃）までの温度上昇は
エンジンに悪影響を及ぼさない。エンジンが過熱状態になった場合、水温計は
華氏180度（約82.2℃）以上を示す。この場合は直ちにエンジンを停止すること。
過熱の主な原因としては、点火時期の遅れ、シリンダー内の過剰なカーボン堆積、
潤滑不足、バルブタイミングの不適正、水不足、あるいは水系統の何らかの詰まりに
よって水の自由な循環が妨げられることなどが挙げられる。

過熱状態が続くとエンジンがノッキングを起こし、場合によっては重大な損傷を
引き起こす可能性がある。

吸気管は薄肉のチューブ製とし、互いに1/4インチから1/8インチの間隔を空けて
配置すること。こうすることで、ホースを2本まとめて装着した場合でも、
空気が吸い込まれるのを防ぐことができる。これは特に長いゴムホースを使用した場合に
過熱の原因となることが多い。ラジエーターは定期的に徹底的に洗浄・清掃すること。
ラジエーターが汚れていると過熱の原因となる場合がある。

ラジエーターに水を補給する際は、水ポンプ上部のプラグを取り外し、水が
流れ出るまで待つことが非常に重要である。これにより、循環系統内に空気の
滞留が生じるのを防ぎ、エンジンの過熱を防止するだけでなく、重大な損傷を
防ぐことができる。すべての水ポンプ用ホースと接続部は、機体にエンジンを
適切に取り付けた後、しっかりとテープ巻きとシェラック処理を施すこと。
エンジン取り付け時には、水ポンプの吸気端鋳型よりも内径が小さいホース接続部を
絶対に使用しないよう細心の注意を払うこと。A-7型およびA-5型エンジンには
内径1インチ1/4のホースを、A-7a型およびA-5a型エンジンには内径1インチ3/4以上の
ホースまたはチューブを使用すること。さらに重要なのは、ポンプからラジエーター、
シリンダー水出口からラジエーターへの導管に、鋭角な曲がりのない軽量な
紡績チューブを使用することである。つまり、エンジン内の水循環は可能な限り
妨げられないようにしなければならない。エンジン始動時に空気が吸い込まれる
ような軽微なホースは絶対に使用してはならない。システム全体の水を完全に
排出するには、水ポンプの最下部にあるドレンコックを開くこと。

エンジン始動前の準備
ガソリンタンクへの給油は必ず清潔なフィルターを通して行うこと。このフィルターは、
ガソリン中に含まれるすべての水分やその他の不純物を捕捉するものでなければならない。
クランクケース下部に少なくとも3ガロンの新品オイルを注ぐこと。ロッカーアームには
すべて、ロッカーアームハウジングキャップ上のオイル注入口からオイルを
十分に塗布すること。ラジエーターは上部から1インチ以内の水位を保つこと。

すべての部品にオイルを塗布し、タンクへの給油が完了したら、エンジン始動前に
以下の点を必ず確認すること：クランクシャフトフランジがシャフトにしっかりと
固定されているか確認すること。プロペラボルトが適切に締め付けられ、均等に
引き上げられているか確認すること。プロペラボルトにワイヤーが巻かれているか確認すること。
プロペラの真円度が1/8インチ（約3mm）以内に保たれているか確認すること。

毎日エンジンを使用する場合、マグネトは4日ごとにオイルを注油すること。
毎月、すべてのシリンダー固定ナットを点検し、適切に締め付けられているか確認すること。
（必ずナットを再切削加工すること）

マグネトが確実に固定され、ワイヤーが巻かれているか確認すること。
マグネトケーブルの状態が良好か確認すること。

ロッカーアームのタペットが、バルブがシート位置にある状態でバルブステムから
0.020インチ（約0.5mm）のクリアランスを保っているか確認すること。

タペットクランプネジがしっかりと締め付けられ、コッターピンで固定されているか確認すること。

すべてのガソリン、オイル、水用配管および接続部が完全な状態であることを確認すること。

ガソリン配管の空気圧に漏れがないかテストすること。
ガソリンタンクに少なくとも3ポンドの空気圧を注入すること。

上記の手順がすべて適切に行われていることを確認したら、プロペラを回転させて
シリンダーの圧縮試験を実施すること。

「両マグネトを必ず短絡させることを忘れないように」

圧縮解放機構およびプライミングコックに漏れがないことを必ず確認すること。
エンジンを日常的に使用する場合、4日ごとにマグネトーにオイルを注油すること。
毎月、すべてのシリンダー固定ナットの締め付け状態を確認すること（必ずナットの再切削を行うこと）。
マグネトーがしっかりと固定され、配線が適切に行われているか確認すること。
マグネトーケーブルの状態が良好か確認すること。
ロッカーアームのタペットが、バルブがシート位置にある状態でバルブステムから0.020インチのクリアランスを保っているか確認すること。
タペットクランプネジがしっかりと締め付けられ、コッター止めされているか確認すること。
ガソリン、オイル、水の配管および接続部がすべて完璧な状態か確認すること。
ガソリン配管の空気圧ラインに漏れがないか検査すること。
ガソリンタンクに最低3ポンドの空気圧を注入すること。
上記の手順をすべて確認した後、プロペラを回転させてシリンダーの圧縮テストを実施すること。
「必ず両マグネトーの短絡処理を行うこと」

圧縮解放バルブおよびプライミングコックに漏れがないか確認すること。
漏れがある場合は直ちに新品と交換すること。漏れがあると早期点火の原因となる可能性がある。
プライミングコックを開き、各コックに少量のガソリンを注入すること。
コックを閉じること。
圧縮解放バルブを開くこと。
スロットルをわずかに開くこと。
ベルリン製マグネトーを使用する場合、3/4回転まで進角させること。
上記の手順をすべて慎重に実行した場合、エンジンは始動準備が整った状態となる。
エンジンを始動する際（始動クランクを使用する場合もプロペラを回す場合も）、速やかに圧縮行程に移行させることが極めて重要である。
始動直後、直ちに圧縮解放バルブを閉じること。
エンジンが作動している間、マグネトーを進角させること。
エンジンが暖まった後、片方のマグネトーを短絡させ、次にもう片方を短絡させて、両マグネトーとスパークプラグが正常に作動しているか確認すること。異常がある場合は、点火不良を起こしているプラグを特定して清掃すること。キャブレターのジェットが詰まっている可能性もあるため、この場合は鋭利な工具で清掃しようとしないこと。このような作業を行えば、ジェットの開口部形状が変化し、調整が狂う恐れがある。ジェットとノズルは空気または蒸気で洗浄すること。
カーボンの付着により動きが鈍くなったり固着した吸気弁または排気弁は、トラブルの原因となる可能性がある。直ちに軽油または灯油を少量塗布し、手でバルブを動かして自由に動作するように修理すること。バルブステムにはオイルに混ぜたグラファイトを塗布することを推奨する。これにより、固着や過度の摩耗を防止できる。

回転式およびラジアルシリンダーエンジンの取り付け方法
[図156：ノーム「モノスープペ」モーターのトラクター複葉機への取り付け方法を示す図。燃料、オイル、空気ラインに必要な配管に注意]
回転式エンジンを取り付ける際は、固定クランクシャフトを保持するために簡単な鋼製プレス部品（「スパイダー」）を装着する。エンジンが機体本体から明確に突出しているため、前部スパイダープレートの後方には、オイルポンプ、空気ポンプ、点火マグネトー、および燃料・オイルタンクなどの補助部品を取り付ける十分なスペースがある。図156に示すように、ノーム「モノスープペ」エンジンの取り付け方法と必要な配管レイアウトが示されている。図157および図158には他のノームエンジンの取り付け例が示されており、いずれも説明不要の明快な図となっている。アンザニ製10気筒固定式ラジアルエンジンを使用する場合のシンプルな取り付け方法を図159に示す。機体前部には、ロングロンにボルト止め可能な突出部を備えた頑丈なプレス鋼プレートが取り付けられている。クランクケースの2分割部分を固定するボルトは鋼プレートを貫通しており、エンジンを機体前部にしっかりと固定する。
[図157：ノーム回転式モーターへのプロペラ取り付け方法の2種類の例]
エンジントラブルの原因を特定するための実践的なヒント
[図158：ノーム回転式モーターを航空機機体部材に取り付ける方法]
エンジン構造に精通していない者が、行き当たりばったりの試行錯誤でトラブルの原因を特定することはほとんどない。原因を突き止め欠陥を修正するには、体系的な調査が必要である。本章では、最も一般的な動力装置のトラブルをいくつか挙げ、十分なアドバイスを提供することで、十分な知識を持たない者でも論理的な消去法によって原因を特定できるようにすることを目的としている。ガソリン自動車と航空機の両方の動力源となる内燃機関は、複数の異なるグループから構成されており、さらにそれぞれのグループは個別の構成部品で成り立っている。これらの各種装置は互いに密接に関連しており、いずれか一つの部品の不具合が動力装置全体の動作を妨げる可能性がある。補助グループの中には他よりも重要なものもあり、動力装置は補助グループの重要な部品の一部が故障した後でも一定時間は動作し続けることができる。ガソリンエンジン自体は完全な機構であるが、シリンダーに燃料を供給し、圧縮されたガスチャージに点火する手段がなければ動力を発生できないことが明らかである。このことから、点火システムとキャブレターシステムは、ピストン、コネクティングロッド、シリンダーと同様に、動力装置にとって不可欠な要素であることが理解できる。キャブレターまたは点火装置のいずれかが適切に機能しない場合、動力装置の異常な動作によって直ちにその不具合が明らかになる。
[図159：トラクター型航空機機体前部に固定されたアンザニ10気筒ラジアルエンジンの取り付け方法]
エンジンが継続的に動作するようにするためには、何らかの冷却システムによって過熱を防ぎ、燃料をシリンダーに供給し、シリンダー内で圧縮されたガスチャージに点火するための手段を供給することが必要である。
燃料を供給して摩擦を低減する必要がある。冷却・潤滑系統は、キャブレターや点火系統ほど重要ではない。なぜなら、冷却システムが故障したり潤滑油の供給が停止しても、エンジンは一定時間は動作し続けるからだ。ただし、冷却システムに不具合があれば数分以内に過熱状態に陥り、潤滑システムが故障すれば部品が固着してしまう。キャブレターや点火機構に異常があれば、エンジンの動作に即座に影響が現れるため容易に確認できるが、冷却・潤滑系統の不具合は気づきにくい場合が多い。

慎重なパイロットは、重要な飛行に出発する前に必ずエンジン機構を点検する。点検を入念に行い、緩んだ部品を確実に締め直せば、機構の構成部品が実際に破損したことによる異常な動作が発生することは稀である。自然劣化は徐々に進行するため、部品の摩耗が始まった時点で十分な警告が与えられ、適切な修理を迅速に行うことで重大な故障を防ぐことができる。

典型的なエンジン停止事例の分析
各種補助システムにおいて故障が発生し得るポイントを説明する前に、典型的なエンジン故障事例を想定し、論理的な手順に従って系統的に故障箇所を特定する方法を示すことが有効である。いかなるエンジン故障においても、まず点火系統・エンジン圧縮・キャブレターの各系統を最初に点検すべきである。点火系統が正常に作動している場合、すべてのシリンダーの圧縮量を測定し、これが適正であれば次にキャブレター系統の点検を行う。点火系統が適切に作動しており、プロペラを回転させた際にシリンダーに強い抵抗が感じられる場合（これは良好な圧縮を示している）、この場合はキャブレターに不具合がある可能性が考えられる。

[図160：トーマス社製135馬力航空機用エンジンの側面立面図 – 主要寸法を表示]

キャブレターに異常が見られない場合、原因は点火タイミングのずれにある可能性がある。この現象は、マグネトのタイミングギアやカップリングがアーマチュアシャフトにテーパーとナットで固定されている場合に起こり得る。その他の原因としては、吸気マニホールドの破損や穴あき、排気バルブのステム破損・曲がり、カムの破損・緩み、あるいはカムシャフト駆動系の不具合（エンジンシャフトやカムシャフトギアの歯の摩耗、またはギアのキーや固定部品の破損によるシャフトからの独立回転など）が考えられる。ガソリン供給パイプの詰まりや破損、燃料供給の枯渇、あるいはガソリンラインの遮断コックが誤って閉じている場合もある。ガソリンフィルターが汚れや水で目詰まりし、燃料の通過を妨げている可能性もある。
[図161：トーマス＝モース社製135馬力航空機用エンジンの正面立面図 – 主要寸法を表示]

上記の不具合項目（ガソリン供給系の故障を除く）は極めて稀であり、燃料容器に燃料が確認でき、ガソリンパイプラインがキャブレターまで正常に接続されている場合、蒸発装置に不具合があると判断してよい。混合室からガソリンが継続的に漏れている場合、キャブレターが「フラッディング」状態にあると言える。この状態は、遮断ニードルの密着不良、あるいは穴の開いた中空金属フロートやガソリンを吸収したコルク製フロートが原因である可能性がある。また、フロート室にガソリンが十分に供給されていない場合もこの現象が起こり得る。フロートニードルバルブで制御される通路が詰まりを起こしていたり、フロートの調整が著しくずれている場合も同様の事態が発生する。キャブレターを点検した際にガソリン液面が適正位置にあるように見える場合、ガソリンタンクからの糸くずや塵、微細なスケール、あるいは錆の粒子が混合室のジェット孔を塞いでいる可能性を疑うべきである。

点火系統とキャブレターが正常に作動しているにもかかわらず、手動クランクで複数のシリンダーに圧縮が確認できない場合、それはバルブシステムに何らかの不具合があることを意味する。多気筒エンジンで全シリンダーに圧縮不良が見られる場合、これは極めて稀なケースとして、バルブタイミングの不一致が原因である可能性がある。これは、カムシャフトやクランクシャフト上のギアがキーやピンの破損により位置がずれ、ギアが半回転分回転した後に破損した端部で噛み合って固定され、カムシャフトは回転するがバルブが不適切なタイミングで開く状態になることで発生する。特定の1気筒のみに不具合があり、他のシリンダーは正常に圧縮している場合、その気筒の内部または外部に何らかの欠陥がある可能性がある。外部部品の点検は容易であるため、以下の点を確認する必要がある：バルブの破損、バルブシートの歪み、
混合室におけるジェット流の状態について

点火系統とキャブレターに異常がなく、手動クランクで1気筒以上の圧縮が確認できない場合、これはバルブ機構に何らかの不具合があることを示している。多気筒エンジンで全気筒に圧縮不良が見られる場合、その原因として考えられるのはバルブタイミングの不適切な調整である。これは、カムシャフトまたはクランクシャフト上のギアがキーやピンの破損により位置ずれを起こし、ギアが半回転ほど回転した後に破損した先端部で固定され、カムシャフトは回転するがバルブが不適切なタイミングで開くという現象を引き起こす可能性がある。もし特定の1気筒のみに不具合があり、他の気筒には正常な圧縮が見られる場合、その原因はその気筒の内部または外部にある欠陥に起因すると考えられる。外部部品の点検は容易であるため、以下の点を確認する必要がある：破損したバルブ、変形したバルブヘッド、破損したバルブスプリング、バルブステムの固着または曲がり、バルブシート下の異物、バルブチャンバーキャップやスパークプラグガスケットからの漏れなどである。また、不良なプライミングコック、稀に発生するシリンダーヘッドの亀裂、スパークプラグ絶縁体の亀裂による漏れ、バルブプランジャーのガイドへの固着、調整ネジの緩みによるバルブステム先端とプランジャー上部のクリアランス不足（これによりバルブが適切に着座しない状態）なども考えられる。圧縮不良の原因がエンジン内部にある場合、ピストンヘッドの亀裂（稀に発生する）、ピストンリングの破損、リングの溝が一直線になっている状態、リングの弾力性喪失またはピストン溝内での固着、あるいは緩んだリストピンや不適切な潤滑によるピストンとシリンダー壁の深刻な傷などが考えられる。エンジンが別体ヘッドタイプの場合、シリンダーと燃焼室間のガスケットやパッキングに漏れが生じ、水がシリンダー内に侵入したり、圧縮が外部に漏れ出したりする可能性がある。
[図162：スチュワート航空機用エンジンの正面および側面立面図。主要寸法を明記することで設置作業を容易にする]

点火系統の故障を引き起こす要因

もし最初のエンジンテストで圧縮状態が正常であり、重大な機械的欠陥がなく、キャブレターに十分なガソリンが供給されていることが確認されていた場合、これは点火系統が正常に機能していないことを示している。バッテリーを使用する場合、まず最初の手順としてシリンダーからスパークプラグを取り外し、手動クランクでエンジンを始動させながらシステムをテストする。すべてのプラグでスパークが確認できない場合、これはバッテリーからの主電流リード線の断線、接地接続の不良、バッテリー端子の緩み、あるいはコネクタの破損が原因である可能性が高い。これらの条件がすべて否定される場合、バッテリーがもはや電流を供給できない状態にあると判断してよい。航空機用エンジンでは一般的にマグネトー点火が使用されるが、特に現在実験段階にある電動セルフスターターを装備したエンジンでは、バッテリー点火の開発が進められている。スパークプラグは絶縁体の亀裂やカーボン、電極周辺のオイル堆積物によって短絡する可能性がある。また、二次配線が断線しているか、あるいは絶縁不良により電流が機体やエンジンの金属部分に接地している場合もある。スパークプラグの電極間隔が広すぎると、圧縮ガスの抵抗を克服するスパークが発生しないことがある。プラグをシリンダーに装着した状態でも、空気間隙を飛び越えるスパークが起こらない場合がある。

現在一般的に使用されているマグネトー点火システムにおいて、プラグの接点間でスパークが発生し、その装置またはマグネトーからの配線が正常な状態であるにもかかわらず、点火不良が発生する場合、これはおそらくマグネトーのタイミングがずれていることが原因である。これは駆動ギアがアーマチュアシャフトまたはクランクシャフト上で緩んでいる場合に起こり得るが、このようなケースは稀である。プラグでスパークが発生しない場合、二次配線が断線している可能性、接地線がスイッチに到達する前に車体の金属部分に接触している可能性、カーボン集電ブラシが破損しているか接触不良を起こしている可能性、開閉装置の接点調整が不適切である可能性、配線が誤った端子に接続されている可能性、ディストリビューター内に金属粒子、カーボン、埃、オイルの堆積物が存在する可能性、ディストリビューター接点の摩耗により適切な接触が得られない可能性、あるいは二次巻線の焼損やコンデンサの損傷といったより深刻な故障が発生している可能性がある。

エンジンが断続的に動作する場合、すなわち始動して数回転しか回らない場合、前述の条件以外に、以下の要因による不具合が考えられる：潤滑油不足や冷却不足による部品の固着、クランクケース内の過剰なオイルによるクランク数回回転後のシリンダーの汚れ、点火系統やキャブレターシステムにおける容易に修正可能な故障などである。点火系統グループには数多くの不具合要因が存在し、「スキップ」現象や不規則な動作を引き起こす可能性がある。以下の点をまず確認すべきである：消耗した乾電池や放電した蓄電器による電流源の弱体化、マグネトーの磁石強度不足、あるいはマグネトーの接点不良、マグネトーディストリビューター内の汚れまたは集電ブラシの接触不良。スパークプラグの絶縁体が汚れているか亀裂が入っている場合、短絡を引き起こす可能性があり、これは慎重な点検によってのみ検出できる。プラグを点検する際には、以下の点も確認する必要がある：電極間の過度の隙間、接点が近すぎる状態、中央電極の緩み、あるいはプラグ本体の接点の緩み、電極間または絶縁体表面の煤やオイル粒子、絶縁体の亀裂、絶縁体外側のオイルや水の付着など。コンデンサ内の短絡や誘導コイルまたはマグネトーの内部配線の短絡は、幸いなことに一般的ではないが、これらの装置が製造された工場以外での修理はほとんど不可能である。
点火系統に不具合がある場合、エンジンが突然停止する原因としては、通常、配線の断線や接触不良が最も考えられる。この場合、端子部の配線を点検することで容易に原因を特定できる。点火タイミングの不規則な変動や失火の原因を特定するのはより困難で、考えられるあらゆる不具合条件を一つ一つ確認していく必要がある。
燃料系統における一般的な不具合

燃料供給の不具合は、しばしば失火や点火タイミングの不規則な変動を引き起こす。燃料系統の構成部品に生じる一般的な故障とその効果的な点検方法は以下の通りである：まず、キャブレターから燃料供給管を外し、タンクからガソリンが自由に流れるか確認する。もし配管からの流量がオリフィスの全開時に比べて少ない場合、配管内部に汚れが詰まっているか、フィルターのストレーナースクリーンに錆やスケール、繊維状の異物が堆積している可能性がある。また、燃料遮断バルブが完全にあるいは部分的に閉じている場合もある。
重力供給方式の場合、タンク内に空気が滞留している可能性があり、圧力供給方式の場合はタンクに漏れが生じて圧力を保持できていない場合がある。この場合、圧力保持用のチェックバルブに不具合があるか、圧力空気をタンクに供給する配管が詰まっていることが考えられる。
配管からガソリンが安定して流れている場合、キャブレター自体の点検が必要である。フロート室に汚れや水が混入している可能性があり、これがフロート室と噴霧ノズル間の通路を狭めている場合がある。また、ノズル内部に異物が侵入して微細な穴を塞いでいる可能性もある。フロートがガイドに固着している場合や、ボウル内のガソリン流入量を調整するニードルバルブがシートに固着している場合も同様の現象が起こる。これらの状態はいずれもガソリン供給量を減少させ、エンジンに十分な燃料が供給されなくなる原因となる。空気バルブのスプリングが弱っているか、空気バルブ自体が破損している可能性もある。ガソリン調整用ニードルバルブが緩んで調整位置からずれているか、空気バルブのスプリング調整用ナットがステムに適切に固定されておらず、調整が保持されない場合もある。これらの指示は、空気バルブと混合気調整機構を備えたキャブレターにのみ適用され、航空機用としては稀なケースである。空気はマニホールドの多孔質鋳造部や積層成形部の接合部から漏れる可能性があり、混合気を希釈する。空気取り入れ口のダストスクリーンが汚れや繊維状の異物で目詰まりしていると、十分な空気が通過できなくなる。ガソリンに水や沈殿物が混入している場合、燃料供給量が変動するため、エンジンは失火しやすくなる。
キャブレターの調整が適切に行われておらず、混合気が濃すぎる場合、排気管から黒煙が大量に排出される。これは混合気にガソリンが過剰に含まれている明確な兆候であり、この場合は調整ニードルバルブを締め付けることでガソリン供給量を減らす必要がある。また、燃料レベルが適正範囲内にあることを確認するか、調整機構のない噴霧ノズルを使用するタイプの場合は、適切なノズルに交換することも有効である。
バタフライ式スロットルが完全に閉じていることを確認するため、アイドリング時の閉位置を調整するストップスクリューを十分に締め付けておくことが重要である。アイドリング中は常にバタフライがこのストップスクリューにしっかりと接触している状態を保つようにする。もしバタフライの位置調整後に特定の3気筒が不規則な燃焼を示す場合、さらに調整ニードルバルブで微調整が必要になることがある。このバルブを緩めると混合気が薄くなり、締め付けるとアイドリング用ジェットへの空気供給が減少して混合気が濃くなる。片側の調整が適切に完了したら、反対側の3気筒についても同様に調整を行う。つまり、各気筒グループを個別に、ほぼ同等のアイドリング回転数に調整する必要がある。

メインジェットと補正ジェットは、アイドリング時のエンジン回転数にほとんど影響を与えないことを覚えておくべきである。アイドリング時の混合気は、調整ニードルバルブによって決定された開口部から直接キャブレターバレル内に流入し、各バタフライの縁にある小さな穴（プライミングホール）を通って供給される。この穴はアイドリング時のみ有効に機能し、それ以上の回転数領域では吸気はメインジェットと補正ジェットによって制御され、スロットル全開時のエンジン出力が決定される。
潤滑系統の不具合について

点火系統やキャブレター系統の不具合は通常、出力低下や失火などのエンジン動作不良として現れるが、潤滑系統や冷却系統の不具合は通常、過熱、エンジン性能の低下、あるいは異常な騒音として顕著に現れる。過熱の原因は、冷却不足やオイル供給不足だけでなく、キャブレターの調整不良によっても引き起こされることがある。潤滑系統が正常に機能していない場合、エンジン各部の摩擦によって熱が発生する。冷却システムが適切に機能している場合（ラジエーター内の冷却水の状態から確認できる）、かつキャブレター系統にも異常が見られない場合、過熱の原因は潤滑系統の不具合である可能性が高い。

潤滑不良を引き起こす最も一般的な要因は以下の通りである：
・エンジンクランクケースまたはオイルパン内のオイル量が不足
・オイルパイプの破損または詰まり
・フィルタースクリーンに繊維くずや異物が堆積
・オイルポンプの故障
・オイルポンプ駆動機構の不具合

機械式オイル供給装置の吸入弁または排出弁の故障、あるいはポンプの摩耗によってもオイル供給量が減少することがある。重要なベアリング部へのオイル通路やパイプが詰まると、潤滑油が作動面に到達できなくなり、トラブルの原因となる。潤滑不良による問題の多くは、高品質の潤滑油を使用することで予防可能である。たとえ潤滑系統のすべての部品が正常に作動していたとしても、品質の低いオイルを使用すると摩擦が生じ、過熱の原因となる。
冷却系統の不具合について

冷却系統は非常にシンプルな構造であり、原則としてラジエーターに清潔な水が満たされ、水の循環が妨げられていなければトラブルは発生しにくい。過熱の原因が冷却系統の不具合である場合、最も一般的な問題は水の循環が妨げられることである。ラジエーターが詰まりを起こしていたり、ウォータージャケット内の配管に錆や沈殿物が詰まっていたりすると、水の循環速度が低下し、これはウォーターポンプ自体やその駆動機構が故障した場合も同様である。ウォータージャケット内や配管、ラジエーター通路にスケールや沈殿物が存在すると、空気に触れる金属部分の熱伝導率が低下し、スケールがない場合に比べて水の冷却効率が大幅に低下する。

エンジンのラジエーターとウォーターマニホールド間の柔軟な接続に使用されるゴムホースは、内部が劣化してゴム片が垂れ下がり、通路面積を減少させることがある。ポンプ軸受に取り付けられているグリースカップから漏れたグリースが水系統に侵入し、ゴムホースの内壁を腐食させることがあり、これにより部分的に分解したゴムが垂れ下がり、通路を狭める原因となる。冷却系統は、カルシウム塩化物を含む不凍液を使用した後に過熱しやすくなる。これはラジエーター通路やウォータージャケット内に塩の結晶が形成されるためであり、これらの結晶は適切な化学的処理によってのみ溶解可能か、あるいは構造的に除去可能な場合に限られる。

過熱は、燃料系統の何らかの不具合によって混合気が濃すぎたり薄すぎたりすることも原因となる。過剰なガソリンが供給される可能性があるのは、以下の条件が該当する場合である：噴霧ノズルまたはスタンドパイプのボアが大きすぎる、補助空気弁のスプリングが強すぎる、ガソリンレベルが高すぎる、調整バルブが緩んでいる、燃料を吸収したコルク製フロート、穴の開いた金属板製フロート、フロート制御式シャットオフバルブの下の異物、または空気スクリーンの詰まりによる空気供給不足。圧力供給方式を採用している場合、タンク内の圧力が高すぎる、あるいはフロートボウル内のシャットオフ機構を作動させるフロート制御機構に不具合がある可能性がある。
冷却システムは、凍結防止剤として塩化カルシウムを含む溶液を使用した後、過熱しやすくなる。これはラジエーター通路やウォータージャケット内に塩の結晶が形成されるためで、これらの結晶は適切な化学薬品によって溶解させるか、構造上可能な場合は削り取る必要がある。

過熱の原因としては、燃料系統における何らかの不具合により、混合気が濃すぎたり薄すぎたりすることが挙げられる。過剰なガソリンが供給される要因としては、以下の条件が考えられる：噴霧ノズルまたはスタンドパイプのボアが大きすぎる、補助空気弁のスプリングが強すぎる、ガソリンレベルが高すぎる、調節弁が緩んでいる、燃料を吸収したコルク製フロート、穴の開いた金属板製フロート、フロート制御式遮断弁の下の汚れ、あるいはエアスクリーンの目詰まりによる空気供給不足などである。圧力供給方式を採用している場合、タンク内の圧力が高すぎるか、あるいはフロートボウル内の遮断弁を作動させるフロート制御機構の反応が遅すぎる可能性がある。
四行程機関のエンジンについて述べており、本書で示されている一般的な注意事項は、部品の形状が大きく異なっていても、すべての炭化水素系エンジンに同様に適用できる。本書に収録された多数の部品断面図では、主要な構成要素を明確に示しているため、容易に識別可能である。発生し得る各種の不具合は参照しやすい形式で一覧表にまとめられており、各不具合状態は影響を受けた部品の項目に記載され、さらに主要なトラブルの原因となる副次的な不具合条件が見出しとして付記されている。各個別のトラブルを示す特徴的な症状も明示されており、これらを的確に認識できるよう配慮されている。

不具合部品や状態を修復するための対策についても簡潔に言及しておく。このような一覧表はあくまで参考資料として作成されたものであり、ガスエンジンの運転において実際に発生し得る既知の不具合をほぼ網羅したものである。ここで列挙されている不具合の多くは一般的に見られるものであるため注意が必要だが、これらが同時に全てのエンジンで発生することはなく、存在する不具合については系統的な調査が必要となる。

この一覧表を効果的に活用するためには、主要なトラブルを容易に認識できる知識が不可欠である。例えば、動力装置が騒音を発する場合は「騒音発生」の項目を参照すべきであり、出力不足が見られる場合は「出力低下」の項目にその原因が必ず記載されているものとする。ここで想定されているのは、トラブルが動力装置またはその構成部品に起因する場合であり、点火装置、燃料供給装置、潤滑装置、冷却装置などの補助システムに原因がある場合ではない。初心者や学習者であれば、本書の各章に詳細かつ明確に図示された航空機用エンジンの機構図を参照することで、一般的な航空用エンジンの部品を容易に識別できるだろう。

出力低下と過熱現象
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影響を受ける部品 | 不具合の性質 | 症状と影響 | 対策方法
| | 影響 |
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給水管継手 | 緩み | 水の損失、加熱不足 | ボルトの締め直し、ガスケットの交換
スパークプラグ | ネジ部からの漏れ | 出力低下 | 絶縁体の劣化がある場合：ネジを締め付け直す
パッキング | ガス漏れ | ガスの漏れによるシューという音 | 欠陥がある場合：ネジをさらに締め付ける
圧縮解放コック | 継手部からの漏れ | 笛のような音またはシューという音 | 継手を研磨して新しい座面に合わせる
燃焼室 | ネジ部からの漏れ | 圧縮低下、予爆発 | 溶接で充填して修復
バルブ室蓋 | ネジ部からの漏れ | 圧縮低下 | 取り外してパイプコンパウンドをネジ部に塗布し交換する
バルブヘッド | 歪み、傷または溝 | 圧縮低下 | 旋盤で真円に修正
バルブシート | 歪みまたは凹み | 圧縮低下 | カーボンで覆われている | スケールを除去し、研磨または溶解して除去
バルブステム | スケールで覆われている | 曲げ変形、ガイドへの固着 | 研磨布で清掃し、灯油で自由に動くようにする
バルブガイド | 焦げ付きまたは粗面化 | バルブが固着する可能性 | 穴を清掃し、バルブを研磨して座面に合わせる
バルブスプリング | 弱化または破損 | バルブが閉じない |
バルブ操作プランジャー | ガイド内での緩み | バルブ動作不良 | 新しい部品と交換
バルブステムガイド | 焦げ付きまたは粗面化 | バルブが固着する可能性 | 穴を清掃し、ネジを締め付け直す
バルブスプリング | 弱化または破損 | バルブが閉じない |
バルブ操作プランジャー | ガイド内での緩み | バルブ動作不良 | 新しい部品と交換
バルブステム | ガイド内での固着 | 圧縮低下 | 灯油で清掃し、まっすぐにする
| ガイド内での固着 | 圧縮低下 | ケトンで自由に動くようにする
バルブステムガイド | 焦げ付きまたは粗面化 | バルブ動作が不規則 | ネジをさらに締め付ける
バルブスプリング | 弱化または破損 | バルブが閉じない |
バルブ操作プランジャー | バルブステムとのクリアランス過多 | リフト不足 | ネジを締め付け直して調整
バルブリフト調整ネジ |ネジ山の損傷 | バルブ動作不良 | 新品と交換
バルブリフトカム | カム形状の摩耗 | バルブリフト不足 | 新品と交換
バルブリフトカム | シャフトからの緩み | バルブリフト不足 | ピンまたはキーを交換し、適切なタイミングで開くように調整

カムシャフト |スプリングの緩みまたはねじれ | バルブタイミングのずれ | 矯正する
カムシャフトブッシュ | 摩耗 | バルブリフト不足 | 交換する
カムシャフト駆動ギア | シャフトからの緩み | バルブ動作の不規則 | 確実に固定する
カム駆動ギア | 歯の摩耗または破損 | バルブ動作不良 | 新品と交換

バルブ固定部 | 摩耗または破損 | バルブタイミングのずれ | 新品と交換

シリンダー壁 | 傷あり（ガス漏れの原因） | 圧縮不良 | ボアを研削する
潤滑不良による摩擦 | 過熱 | 給油システムを修理する

ピストン | シリンダー内で固着 | 過熱による圧縮不良 | 余分な金属を研磨して除去
シリンダー壁 | 傷あり・変形 | 圧縮不良 | 新品と交換

ピストンリング | スプリング力の低下 | 圧縮力不足 | 溝内で緩んでいる場合 | リングを打音調整または交換 | 新しいリングを装着し、溝を滑らかに研削する
溝の傷・摩耗・破損 | ガス漏れによる圧縮力低下 | 溝の間隔を調整 | 溝を分離する

溝内のカーボン堆積 | 過熱による摩擦 | 堆積物を除去 | 溝をやすりで削り、シリンダーボアに合わせて調整
リストピン | シリンダー内で緩んで傷あり | 圧縮力低下 | 確実に固定する
クランクシャフト | ジャーナル部の傷または粗面化 | 過熱による摩擦 | 滑らかに研磨する
クランクベアリング | 締め付けすぎ | 摩擦による過熱 | 自由に調整し、オイル穴を清掃してオイル溝を拡大する
メインベアリング | オイル供給不良 | ブラスの焼損 | オイル穴を清掃し、オイル溝を拡大する

オイルパン | オイル不足 | 過熱 | 供給量を補充する
潤滑油の品質不良 | 摩擦の原因 | 最良のオイルを使用し、洗浄する
| 汚れたオイル | | | ケトンで洗浄後、清浄なオイルを補充する

水通路 | 沈殿物やスケールで詰まり | 過熱 | 異物を溶解して除去する

ピストンヘッド | 亀裂（稀） | 圧縮力低下 | 予混合燃焼 | 自己融着溶接で補修 | 蓄積したカーボンを除去

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発電所の騒音運転について

| 影響を受ける部品 | 不具合の性質 | 特徴 | 対策方法
| | | 騒音 |
|——————|——————|——————|——————–

圧縮リリーフバルブ | 漏れ | シューという音 | 既出の対策を参照

スパークプラグ | 漏れ | シューという音 | 既出の対策を参照

バルブ室カバー | 漏れ | シューまたはヒューという音 | 既出の対策を参照

燃焼室 | カーボン堆積 | ノッキング音 | 既出の対策を参照

| | | |

吸気バルブシート | 既出の欠陥 | キャブレター内でのポップ音 | 既出の対策を参照

| | | キャブレター内での吹き返し |

——————+——————+——————+——————–

バルブヘッド | ステムからの緩み | カチッという音 | 既出の対策を参照

バルブステム | 摩耗または緩み | ガタつき音またはカチッという音 | 既出の対策を参照

バルブステムガイド | | | 既出の対策を参照

吸気バルブ | 閉弁が遅すぎる | キャブレター内での吹き返し | 既出の対策を参照

| 開弁が早すぎる | キャブレター内での吹き返し |

| | | |

バルブスプリング | 弱化または破損 | キャブレター内での吹き返し | 既出の対策を参照

| | | キャブレター内での吹き返し |

| | | |

シリンダー鋳物 | 保持ボルトが緩む | 金属的な鋭いノック音 | ボルトを締め付ける。ピストン上部の縁を滑らかに加工

——————+——————+——————+——————–

シリンダー壁 | 傷あり | シューという音 | 既出の対策を参照

バルブステム | 過剰なクリアランス | カチッという音と吹き返し | 既出の対策を参照

| クリアランス不足（吸気バルブ） | | キャブレター内での吹き返し |

| | | |

バルブ作動プランジャー | 緩み | ガタつき音またはカチッという音 | 既出の対策を参照

プランジャーガイド | | |

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タイミングギア | 固定部からの緩み | 金属的なノック音 | 既出の対策を参照

| 摩耗した歯 | ガタつき音またはグラインディング音 |

| | | |

シリンダーまたは | 潤滑油不足、または潤滑不良 | グラインディング音 | オイルシステムを修理
ピストン | 潤滑剤不足 | |

カム | シャフトからの緩み | 金属的なノック音 | 既出の対策を参照

| 摩耗した形状 | |

カムシャフトベアリング | 緩みまたは摩耗 | わずかなノック音 | 既出の対策を参照

| 固定部の緩み | カチッという音 |

| | | |

ピストン | シリンダー内での固着 | グラインディング音または鈍い音 | 既出の対策を参照

| 摩耗した楕円形形状 | シリンダー内での横方向の振動 |

| シリンダー内でのスラップ音 | |

| | | |

ピストンヘッド | カーボン堆積 | ノッキング音 | 既出の対策を参照

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ピストンリング | 不適切な潤滑 | キーキー音とシューという音 | 既出の対策を参照

| 漏れ | シリンダー内での固着 |

| | | |

リストピン | ピストン内での緩み | 鈍い金属的なノック音 | 新品部品と交換

| 摩耗 | |

コネクティングロッド | 上部ブッシュの摩耗 | 明確なノック音 | 調整または交換

| クランクピン部の摩耗 | ピストンの横方向の遊び |

| ピストン内での遊び | |

クランクベアリング | 緩み | 過剰なエンドプレイ | ベアリングを再装着

| 過剰なエンドプレイ | 断続的な金属的なノック音 | より長いブッシュを使用 |

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ピストンリング：
・油切れによる不具合
・キーキー音やヒューという異音
・過去に対処済み

シリンダー内の結合・固着：
・漏れやピストン内の固着
・グラインディング音

リストピン：
・ピストン内での緩み
・鈍い金属音
・新品部品と交換すること

コネクティングロッド：
・上部ブッシュ部の摩耗
・明確なノック音
・調整または交換が必要

クランクピン：
・クランクピン部の摩耗
・側方遊び
・ピストン内の遊び
・長いリストピンブッシュの使用

クランクベアリング：
・緩み
・過剰なエンドプレイ
・金属音
・ベアリングの再装着が必要

メインベアリング：
・緩み
・不適切な潤滑
・金属音
・ブラス部品をシャフトに近づけて調整
・オイル穴と溝の清掃が必要

コネクティングロッドボルト：
・緩み
・過度に締め付けられた状態
・隙間が狭すぎる
・遊びを増やすためにシムを挿入すること

メインベアリングボルト：
・緩み
・過度に締め付けられた状態

クランクシャフト：
・油切れによる不具合
・キーキー音
・過去に対処済み

エンジンベース：
・フレームからの緩み
・鋭い打音
・ボルトの締め付けが必要
フライホイール：
・クランクシャフトからの緩み
・非常に鋭いノック音
・保持ボルトの締め付けまたは新規キーの装着が必要

オイルパン：
・オイルレベルが低すぎる
・全ベアリングでの研磨音とキーキー音
・最良のシリンダーオイルで補充すること

バルブプランジャーリテンションストリップ：
・緩み
・カチッという音
・ナットの締め付けが必要
ファン：
・ブレードの緩み
・ブレードがクーラーに接触する音
・カチカチ音やガタつき
・締め付けまたは曲げ直しが必要

排気パイプ接合部：
・漏れ
・鋭いシューという音
・締め付けまたは新規ガスケットの使用が必要

クランクケースパッキング：
・漏れ
・吹き出すような音
・新規パッキングの使用
・ボルトの締め付けが必要

ウォーターパイプ：
・漏れ
・水の損失
・エンジンの過熱による打音
・過去に対処済み

ウォータージャケット：
・沈殿物による詰まり
・エンジン過熱によるノック音
・スケールを溶解し、水で洗浄すること
「スキップ」または不規則な動作について：

影響箇所：
・トラブルの性質
・症状と影響
・対策方法

圧縮リリーフコック：
・ネジ部またはスピゴット部の漏れ
・混合気が空気で希釈される
・より強く締め付けること
・スピゴットを研磨して座面に合わせること

スパークプラグ：
・ネジ部の漏れ
・混合気が空気で希釈される
・より強く締め付けること
・不良ガスケットの交換が必要
バルブヘッド：
・歪みまたは腐食
・混合気が空気で希釈される
・より強く締め付けること

バルブステム：
・ガイド部での固着
・不規則なバルブ動作
・以前の修理履歴あり

バルブシート：
・傷または歪み
・ガス漏れおよび混合気の希釈
・不良混合気と燃焼不良
・バルブ下のスケールや汚れの除去が必要

インダクションパイプ：
・接合部からの漏れ
・空気過多による混合気の希釈
・すべての漏れを修理すること

インレットバルブ：
・閉弁が遅すぎる
・キャブレターからの逆流
・タイミング調整が必要
排気バルブ：
・開弁が遅すぎる
・燃焼ガスの残留による混合気の希釈
・閉弁が早すぎる
・タイミング調整が必要

バルブステムガイド：
・曲がりまたはカーボン付着
・バルブの固着原因となる
・以前の修理履歴あり

インレットバルブステムガイド：
・摩耗またはステムの緩み
・吸気時のガス希釈
・ブッシュガイドの交換または新規部品の使用

バルブスプリング：
・弱化または破損
・不規則な動作
・新品スプリングへの交換が必要

バルブステム：
・長さ不足または過度の緩み
・バルブが完全に閉じない
・吸気側：0.009インチ、排気側：0.010インチの隙間調整が必要
クリアランス：
・過度の隙間
・バルブの閉弁遅延および開弁早期
・吸気側：0.009インチ、排気側：0.010インチの隙間調整が必要

バルブスプリングカラーキー：
・損傷または破損
・スプリングの解放原因となる
・交換が必要

カム：
・カムプロファイルの摩耗
・シャフトからの緩み
・タイミングがずれる
・バルブが正しく作動しない
・以前の修理履歴あり

カムシャフトベアリング：
・緩みまたは摩耗
・バルブタイミングが変化
・バルブリフトが減少
・交換が必要
カムシャフト：
・ねじれ
・タイミングがずれる
・以前の修理履歴あり

カム固定部：
・摩耗または破損
・バルブ動作が不規則
・新規部品への交換が必要

バルブ作動プランジャー：
・ガイド部での緩み
・バルブタイミングが変化
・新規部品への交換が必要

バルブプランジャーガイド：
・エンジンベース部での緩み
・バルブタイミングが変化
・確実に固定すること

タイミングギア：
・適切な噛み合わせなし
・シャフトからの緩み
・シャフトへの確実な固定が必要
ピストン：
・壁面の傷
・ガス漏れ
・可能であれば滑らかに研磨すること

ピストンヘッド：
・カーボン堆積
・早期点火の原因
・以前の修理履歴あり

・亀裂またはブローホール（稀）
・点火不良の原因

ピストンリング：
・スプリングなしまたは溝部での緩み
・吸気漏れによる吸引力低下
・以前の修理履歴あり

・摩耗または破損
・吸気漏れの原因

シリンダー壁面：
・リストピンによる傷
・オイル不足による吸気漏れ
・以前の修理履歴あり

・手首ピンによる傷
・吸気漏れの原因
・オイル不足による
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点火系統のみの不具合

・エンジンが始動しない、または始動が困難
・バッテリー端子の緩み
・マグネトー接地線の短絡
・マグネトーの故障（プラグに火花が飛ばない）
・スパークプラグ絶縁体の破損
・プラグ接点間のカーボン堆積またはオイル付着
・プラグ接点間が近すぎる、または離れすぎている
・プラグへのケーブル接続誤り
・二次ケーブルの短絡
・二次ケーブルの断線
・バッテリーの放電による弱化 }
・蓄電式バッテリーの放電 } バッテリー系統のみ
・タイマー接点の接触不良 }
・タイマー接点の汚れ }
・スイッチ接点の接触不良 }
・一次配線の断線または短絡 } バッテリーおよびコイル点火系統のみ
・バッテリーが金属容器に接地されている }
・バッテリーコネクタの破損または緩み }
・タイマー接点の調整不良 }
・誘導コイルの不具合 }
・点火タイミング不良（火花が遅すぎる/早すぎる）
・ブレーカーボックス内の白金接点の不具合（マグネトー）
・接点が分離しない
・接点形成スプリングの破損
・二次コレクターブラシ接点での接触不良
・白金接点の焼損またはピット状損傷
・接点ブレーカーベルクランクのクランクが固着
・ベルクランク内のファイバーブッシュの膨張
・常時接触状態にある短絡スプリング
・マグネトーケース内への汚れや水の侵入
・接点ブレーカー内のオイル
・オイルに濡れたブラシおよびコレクターリング
・ディストリビューター内にカーボン粒子が充満

・警告なしにエンジンが停止する
・マグネトーのカーボンブラシの断線
・リード線の断線
・接地線の断線
・バッテリー点火系統
・高電圧マグネトー端子への水の付着
・高温排気パイプによるメイン二次ケーブルの焼損
（トランスフォーマーコイル、マグネトーシステム）
・スパークプラグ接点間にカーボン粒子が挟まる
・接地線によるマグネトーの短絡
・駆動系の滑りによるマグネトーのタイミングずれ
・安全スパークギャップへの水またはオイルの侵入（多気筒マグネトー）
・マグネトー接点ブレーカーまたはタイマーがリタード位置に固着
・位置ずれ
・マグネトー接点ブレーカー内の摩耗したファイバーブロック
・接点ブレーカーベルクランク内の固着したファイバーブッシュ
・スパーク進角ロッドまたはワイヤーの断線
・接点ブレーカー部品の固着

・エンジンが不規則に動作する、または失火する
・配線または端子の緩み
・スパークプラグ絶縁体の破損
・スパークプラグ接点の煤付着またはオイル汚れ
・プラグ接点間の不適切なスパークギャップ
・二次ケーブルの漏れ
・早期に接地される一次配線
・バッテリーの放電（バッテリー点火系統のみ）
・タイマー接点の調整不良
・絶縁体内部の配線断線
・マグネトー内の緩んだ白金接点
・弱い接触スプリング
・コレクターブラシの破損
・マグネトーディストリビューターケースまたは接点ブレーカー内の汚れ
・マグネトー内の摩耗したファイバーブロックまたはカムプレート
・摩耗したカムまたはタイマー内の接触ロール（バッテリーシステムのみ）
・タイマー内の汚れたオイル
・固着したコイルバイブレーター
・コイルバイブレーター接点のピット状損傷
・オイルに濡れたマグネトー巻線
・マグネトーまたはコイル巻線の貫通損傷
・ディストリビューター接点セグメントの粗面化
・蓄電式バッテリー端子の硫酸化
・マグネトー内の弱った磁石
・マグネトー接点ブレーカー接点の接触不良

電気系統部品の不具合

電気系統の故障箇所をより簡単に特定するため、点火システムを構成する各装置の各種部品に生じ得る不具合を以下に概説する。現在ほとんどのエンジンで採用されているマグネトー点火のみの場合であれば、蓄電式バッテリーやタイマー、誘導コイルなどの項目については考慮不要である。バッテリー点火方式の開発が進んでいることから、これらのシステム部品と、広く使用されているマグネトーグループの両方を対象とすることが適切と判断した。どちらのシステムにおいても、スパークプラグ、配線、スイッチが必要となる。

スパークプラグ

・不具合内容 発生不具合 対策方法
・絶縁体のひび割れ プラグが作動しない 新しい絶縁体の交換
・絶縁体がオイルに濡れている シリンダーが失火する 清掃
・カーボン堆積 短絡したスパーク 除去
・絶縁体が緩んでいる シリンダーが失火する 締め付け
・ガスケットの破損 ガス漏れが発生する 新しいガスケットの装着
・シェル上の電極が緩んでいる シリンダーが失火する 締め付け
・絶縁体内のワイヤーが緩んでいる シリンダーが失火する 締め付け
・エアギャップが狭すぎる スパークが短絡する 正しく設定
・エアギャップが広すぎる スパークが飛ばない 接点を1/32インチ離して設定
・端子が緩んでいる シリンダーが失火する可能性がある 締め付け
・プラグがシリンダー内で緩んでいる ガス漏れが発生する 締め付け
・マイカ絶縁体がオイルに濡れている スパークが短絡する 交換

マグネトー

・不具合内容 発生不具合 対策方法
・ディストリビューター内の汚れたオイル エンジンが失火する 清掃
・ディストリビューター内の金属粉塵 エンジンが失火する 清掃
・ブラシが接触していない 電流が流れない 接触強化
スプリングの強化
・ディストリビューターセグメントの摩耗 エンジンが失火する 均等なベアリング保持
・集電ブラシの破損 エンジンが失火する 新しいブラシの装着
・分配ブラシの破損 エンジンが失火する 新しいブラシの装着
・オイルに濡れたコイル巻線 エンジンが失火する 清掃
・ポールピース上の磁石が緩んでいる エンジンが失火する ネジの締め付け
・整流子の接触不良 エンジンが失火する ベアリングの修理
・ベアリングの摩耗 騒音が発生する 交換
・磁石の磁力が弱い 弱いスパークが発生する 再充電
・接点ブレーカーポイントの接触面 エンジンが失火する 清掃
・接触面にピット（くぼみ）がある エンジンが失火する 清掃
・ブレーカーポイントの調整不良 エンジンが失火する リセット
・不良コイル巻線（稀） スパークが発生しない 交換
・コンデンサーの穴あき（稀） 弱いまたはスパークが発生しない 交換
・駆動ギアが緩んでいる 騒音が発生する 締め付け
・マグネトー整流子のタイミングずれ スパークが発生しない 再調整
・マグネトーがベースから緩んでいる 失火と騒音が発生する 締め付け
・接点ブレーカーカムの摩耗 失火が発生する 交換
・ファイバーシューまたはロールの摩耗 失火が発生する 交換（ボッシュ方式）
・ファイバーブッシュが接触レバーで 失火が発生する わずかにリーミング
・接触レバー戻りスプリング スパークが発生しない 交換
・接触レバー戻りスプリング 失火が発生する 交換
・スプリングが弱い スパークが発生しない 交換
・接地線が接地されている スパークが発生しない 絶縁処理
・接地線が断線している エンジンが停止しない 接続の修復
・安全スパークギャップが汚れている スパークが発生しない 清掃
・スパークギャップに金属片が混入 スパークが発生しない 除去
・安全スパークギャップの接点が近すぎる 失火が発生する 適切に設定
・ディストリビューター端子が緩んでいる 失火が発生する 締め付け
・接点ブレーカーが固着している スパーク制御ができない 取り外して清掃
ベアリングの修理
・マグネトースイッチの短絡 スパークが発生しない 絶縁処理
・マグネトースイッチの開放回路 エンジンが停止しない 接触の復元

蓄電バッテリー

・不具合内容 発生不具合 対策方法
・電解液量が少ない 電流が弱い 蒸留水で補充
・端子が緩んでいる 失火が発生する 締め付け
・端子が硫酸化している 失火が発生する 徹底的に清掃後、ワセリン塗布
・バッテリーが放電状態 失火またはスパークが発生しない 新しい充電
・電解液の強度が弱い 電流が弱い 適正比重に調整
・電極が硫酸化している 容量が低下している 特別な低速充電
・底部に沈殿物や泥が堆積している 電流が弱い 清掃
・グリッド内の活性物質が緩んでいる 容量が低下している 新しい電極の装着
・セル上部に水分または酸が蓄積している 端子が短絡する 除去
・通気キャップが詰まっている セルジャーが変形する 通気穴を作成
・通気キャップに亀裂が入っている 酸が漏れ出す 新しいキャップの装着
・セルジャーに亀裂が入っている 電解液が漏れ出す 新しいジャーの装着

乾燥セルバッテリー

・不具合内容 発生不具合 対策方法
・断線した配線 電流が流れない 新しい配線の装着
・端子が緩んでいる 失火が発生する 締め付け
・弱いセル（7アンペア以下） 失火が発生する 新しいセルの装着
・セル同士が接触している 短絡する 分離して絶縁処理
・バッテリーボックス内に水が侵入 短絡する 乾燥処理

タイマー

・不具合内容 発生不具合 対策方法
・接点セグメントの摩耗またはピット 失火が発生する 表面を研磨して滑らかに
ピットを滑らかに
・プラチナ接点にピットがある 失火が発生する オイルストーンで研磨
・内部が汚れたオイルまたは金属粉塵 失火が発生する 清掃
・摩耗したベアリング 失火が発生する 交換
・端子が緩んでいる 失火が発生する 締め付け
・摩耗した回転接点ブラシ 失火が発生する 交換
・タイミングがずれている 不規則なスパークが発生する リセット

誘導コイル

・不具合内容 発生不具合 対策方法
・端子が緩んでいる 失火が発生する 締め付け
・接続部の断線 スパークが発生しない 新しい接合部の作成
・振動子の調整不良 失火が発生する 再調整
・振動子接点にピットがある 失火が発生する 清掃
・不良コンデンサー }（稀） スパークが発生しない メーカーへ修理依頼
・不良コイル巻線 } 修理のためメーカーへ送付
・スイッチ接点の接触不良 失火が発生する 締め付け
・内部配線の断線 スパークが発生しない 交換
・コイルユニットの不良 特定シリンダーのみ影響を受ける 交換

配線

・不具合内容 発生不具合 対策方法
・端子の緩み（任意箇所） 失火が発生する 締め付け
・プラグコードの断線 特定シリンダーが点火しない 交換
・タイマーワイヤーの断線 特定コイルが作動しない 交換
・メインバッテリーワイヤーの断線 } スパークが発生しない 交換
・バッテリー接地ワイヤーの断線 }
・マグネトー接地ワイヤーの断線 エンジンが停止しない 交換
・絶縁被覆の損傷（任意箇所） } 失火が発生する 絶縁処理
・短絡回路（任意箇所） }

キャブレターシステムの不具合まとめ

・エンジンの始動が困難または始動しない場合

・タンク内にガソリンが入っていない
・キャブレターのフロート室にガソリンが入っていない
・タンクの遮断弁が閉じている
・フィルタースクリーンが目詰まりしている
・燃料供給パイプが目詰まりしている
・ガソリンレベルが低すぎる
・ガソリンレベルが高すぎる（オーバーフロー状態）
・フロートレバーが曲がっているまたは固着している
・インレットマニホールドが緩んでいるまたは不良
・ジェット部にガソリンが十分供給されていない
・シリンダーがガソリンで浸水している
・燃料に浸かったコルク製フロート（オーバーフローの原因）
・キャブレター噴霧ノズル内に水が混入している
・フロート室内に汚れが堆積している
・ガソリン混合比が薄すぎる
・キャブレターが凍結している（冬季限定）

・飛行中にエンジンが停止する場合

・ガソリン遮断弁が衝撃で閉じた
・燃料供給パイプが目詰まりしている
・タンク内にガソリンが入っていない
・噴霧ノズルが目詰まりしている
・噴霧ノズル内に水が混入している
・スパークプラグ接点間にカーボン片が挟まっている
・マグネトーが配線の接地部で短絡している
・ガソリンパイプ内に空気の詰まりがある
・エアラインが破損しているまたはタンクに漏れがある（圧力供給システムのみ）
・燃料供給パイプが部分的に目詰まりしている
・タンクフィラーキャップの空気ベントが目詰まりしている（重力・真空供給システム）
・フロートニードルバルブが固着している
・噴霧ノズル内に水または汚れが混入している
・混合比調整ニードルが衝撃で緩んでいる（ロータリーモーターのみ）

・エンジンが高回転のまま減速しない場合
・インレットパイプに空気漏れがある
・インレットバルブガイド部から空気漏れがある
・コントロールロッドが破損している
・誘導パイプ接合部に不具合がある
・キャブレターフランジパッキングが漏水している
・スロットルが閉じない
・低速調整が不十分（ゼニスキャブレターの場合）

・エンジンが失火する場合

・キャブレターフロート室のガソリンが乾燥している
・ガソリンに水または汚れが混入している
・ガソリン調整が不十分（ロータリーモーターの場合）
・フロート室内のガソリン量が不足
・ガソリン量が多すぎる（キャブレターが浸水状態）
・ジェットまたはチョークの設定が不適切（ゼニスキャブレターの場合）
・シリンダーヘッド間のパッキングが破損している

・エンジン音が異常に大きい場合

・キャブレター内でポンピング音や逆流音がする
・インレットバルブのタイミングが不適切
・インレットバルブが確実に着座していない
・インレットバルブスプリングに不具合がある
・インレットバルブシート下に汚れが堆積している
・ガソリン量が不足（ニードルバルブが開放状態）
・マフラーまたはマニホールドが爆発している
・混合気が規則的に爆発していない
・排気バルブが固着している
・排気バルブシート下に汚れが堆積している

・エンジンの動作音が異常

・キャブレター内でポンピング音や逆流音がする
・インレットバルブのタイミングが不適切
・インレットバルブが確実に着座していない
・インレットバルブスプリングに不具合がある
・インレットバルブシート下に汚れが堆積している
・ガソリン量が不足（ニードルバルブが開放状態）
・マフラーまたはマニホールドが爆発している
・混合気が規則的に爆発していない
・排気バルブが固着している
・排気バルブシート下に汚れが堆積している

第11章

調整・組立用工具―レンチの種類―使用法と
手入れ方法―スプリットピンの取り外しと取り付け―完全なノミセット―ドリルマシン―ドリル、リーマー、タップ、ダイス―測定工具―マイクロメーターキャリパーとその使用方法―代表的な工具セット―特殊ホールスコット工具―航空機エンジンのオーバーホール―エンジンの分解―シリンダーの不具合―カーボン堆積物の原因と予防―カーボンスクレーパーの使用方法―酸素によるカーボン焼き切り―傷んだシリンダーの修理―バルブの取り外しと点検―バルブの再装着と面出し―バルブ研削工程―バルブ作動システムの劣化―ピストンの不具合―ピストンリングの取り扱い―ピストンリングの取り付け―リストピンの摩耗―エンジンベアリングの点検と再装着―真鍮部品の適合調整―コネクティングロッドの取り付け―ベアリングの平行度検査―カムシャフトとタイミングギア―部品再組立時の注意事項

調整・組立用工具

[図163：航空機エンジンの分解・修理作業で有用な実用ハンドツール]

非常に充実した小型工具セットの一例を図163に示す。このセットには、さまざまなエンジンの工具装備として付属する工具も含まれている。このセットには実用的なキットを完成させるために必要なすべての工具が揃っており、エンジンの分解・組立作業を日常的に行う整備士であれば、ここに示したものよりもさらに豊富な工具セットを所有していることも珍しくない。付属の小型ベンチバイスは便利な補助工具で、緊急時には任意の作業台やテーブル、あるいは機体のロングロンに固定して使用でき、少なくとも3インチ幅で4～5インチ開口可能なジョーを備えている必要がある。修理作業時に作業が必要な小型部品のほとんどに対応できる十分な能力を備えているため、ベンチバイスへの移動回数を削減できる点で特に有用である。バーナー、ブリキ用ハサミ、はんだ付け用銅線は、板金作業やはんだを使用するあらゆる修理作業において非常に有用である。このバーナーは、以下のようなあらゆる作業において
航空機エンジンの修理作業について】

非常に充実した小型工具セットの一部は、各種エンジンの工具セットとして標準装備されているものもある。図163に示すこの工具群には、極めて実用的な修理キットを完成させるために必要なすべての工具が含まれている。エンジンの分解・組立作業を日常的に行う整備士であれば、ここに示されたものよりもさらに豊富な工具セットを所有していることも珍しくない。付属の小型ベンチバイスは非常に便利で、緊急時には任意の作業台やテーブル、あるいは機体のロングロン部にも固定できる。このバイスの口幅は少なくとも3インチ以上、開閉幅は4～5インチ程度あるものが望ましい。特に、ベンチバイスまで移動する手間を省ける点が有用で、修理作業で必要な小型部品の大半を十分に扱える能力を備えている。バーナー、ブリキ加工用のハサミ、はんだ付け用銅線などは、板金作業やはんだを使用するあらゆる修理作業において非常に重宝する。バーナーは、熱源を必要とするあらゆる作業に使用可能である。
バイスの下に示された大型ボックスレンチは、大型特殊ナットの取り外しに使用され、場合によってはバルブ室キャップに適合する適切なサイズの端部を備えている。ピストンリング取り外し工具は、薄い鋼板を頑丈にろう付けまたははんだ付けした軽量ワイヤーハンドルに簡単に取り付けられる。これらは通常3本セットで使用され、指示された方法でピストンリングの取り外しと取り付けを行う。ここに示されたレンチ、ドライバー、ペンチの用途は誰もが熟知しているものであり、提示された種類の工具セットは通常規模の修復作業には十分な内容となっている。レンチ類の装備は非常に充実しており、標準ボルト用のオープンエンドS型レンチセット、スパナレンチ、通常のレンチではアクセスが困難なボルト用のソケットレンチまたはボックスレンチ、調整可能エンドレンチ、中型サイズの薄型モンキーレンチ、小型ナット・ボルト用の自転車レンチ、パイプ用スティルソンレンチ、大型頑固な固定具用の大型調整可能モンキーレンチなどが含まれる。
また、四角や半円形、ミリング、平型バスタード、三角、ラットテールなど、非常に充実したやすりセットも必要である。精密な歯付きのチューブ用ノコギリと、バー材やソリッド材用の粗目の歯付きノコギリを複数本用意しておくことはほぼ必須と言える。完全なポンチとノミのセットも必ず備えておくべきで、その一部は工具群の中に示されており、完全な装備内容は別の図で概説されている。様々な形状・サイズのノミが数種類必要であり、一つの種類の工具ではあらゆる種類の作業に対応できないためである。調整可能エンドレンチは、固定開口レンチが適合しない場所や開口幅の調整が必要な作業箇所で広く使用できる。スティルソンパイプレンチは、他の方法では回転させられないスタッド、丸棒、パイプの締め付け作業に有用である。完全な作業場用工具セットには、スティルソンレンチとモンキーレンチの各種サイズが必ず含まれる必要がある。なぜなら、エンジン修理作業で扱う作業範囲の広さに対応できる単一サイズの工具など存在しないからである。各タイプのレンチは3サイズずつ用意するのが適切で、1サイズ目は6インチ程度の小型サイズ、2サイズ目の12インチ工具はエンジン構造に使用されるほぼすべてのパイプやナットに対応できる大きさである。
個人の必要に応じて、3～4サイズのハンマーを用意すべきである。これらは小型リベット打ち用、中型・重量級の機械工用ハンマーなどである。このような用途に極めて実用的な工具として、修理作業場では「スパルタン」ハンマーが使用できる。これは工具鋼の一体鍛造品で、作業面は適切に焼入れ・焼戻しされており、金属の分布バランスが良好で頭部の重量配分が適切、かつハンドルの握り心地も快適である。このハンマーは、ドライバーや「トミー」バーとして使用する際に、確実で快適なT字型ハンドルを提供する。機械工用ハンマーには3種類の頭部形状があり、それぞれ重量が異なる。最も一般的に使用されるのは「ボールピーン」型で、リベット打ち用部分の形状に由来する名称である。ストレートピーンは、クロスピーン型と基本的に同じだが、後者ではストレート部分がハンマーハンドルに対して直角に配置されるのに対し、前者ではこの部材と平行に配置される点が異なる。
レンチの種類
レンチには無限とも言えるほど多様な種類が存在し、調整可能ソケットレンチやオフセットレンチだけでも10種類以上の異なるパターンがある。より一般的なモンキーレンチやスティルソン型とは異なる各種レンチの種類は、図164に示されている。「パーフェクトハンドル」は、モンキーレンチと同様の木製ハンドルを備えたオープンエンド型の鍛造品で、より確実なグリップを提供するように設計されている。「サクソン」レンチはダブルアリゲーター型と呼ばれ、その顎部がV字型溝の形状をしており、V字の片側は平滑、もう片側は鋸歯状になっているため、円筒形の物体をしっかりと保持できる。図示された形状では、大型作業用と小型ロッド用の2種類の異なるサイズの顎部を備えている。このレンチの特徴的な機能の一つは、ハンドル中央部に3種類の標準ネジ山（5/16インチ-18山、3/8インチ-16山、1/2インチ-13山）を備えたトリプルダイスブロックを備えている点である。これは、ハンマーで打ち抜く必要があった場合に避けられないネジ山の潰れを、ボルトを交換する前にきれいに整えるのに非常に有用である。「レイクサイド」レンチは、調整可能な爪式ラチェット機構を備えており
一連のノッチのいずれかに噛み合わせることで、任意の位置に開口を保持できるようになっている。

[図版: 図164 – レンチには様々な形状が存在する]

ソケットレンチが発明されて以来、非常に人気のある工具となっている。これは、通常のオープンエンドレンチやモンキーレンチではヘッド部分が干渉して使用できない狭い場所でも使用できるためである。非常に狭いスペースにも適合するように設計された典型的なセットの一例を図Dに示す。このセットは、ニッケルメッキを施した高光沢仕上げのハンドル、長い延長バー、ユニバーサルジョイント、および一般的に使用されるすべての標準サイズのナットやボルトヘッドに適合する焼入れ冷間引抜鋼製ソケットを複数個備えている。さらに、ハンドルに適合する小型と大型の2種類のドライバービット、およびスパークプラグ用の長いソケットも含まれている。ユニバーサルジョイントの特徴により、他のどのタイプのレンチでもアクセスできない位置にあるナットも取り外すことが可能である。ハンドルが片側に位置している場合でも、ソケットを回転させることができるためである。

「ピックアップ」レンチ（図E）は、スパークプラグ用に設計されたもので、ソケットの上部端部にはハンドルに装着された適切なブレードを挿入できる一連の溝が設けられている。ハンドルはソケットの上部に回転自在に取り付けられており、ハンドルの先端を持ち上げることでブレードを溝から容易に抜き取り、ハンドルを適切な位置に回転させることで再び溝に挿入できるようになっている。図Fに示された「ミラー」レンチは、ソケットとオープンエンド型を組み合わせた特殊工具で、特にスパークプラグの作業用に設計されている。どちらのタイプも使い勝手が良い。「ハンディ」セット（図G）は、4本のダブルレンチをシンプルなクランプ式で固定した薄型の打ち抜き工具群で構成されており、4本のレンチのいずれかの両端を、作業するナットのサイズに応じて自由に選択して使用できる。「クランク」レンチ（図H）は、片側にアリゲーター型の開口、もう片側に4種類の異なるサイズの標準ナットやボルトヘッドに対応できる段付き開口を備えたシンプルな打ち抜き工具である。これらのレンチは非常に安価で、特により一般的な形状ではスペースが確保できない場所でのナット締め作業においては、その小さなコストに見合わないほどの価値がある。「スターレット」レンチセット（図I）は、ラチェットハンドルと延長バー、ユニバーサルジョイント、スパークプラグ用ソケット、直径1/8インチから1/2インチまでの標準スクエアシャンクドリルを装着可能なドリルアタッチメント、両頭ドライバービット、およびドリルアタッチメント用の複数の調整部品で構成されている。さらに、図Dに示されたものと同様の設計で、すべての標準サイズのスクエアヘッドおよびヘキサゴンヘッドナットに適合する28種類の冷間引抜鋼製ソケットも含まれている。逆回転可能なラチェットハンドルは、延長バーやユニバーサルジョイントに装着可能であり、各ソケットのスクエアエンドにも対応しているため、ハンドルを瞬時に解放してナットに再び確実に噛み合わせることが可能で、極めて有用である。

ソケットレンチセットは通常、硬質木材製ケースまたは革製バッグに収納されており、工具を一括して保管し、紛失や損傷から保護できるようになっている。適切に選定されたソケットレンチセット（ラチェットハンドル型またはTハンドル型）があれば、エンジン内のあらゆるナットにアクセス可能となり、エンドレンチを使用する必要はなくなる。

やすりの使用と手入れ
これまでに、各種やすりと適切なハンドルを一式揃えることの重要性について言及してきた。これらは様々な目の粗さのものを用意する必要があり、各種類について3種類ずつ備えることが推奨される。平やすりと半丸やすりについては、粗目の歯で粗削りを行うもの、中目と細目の歯で仕上げ削りを行うものの3種類が必要である。丸やすりまたはラットテールやすりは小穴の加工に、半丸やすりは大型穴の内面仕上げに適している。半丸やすりは、ベアリングボックスの内壁やコネクティングロッド、メインベアリングキャップなど、特殊な形状の表面仕上げにも特に適している。平やすりは平面表面の仕上げ作業に使用する。

[図版: 図165 – やすりの使用と手入れ方法の説明図]
図165Aに示されたやすりブラシは、多数の針金製ブラシが頑丈な木製背面に取り付けられており、ハンドルは使い勝手の良い形状となっている。このブラシを使用することで、やすりの歯の隙間に詰まった汚れや油汚れを効果的に除去できる。もし歯の部分がハンダやバビットなどの軟質金属片で詰まっている場合には、図165Bに示すように薄い金属板でこの堆積物を除去する必要がある場合もある。木製ハンドルの標準的な形状に取り付けた状態で平面表面を加工する際のやすりの持ち方は、図Cに示されている。一方、以下の2種類のハンドル形状を用いることで
ベアリングボックスの内壁、コネクティングロッド、メインベアリングキャップなど、特殊な形状の加工には、四角や三角断面のやすりが有用である。四角やすりはキー溝の仕上げやバリ取りに、三角やすりはねじ山のバリ取りや鋭角部の仕上げに特に適している。平やすりは平面加工全般に使用される。

[図版: 図165 – やすりの使用法と手入れ方法の解説]

図165Aに示すやすり用ブラシは、多数の針金状の毛が頑丈な木製の背面に取り付けられており、ハンドルは使い勝手の良い形状をしている。これにより、やすりの歯の隙間に毛を通し、汚れや油汚れを効果的に除去できる。もし歯の部分に半田やバビットメタルなどの軟質金属片が詰まっている場合、図165Bのように薄い金属板でこの堆積物を取り除く必要があることもある。木製ハンドルの標準的な形状で平面を加工する際のやすりの持ち方は、図Cに示されている。また、図Dには、Cに示したハンドル形状では加工面に干渉してしまうような大型の平面加工に使用する、2種類の専用ハンドル付きやすりが示されている。
平面加工面を仕上げるためのやすりの使用方法については、図Eに示されている。これは通常のやすりがけとは異なる方法で、表面を研磨する必要がある場合や、除去する金属量を最小限に抑えたい場合にのみ用いられる。
スプリットピンの取り外しと挿入

ナットやボルトの緩み防止用ロック機構として最も広く使用されているのが、「コッターピン」とも呼ばれる単純な分割ピンである。図166Aに示す専用プライヤーを使用すれば、これらのピンの取り扱いが非常に容易になる。このプライヤーは湾曲したジョーを備えており、ピンをしっかりと把持して穴に正確に挿入できるようになっている。通常、スプリットピンの両端は広がっているため、他の方法での挿入は困難である。コッターピンプライヤーを使用すれば、両端を容易に密着させることができ、ジョーが小さいためピンを容易に押し込むことができる。このプライヤーのもう一つの用途として、図に示すように、ピンが脱落するのを防ぐための端部曲げ加工がある。これらのピンを取り外す際には、図166Bに示すような単純な湾曲レバーが使用される。先端が尖ったこのレバーは、コッターピンのアイ部分に挿入するように設計されており、ハンドル部のグリップ力により、コッターピンプライヤーで両端を閉じた後、容易にピンを引き抜くことができる。
完全なノミセット

[図版: 図166 – コッターピンプライヤー、スプリング巻き取り器、および実用的なノミセットの構成例]

修理工場で使用するのに適した完全なノミセットも図166に示されている。Cに示すタイプは「ケープ」ノミと呼ばれ、先端が細くなっており、キー溝の加工や角部の金属除去、その他Dに示す幅広の刃先ノミでは使用できないあらゆる作業に適している。幅広の刃先を持つタイプは、金属板の打ち抜き加工などに用いられる。Eには、オイル通路の加工に使用する丸ノミが示されており、同様の形状で先端が尖った、同じ用途でよく使用される工具がFに示されている。図Gに描かれたセンターポンチは、部品の識別マーク付けや穴あけ作業に非常に有用である。図に示したノミに加え、Eに示すものとほとんど同じ形状だが、先端が鈍角になっているソリッドパンチやドリフトを、テーパーピンやボルト、リベットなどの各種固定具を打ち抜くために用意しておくべきである。これらは一般的なサイズのものを一式揃えておく必要がある。真に実用的なセットは、1/8インチから始まり、1/32インチ刻みで1/2インチまで段階的にサイズアップしていく構成となる。図166Hには、簡単なスプリング巻き取り器が示されている。これにより、修理工は旋盤上でもバイス上でも、コイルスプリングを簡単に巻き取ることができる。この装置は各種サイズのワイヤーに対応でき、コイル間隔を任意に設定できるよう調整機構を備えている。
ドリルマシン

[図版: 図167 – 手動式ドリルマシンの各種形状]

ドリルマシンには手動式と電動式の2種類がある。金属に小径穴を開ける場合、ドリルは高速で回転させる必要があるため、通常はギア機構によって駆動され、ハンドルを過度に速く回すことなく高いドリル回転速度が得られる。小型の手動ドリルの例が図167Aに示されている。観察すると分かるように、チャックスピンドルは小型のベベルピニオンによって駆動され、このピニオンはさらにクランクで操作される大型のベベルギアによって駆動される。ギア比が適切に設計されているため、ハンドルを1回転させるとチャックが5～6回転する。この設計のドリルは、1/4インチを超えるサイズのドリルには適していない。1/8インチから3/8インチ、あるいは1/2インチまでのドリルを使用する場合には、図CとDに示す手動ドリルプレスが使用される。これらの機種には、上部端部にパッドが設けられており、胸の力を使って圧力を加えながらドリルを工作物に押し込むことができる。このため、これらは「チェストドリル」と呼ばれている。Cの型式は複合ギア機構を採用しており、ドリルチャックは通常のベベルピニオンと噛み合う形で駆動され、反対側のカウンターシャフト先端にある大型のベベルギアによって駆動される。このカウンターシャフトのもう一方の端部にある小型の螺旋平ピニオンは、手動クランクで操作される大型ギアから動力を得る。このギア配置により、2つのギアのみを使用する場合に比べて大型ギアを必要とせず、高いスピンドル速度を実現できる。Dの型式は2段階の速度設定が可能で、小型ドリル用の低速は、下部のベベルピニオンをチャックスピンドルと噛み合わせて大型リングギアで駆動することで得られる。高速は、クラッチを切り替えて上部のベベルピニオンでドリルチャックを駆動することで得られる。この場合、噛み合うギアはわずかに直径が大きいため、ドリルチャックの低速運転が可能となる。チェストドリルには、フレーム側面にネジ止めされたハンドルが装備されており、ドリルプレスの安定性を保つために使用される。通常のドリルプレスでは加工能力を超える極めて大きな穴を開ける場合には、図Bに示すラチェット式ドリルを使用するか、あるいは図Eに示すビットブラケットを使用することができる。
ドリル、リーマ、タップ、ダイス

前述の大型工作機械や単純な手工具に加え、エンジンや航空機修理工場において不可欠な設備として、通常の工作機械が設置されていない場合でも、ドリル、リーマ、ねじ切り工具の完全なセットが必要とされる。ドリルは大きく分けて平ドリルとツイストドリルの2種類に分類される。平ドリルは切削刃の角度が約110度で、通常はドリルロッドとして知られる特殊鋼で製造される。

平ドリルは切削ではなく掻き取りによって金属を除去するため、工作物に高速で挿入することはできない。一方、ツイストドリルは最も単純な形状では全長にわたって円筒形をしており、先端部には螺旋状の溝が研削加工されている。この溝は切削刃を形成するとともに、切削屑を穴から排出する役割も果たす。最も基本的なツイストドリルの形状は図168Cに示されており、「チャックドリル」と呼ばれる。これは適切なチャックに装着して回転させる必要があることからこの名が付いた。ツイストドリルは切削によって金属を除去するため、平ドリルのように強い送り力を必要とせず、ドリル自体が自然に工作物に食い込んでいく性質がある。

[図版: 図168 – 手動式および電動式ドリルマシンで使用されるドリルの各種形状]

3/4インチを超える大型ドリルには、図168Bに示すようにテーパーシャンクが採用されることが多い。テーパーの先端には舌状の突起が形成されており、これはドリルを支えるコレットの適切な開口部と噛み合う。この舌状突起の目的は、摩擦接触のみによる駆動からテーパー部の負荷を軽減することにある。摩擦接触だけではドリルを確実に回転させることができず、その結果生じる滑りによってソケット部分が摩耗し、テーパー形状が変化して他のドリルに適合しなくなるという問題を回避するためである。
この舌状突起は通常、あらゆる条件下でドリルを駆動するのに十分な大きさに設計されている。コレットには小さなキー溝が設けられており、平板材から加工したテーパーキーをこの溝に挿入し、舌状突起の先端に当ててドリルをスピンドルから駆動できるようになっている。ドリルシャンク用の標準テーパーとして、機械業界で広く受け入れられているモーステーパーは、1フィートあたり5/8インチのテーパーである。ブラウン＆シャープ社のテーパーは1フィートあたり6/10インチのテーパーとなっている。したがって、ドリルやコレットを購入する際には、必ずテーパー形状が一致していることを確認する必要がある。モーステーパーをブラウン＆シャープ社のコレットに使用したり、その逆を行ったりしてはならない。

図168Aに示すように、円筒形ドリルの中にはストレートフルートを備えたものもある。このようなドリルは軟質金属の加工に用いられ、ドリルが完全に工作物を通過する必要がある場合に特に有効である。螺旋状フルートを備えたドリルの欠点は、切削刃が貫通する際にドリル自体が工作物に引き込まれる傾向がある点である。この引き込み現象はドリルを破損させたり、工作物を位置ずれさせたりする原因となる。ストレートフルートドリルの場合、切削作用は図168EおよびFに示す平ドリルとほぼ同等である。

硬質で緻密な金属（鍛造鉄や軟鋼など）に穴あけ加工を行う場合、ドリルにラード油やソーダ水溶液を十分に塗布することで作業が格段に容易になる。これらの潤滑剤は、切削屑がドリル刃先と接触して生じる摩擦熱を効果的に除去し、ドリルが過熱して焼き戻りを起こす危険性を最小限に抑える。大型または深穴の穴あけ作業では、潤滑剤をドリル先端に直接塗布するのが一般的な方法である。図168Bに示す特殊なドリルには、適切に形成された溝内に螺旋状のオイルチューブが内蔵されており、ドリル先端とドリルシャンクの適切な受け穴との間で潤滑剤の流通経路を確保している。オイルはポンプによって供給され、その圧力は確実な潤滑剤の循環と熱除去を促進するだけでなく、穴内への切削屑の堆積を防ぐ効果もある。鋼材や鍛造鉄の穴あけ作業では、ドリル先端にラード油を塗布すると作業が容易になるが、真鍮や鋳鉄にはこの潤滑剤を使用してはならない。

必要なドリルのサイズは、作業の性質とドリルに投資可能な予算によって決定される。一般的な慣行として、図169に示すようなセットドリルを用意することが推奨される。これらのドリルは適切な金属製スタンドに収納されており、ワイヤーゲージ規格に準拠していることから「ナンバードリル」と呼ばれている。ナンバードリルの直径は通常5/16インチを超えることはない。このサイズを超えるドリルは通常、直径単位で販売される。3/8インチから3/4インチまでの範囲で、1/32インチ刻みで進むチャックドリルのセットと、3/4インチから1-1/4インチまでの範囲で、1/16インチ刻みで進むモーステーパーシャンクドリルのセットを用意することが推奨される。
穴あけ加工におけるドリルシャンクの受け穴について述べる。油はポンプによって供給され、その圧力は積極的な循環と熱除去を促進するだけでなく、穴内の切り屑の除去にも寄与する。鋼材や軟鉄を加工する場合、ドリル先端にラード油を塗布すると切削が円滑になるが、このような材料は真鍮や鋳鉄の加工には絶対に使用してはならない。

使用するドリルのサイズは、作業の性質とドリルに投資可能な予算によって決定される。一般的な慣行として、図169に示すような番号付きドリルセットを用意することが推奨される。これらは適切な金属製スタンドに収納され、ワイヤーゲージ規格に準拠していることから「番号ドリル」と呼ばれている。番号ドリルの直径は通常5/16インチを超えることはない。このサイズを超えるドリルは通常、直径単位で販売される。3/8インチから3/4インチまで1/32インチ刻みのチャックドリルセットと、3/4インチから1-1/4インチまで1/16インチ刻みのモールステーパーシャンクドリルセットがあれば、最も設備の整った修理工場でも十分に対応できる。なぜなら、1-1/4インチを超える穴加工は、大型ドリルを多数在庫しておくよりも、専用のボーリング工具を使用した方が経済的だからである。使用頻度が低い大型ドリルを在庫として保有するコストを正当化できるほどの需要は期待できないからだ。

[図版: 図169 — 番号付きドリルの実用的なセット。これらを整然と収納するためのスタンドの形状を示す]

ドリルの研削作業においては、リップ部の長さを均一に保つことが重要である。そうすることで軸に対して同じ角度を形成できる。図168の平型ドリルEのように、一方のリップが他方よりも長い場合、穴の直径はドリルサイズよりも大きくなり、切削作業の大部分は最も長いリップに集中することになる。ドリルの先端は図168Fに示すように対称的でなければならない。

[図版: 図170 — 手回し式と機械用リーマの標準的な形状を示す]

正確な直径で穴を開けることは非常に難しいと考えられているが、実際の作業においては、数千分の1インチ程度の誤差はほとんど問題にならない。精度が要求される場合には、穴は規定サイズまでリーマで仕上げ加工する必要がある。

リーマ加工では、まず必要なサイズより約1/32インチ小さい穴をドリルで開け、その後「リーマ」と呼ばれる切削工具で穴を拡大する。リーマは通常、図170Aに示すような溝付き形状をしている。これらの工具は大量の金属を除去するようには設計されておらず、ドリル穴の直径をわずか数千分の1インチ程度拡大することを目的としている。リーマは先端部がわずかにテーパー状になっており、容易に穴に挿入できるようになっている。ただし、溝部の大部分は直線状で、すべての切削刃は平行に配置されている。手回し式リーマにはストレート型とテーパー型があり、図170AのA型はストレート型、B型はテーパー付き溝を備えている。これらはタップを回すのと同様のレンチで回転させるように設計されている（図172C参照）。図170Cに示すリーマは手回し式リーマである。図170DのD型はツイストドリルに似たスパイラル溝を備えており、テーパーシャンクを備えているため、適切なコレットを介して動力で回転させるように設計されている。

ソリッドリーマは研ぎ直すとサイズが小さくなるため、挿入刃式リーマの様々な形状が考案されている。その一つが図Eに示されており、切削面の直径が小さくなった場合、摩耗した刃を適切なサイズの新しい刃と交換できるようになっている。拡張式リーマは図Fに示す形状をしている。これらは、工具の分割式リーマ部内部のテーパー穴に挿入されるボルトを備えている。穴を数千分の1インチ程度拡大する必要がある場合、シャンクの角端のすぐ上にあるナットを締め込むことで、テーパー状のウェッジをさらにリーマ本体に押し込み、切削部分を拡張してより大きな穴を切削することができる。

リーマは非常に慎重に研ぎ直す必要がある。そうでないと、振動が生じ、表面が粗くなる傾向がある。この振動を防止する方法はいくつかあり、その一つは切削刃を不規則な間隔で配置する方法である。最も一般的な方法であり、機械用リーマでは特に推奨されるのは、図170Dに示すようなスパイラル溝を採用する方法である。特殊なテーパーリーマは、エンジン部品の固定などに使用される各種テーパーピンサイズに適合するように設計されている。1フィートあたり1/16インチのテーパーは、一度挿入したピンを固定したままにする必要がある穴用に設計されている。ピンを抜き取りたい場合には、より急なテーパー（通常は1フィートあたり1/4インチ）が採用され、これはテーパーピン用の標準テーパーとなっている。

[図版: 図171 — ねじ切り用工具]

小径穴にねじを切る場合、旋盤で経済的に作業を行うことは困難であるため、内部ねじ切りが必要な場合には「タップ」と呼ばれる簡易装置が使用される。タップには様々な種類があり、それぞれ異なる規格に準拠している。メートル法や海外規格のねじ用、アメリカ規格に準拠したもの、パイプやチューブ用などがある。修理工場で最も一般的に使用されるのは手回し式タップで、図171AおよびBに概略が示されている。これらは通常、それぞれテーパー型、プラグ型、ボトム型の3本セットで販売されている。テーパータップは最初に穴に挿入され、その後より深い位置にねじを切るプラグタップが続く。穴の底まで完全にねじ山を切りたい場合には、セットの3番目のタップであるストレートサイド型を使用する。ボトムタップを穴に挿入するのは困難である。なぜなら、その先端部は穴の直径よりも大きいためである。図171Aに示すテーパータップは、先端部の切削刃部分が切り取られているため、穴に挿入できるようになっている。タップの操作自体はそれほど難しくない。無理に工作物に押し込む必要はなく、タップを回転させるだけでねじが工作物を引き込むためである。タップのテーパー形状は、タップ全長の約半分の位置まで各後続のねじ山が少しずつ大きくなるように設計されている。これにより、最後の完全なねじ山が穴に入るまで、すべての金属を単一のねじ山で除去する必要がないようになっている。注意
図171のAとBに示す通りである。これらは通常3本セットで販売されており、それぞれ「テーパータップ」「プラグタップ」「ボトミングタップ」と呼ばれる。テーパータップは最初に穴に挿入されるタップで、その後にプラグタップが続き、より深い位置にねじ山を切る。穴の底まで完全にねじ山を切る必要がある場合には、セットの3本目として使用されるストレートサイドタップを用いる。ボトミングタップを穴に挿入するのは困難である。その理由は、タップの先端部の直径が穴の内径よりも大きくなってしまうためだ。図171のAに示すように、テーパータップは穴にスムーズに挿入できるよう、先端部の切削面の一部が研削されている。タップの操作自体は特に難しいものではない。タップは強制的に工作物に押し込む必要はなく、ねじ山が工作物を引き込むため、回転させながら挿入すればよい。テーパー形状を採用しているのは、単一のねじ山で全ての金属を除去する必要がないからだ。タップの長さの約半分までの範囲では、各ねじ山の切削面が少しずつ大きく設計されており、最終的に完全なねじ山が穴に入るようになっている。注意
常にタップを垂直に挿入することが重要である。これにより、ねじ山が工作物表面に対して正しい角度で形成される。

小径ロッドやボルト・スタッドなどの小型部品に外部ねじを切る場合、この作業を旋盤で行うのは必ずしも経済的ではない。特に修理作業においては、対応するサイズのタップであらかじめねじ切りされた穴にねじ山を切るために、ダイスが使用される。小型部品用のダイスは図171のCに示すように一体型で作られることが多いが、このような一体型ダイスは通常1/2インチ以下のサイズに限られる。場合によっては、片側に溝を設けた円筒形のダイスが使用され、この溝部分を絞ることで微調整が可能となる。1/2インチを超える大型ダイスやそれ以上のサイズのダイスは、通常2分割構造となっており、半分ずつ閉じたり近づけたりできるようになっている。このタイプのダイスの利点は、どちらの半分も簡単に研ぎ直せること、そして容易に調整できるため、段階的に正確なねじ山を切削できる点にある。例えば、最初に大きめのねじ山を切削することで、浅いが正確なガイドとなるねじ山を形成し、その後ダイスを閉じてより深いねじ山を切削するといった方法が可能となる。

[図版: 図172 – 一体型および2分割式ねじ切りダイス用ホルダーの設計例]

調整可能なダイス用の一般的なダイスホルダーの形状を図172のAに示す。明らかなように、これは中央に本体部を備え、ダイス片が脱落しないようガイド部材が設けられ、両端には操作者が十分な力を加えて金属を除去できるようレバーが取り付けられている。2分割式ダイスを使用する場合のクランプネジによるねじ深さの調整方法も明確に示されている。Bに示されたダイスストックは、一体型パターンの小型ダイス用で、クランプネジによってわずかに閉じられるよう溝が設けられている。Bに示されたダイスストックの裏面は図の下に示されており、調整プレートに設けられた偏心配置の半円形溝によって、部品のサイズに応じて容易に移動可能なガイド部材が配置されている。これらの可動式ガイド部材には表面に小さなピンが設けられており、調整プレートの位置に応じて自由に出し入れできるようになっている。これらのガイド部材を使用することで、ねじ切り対象のロッドを正確に位置決め・中心合わせすることが可能となる。ダイスは通常セットで販売されており、図173に示すような完全な作業セットの一部として提供されることが多い。図に示されたセットには、2種類のダイスストック、タップレンチ、8種類の各種ダイス、8種類の各種タップ、およびダイスの調整用小型ドライバーが含まれている。自動車修理工場では、自動車部品の締め付けに使用される3種類の異なる規格（アメリカ規格、メートル規格（海外エンジン用）、S.A.E規格）に対応するため、3種類の異なるタップとダイスのセットを備えておくべきである。また、パイプ用のダイスとタップも有用である。
[図版: 図173 – エンジン修理工場向けの実用的なタップ・ダイスセット]

測定工具
機械加工を行う技術者や整備士が作業を行うためには、床作業者や完成品の組み立て・分解のみを行う者が必要とする以上の、数多くの測定工具を備えていなければならない。原材料を完成品へと加工する必要のある機械工には、様々な測定工具が必要となる。その中には、ノギスやスケールのように大まかな寸法測定に使用するものもあれば、バーニア目盛りやマイクロメータのように極めて正確な測定を行うためのものもある。図174には、一般的なノギスの各種形状を示している。これらは測定対象に応じて「内側用ノギス」または「外側用ノギス」と呼ばれる。図Aは内側用ノギスで、2本の脚部AとD、および脚部Aに固定したりネジCによって解放したりできるゲージ部Bで構成されている。この構造の目的は、2つの直径が異なる穴の底部を測定する際に、測定対象部の直径が穴の通過部よりも大きい場合でも、正確に測定できるようにすることである。脚部AとDを近づけて小さな穴を通過させる必要があるのは明らかである。この操作を行っても、設定位置を失うことはない。ガイドバーBは測定対象穴のサイズによって決まる一定位置に保持され、脚部Aはタップを引き上げる際に障害物を回避できるよう自由に動かせる構造となっている。測定を行う際には、脚部AをガイドBの溝部に押し戻し、クランプネジCで固定する。この種の工具は「内部移動式ノギス」として知られている。

[図版: 図174 – 内側用・外側用ノギスの一般的な形状]

図Bに示されたノギスの形状は外側用ノギスである。CとDに示されたものは、内側用と外側用の特殊な形状で、前者は必要に応じて分割器としても使用可能であり、後者は測定用に使用できる。
測定対象部分が穴の通過部分よりも大径である二重径穴の底部で測定を行う場合、脚部AとDは小径穴を通過させるために互いに接近させる必要がある。これは、測定対象穴のサイズに応じてガイドバーBが一定位置に保持されるため、脚部Aを回転させて障害物を回避しながらキャリパーを引き上げることで実現できる。測定値を確認する際には、脚部AをガイドBの溝付き部分に再び押し戻し、クランプネジCで固定する。この種の工具は内部移動式キャリパーとして知られている。

[図版: 図174 – 内外測定用キャリパーの一般的な形状]

図Bに示された形状は外側測定用キャリパーである。CとDに示されたものは、内外測定用の特殊形状で、前者は必要に応じて分割器としても使用可能であり、後者は管材の内壁測定に適している。また、図Eに示されたものは単純な構造のキャリパーで、摩擦接合部を備えており、図B、C、Dに示されたスプリング式キャリパーと区別される。スプリング式キャリパーの調整を容易にするため、図Gに示すような分割ナットが使用されることがある。固定式ナット式キャリパーの場合、調整はネジを回してナットを締め付けたり緩めたりする必要があり、キャリパーを両極端間で何度も調整する場合には手間がかかる。図Gに示すようなスリップナット方式であれば、ネジを回さずにナットをネジ山の一端から他端へ滑らせることができ、キャリパーの脚部を任意の位置に当てるだけで容易に固定できる。スプリング式キャリパーの調整方法は図174のHに示されている。

機械工が使用する最も一般的な測定工具の一つが直線測定用工具である。代表的な形状を図175のグループに示す。最も一般的でよく知られているのは、大工用の折りたたみ式2フィート定規あるいはヤード棒である。これらは大きな精度を必要としない測定作業には非常に便利であるが、機械工は大工よりもはるかに高い精度で作業を行う必要があり、図Dに示された標準鋼製スケールが機械工の間で広く使用されている。この鋼製スケールは実際には目盛り付きの直線定規であり、各種測定工具の重要な構成要素となっている。これらは高炭素鋼で作られており、目盛りを保持するために厳密に焼入れ加工が施されている。すべての面とエッジは精密に研削され、絶対的な平行性が保証されている。高炭素鋼製スケールの目盛りは特殊な分割機によって刻印されるが、安価なスケールではエッチング加工で十分な精度の目盛りが得られる。鋼製スケールは非常に薄く柔軟なものもあれば、12インチサイズで約1/8インチの厚さのものもあり、これは主にコンビネーションスクウェアやプロトラクターなどの工具と組み合わせて使用される。修理工用のスケールは、インチを8分の1、16分の1、32分の1、64分の1に分割した英制目盛りと、ミリメートルとセンチメートルで分割したメートル法目盛りの両方が刻印されている必要がある。一部の機械工は、10分の1、20分の1、50分の1、100分の1に分割したスケールを使用することもあるが、これは先に述べたより一般的な目盛りシステムほど優れたものではない。

[図版: 図175 – 機械工および床工用測定器具]

一部の鋼製スケールには、片側全長にわたって中央付近まで溝が切られているものがある。これにより、プロトラクターヘッドなどの各種アタッチメントを取り付けることが可能となり、機械工は角度測定を行えるようになる。さらに、これらのヘッドを取り付けることでスケールを直角定規として使用したり、円形断面材を正確に二等分する工具として使用することもできる。図175のCに示すように、2枚のスケールを接合して直角を形成することもある。これは「直角定規」として知られ、基部と直角を形成する垂直部材の真直度を確認する際に非常に有用である。

バーニアは、スケールに刻まれた目盛りよりも細かい単位を読み取るための装置である。インチの64分の1程度が、肉眼で正確に読み取れる最も細かい単位である。精密作業が必要な場合にはバーニアが使用される。基本的に、これは2本の定規で構成されており、真のスケールでは1インチが10等分され、上部のバーニア部分は真のスケールの9等分分と同じ幅で10等分されている。したがって、バーニアの1目盛りは真のスケールの10分の9に相当する。バーニアスケールを右に動かし、「1」と記された目盛りを一致させると、スケール上で10分の1目盛り、つまり1/100インチ移動したことになる。目盛り5が一致した場合は5/100インチ、目盛り0と10が一致した場合は9/100インチ、バーニアの10目盛りがスケールの10目盛りと一致した場合は、上部の定規が10/100インチ、つまりスケールの1目盛り分移動したことになる。この方法により、スケールが10分の1インチ単位で目盛り付けされていても、100分の1インチ単位で正確に位置合わせすることが可能である。千分の1単位で目盛り付けされている場合、真のスケールは50等分され、バーニアは20等分される。したがって、バーニアの各目盛りは真のスケールの19/20に相当する。バーニアを最初の目盛り線が一致するように動かすと、1/20×1/50、つまり0.001インチ移動したことになる。バーニアの原理は、図176のAに示すバーニアスケールと真のスケールの断面図を研究することで容易に理解できる。

[図版: 図176 – 左：歯車歯形測定用特殊形状バーニアキャリパー、右：高精度内径測定用マイクロメータ]

図175のAに示されたキャリパースケールは、ジョーの間に収まるあらゆる部品の全寸法を測定することが可能である。この種の
この目盛りでは、上部の基準線が1/100インチ（0.01インチ）分移動するか、目盛りの1区分全体が移動する。このようにして、目盛り自体が1/10インチまでしか刻まれていなくても、1/100インチ単位で正確に位置合わせが可能となる。千分の1単位で目盛りが刻まれている場合、真の目盛りは50等分され、バーニア目盛りは20等分される。したがって、バーニア目盛りの各区分は真の目盛りの19/20に相当する。バーニア目盛りの最初の区分の線が一致するように動かすと、真の目盛りの1/50、つまり0.001インチ分移動したことになる。バーニア目盛りの原理は、図176Aに示すバーニア目盛りと真の目盛りの断面図を研究することで容易に理解できる。

[図版: 図176 – 左：歯車歯厚測定用特殊形状バーニアキャリパー、右：精密内径測定用マイクロメーター]

図175Aに示すキャリパー目盛りは、ジョー間に収まるあらゆる部品の全長測定が可能である。この目盛りは、可動ジョーに取り付けられた極細ネジによって非常に正確に調整でき、最小目盛りが64分の1インチであれば、目盛りを目視で2等分することも可能である。可動ジョーには基準線が示されており、これは目盛りと完全に一致する。明らかなように、この線が目盛りの1区分と完全に一致しない場合でも、線と線の間のどこかに位置することになり、真の測定値は容易に近似できる。

機械工にとって有用な各種測定工具の集合体が図177に示されている。Aの小さな目盛りは「センターゲージ」と呼ばれ、旋盤の雄雌センターのテーパーの真直度検査に使用できる。2つの小さな切り込み（V字形状）は標準ねじ山の形状を示しており、ねじ切り工具の先端を研削する際のガイドとして利用可能である。Bに示す水準器は、測定対象物が水平かどうかを絶対的に確認できる点で非常に有用である。この水準器は、測定対象物が
幅方向だけでなく長さ方向にも水平かどうかを指示する。

[図版: 図177 – 航空機修理作業において有用な測定器具]

図177Cには、スケールと組み合わせて使用することで、機械工が円筒部品の全長に沿って線を刻印できる非常にシンプルなアタッチメントが示されている。これは単なる小型のくさび形クランプで、角面がバーに接する構造となっている。図177Dに示すねじ山ピッチゲージは、整備士にとって優れた携帯工具である。ボルトやナットのねじ山ピッチを迅速に測定する必要がある場合が多いためだ。この工具は、測定対象の標準ねじ山に対応する鋸歯状のエッジを備えた複数のリーフで構成されている。図示の工具は1インチあたり最大48山まで測定可能である。使用していない時はリーフを折りたたんで収納でき、その形状により他の工具の影響を受けずにあらゆる姿勢で使用できる。細ピッチ用ゲージは、小型ナットのピッチ測定に適した細長く先細りの正しい形状のリーフを備えている。リーフを折りたたんで収納すると工具が円形になるため、ポケットに入れて携帯するのに最適で、ポケットを傷めるような鋭い角がない。歯車歯厚測定用に特別に設計された測定ヘッドを備えたバーニア目盛りの実用的な応用例が図176Aに示されている。この工具の動作原理は既に説明済みであるため、これ以上の説明は不要である。

マイクロメーターキャリパーとその使用方法
測定において非常に高い精度が求められる場合、単純な形状で0.001インチ（1/1000インチ）まで容易に測定可能なマイクロメーターキャリパーが使用される。バーニア目盛りを装着すれば、0.0001インチ（1/10000インチ）まで測定可能となる。マイクロメーターには、外径測定用のキャリパー型と、図176Bに示す内径測定用の形状がある。両タイプの操作原理は同一であるが、内部マイクロメーターは測定対象のボア内部に配置される点が異なる
一方、外部用はキャリパーと同様に使用する。図示された形状のマイクロメーターは、延長ポイントを備えているため、1.5インチから6.5インチまでの測定範囲を拡張できる。ネジの移動量は0.5インチで、摩耗を防ぐためシンブルの先端には硬化アンビルが取り付けられている。延長ポイントまたはロッドは標準長さで正確に加工されており、押し込むのではなく工具本体にネジ止めされているため、剛性と精度が保証される。外部測定用のマイクロメーター2種類の形状が図178に示されている。上部のものは千分の1インチ単位で目盛りが刻まれており、下部のものは百分の1ミリメートル単位で目盛りが表示されている。マイクロメーターの構造に関わる機械的原理は、固定ナット内で自由に回転するネジ機構である。測定対象物を受け入れるための開口部は、シンブルの後退動作によってネジが回転することで形成され、その開口部の大きさはバレルの目盛りで示される。

[図版: 図178 – 外部測定用マイクロメーターキャリパーの標準形状]

測定対象物はアンビルとスピンドルの間に配置され、フレームを固定したまま親指と指でシンブルを回転させる。スピンドルの隠れた部分にあるねじ山のピッチは1インチあたり40山である。したがって、スピンドル1回転で全長方向に1/40、つまり25千分の1インチ移動する。インチ単位のマイクロメーターのバレルに刻まれた目盛りの展開から明らかなように、スリーブには1インチあたり40本の線が引かれており、それぞれの線が25千分の1インチを示している。シンブルには25等分された傾斜面の目盛りが付けられている。この器具を閉じた状態では、シンブルの傾斜面に記された0目盛りがバレルの0目盛りと完全に一致するはずである。マイクロメーターを1回転させると、開口部が
測定対象物はアンビルとスピンドルの間に配置し、フレームを固定したまま、親指と人差し指でシンブルを回転させる。スピンドルの隠れた部分にあるネジ山のピッチは1インチあたり40山である。したがって、スピンドル1回転につき、全長方向で1/40インチ（25万分の1インチ）移動する。インチ単位のマイクロメーターの目盛り展開図から明らかなように、スリーブには1インチあたり40本の線が刻まれており、各線は25万分の1インチを表している。シンブルには傾斜した縁が設けられており、これが25等分されている。装置を閉じた状態では、シンブルの傾斜縁に刻まれた「0」の目盛りが、バレル上の「0」の線と一致している必要がある。マイクロメーターを1回転させると、スピンドルとアンビルの間の開きは0.025インチとなる。シンブルを1目盛り分（1/25回転）だけ回転させた場合、スピンドルとアンビルの間の開きは0.001インチ（1万分の1インチ）だけ増加する。
航空機部品、特に海外製部品やボールベアリング・ローラーベアリングなどの寸法の多くはメートル法に基づいているため、熟練した整備士はインチ単位とメートル単位の両方のマイクロメーターを所持しておくべきである。これにより、常に換算表を参照する手間を省くことができる。メートル単位のマイクロメーターの場合、バレルには50等分の目盛りが刻まれており、これは0.01ミリメートル（約0.004インチ）に相当する。バレル1回転で0.5ミリメートル（50分の1ミリメートル）の増加となる。アンビルとスピンドルの間の間隔を1ミリメートルずつ増やすには2回転必要であることから、メートル単位のマイクロメーターのシンブル上の目盛りを目視で半分に分割することは、熟練していない作業者でも容易に行えることが分かる。
図に示すように、メートル単位のマイクロメーターは13.5ミリメートル（約0.5インチよりわずかに大きい）の間隔を示している。図に示されたインチ単位のマイクロメーターは5/10インチ（50万分の1インチまたは0.5インチ）に設定されている。前述の事項を少し理解すれば、インチ単位とメートル単位のマイクロメーターの動作原理は容易に理解できるだろう。

図に示した両方のマイクロメーターには、バレルの先端に小さなローレット加工されたノブが付いている。これはラチェットストップを制御する機構で、一定以上の圧力が加えられた場合にラチェットが爪から滑るように設計されており、測定用スピンドルの過剰な回転を防ぎ、機器の破損を防止する。インチ単位のマイクロメーターを読み取るための簡単な記憶法として、スリーブ上の垂直目盛りの数に25を掛け、シンブルの傾斜縁の「0」から該当する水平線までの目盛り数を加算する方法がある。例えば、スリーブ上に10本の目盛りが見える場合、この数値に25を掛け、さらにシンブルの傾斜縁の目盛り数10を加算する。この場合、マイクロメーターの開きは10×25＝250＋10＝260万分の1インチとなる。

マイクロメーターには様々なサイズがあり、最大開き幅1インチの小型タイプから、40インチ以上を測定可能な大型特殊タイプまで存在する。整備士が大型サイズを必要とする場面は多くないかもしれないが、最大開き幅6インチのマイクロメーターに複数の延長ロッドが付属していれば、エンジン部品のほとんどの測定作業を高精度で行うことが可能である。また、2～3インチ程度の範囲を測定できる小型マイクロメーターも数本用意しておくと有用である。これらの小型工具は、大型サイズのものよりも扱いやすく、実際の作業の大半で使用されることになるだろう。
標準的な工具セット

航空機エンジンの修理に必要な工具セットは、使用する動力装置の種類によって大きく異なる。一般的な手工具はすべてのタイプのエンジンに使用可能だが、通常では届きにくいナットやネジにアクセスするための専用工具があれば、作業効率が大幅に向上する。特に、特殊スパナやソケットレンチは非常に有用である。さらに、実施する作業内容の性質も考慮する必要がある。エンジンの分解整備やオーバーホールには、現場での簡易修理や軽微な調整作業に比べて、はるかに多くの工具が必要となる。図179には、カーチスOX-2エンジンおよびJN-4練習用複葉機の修理作業用に供給される工具セットの例を示している。工具はヒンジ付きカバー付きの専用ボックスに収納されており、体系的に配置されている。以下に示す各種工具と付属品は以下の通りである：A、ハクソーブレード；B、エンジン用ボルト・ナット用特殊ソケットレンチ；C、ボールピーンハンマー（4サイズ）；D、
重作業用の非常に長いものから精密作業用の短い小型のものまで、各種サイズのドライバー5本；E、コンビネーションプライヤー3サイズ各1組、切断用プライヤー2組、丸先プライヤー1組；F、スプリットピン抜き工具2本と拡げ工具1組；G、3本のアジャスタブルモンキーレンチ、スティルソンレンチまたはパイプレンチ1本、5サイズ調整可能エンドレンチ、ダブルエンドSレンチ10本を含むレンチセット；H、平やすり、3角やすり、半丸やすりを含むやすりセット；I、やすり用ブラシ；J、ノミとドリフトピン；K、小型パンチまたはドリフト3本；L、ハクソーフレーム；M、はんだ付け用銅線；N、プロペラ固定ナット用特殊スパナ；O、特殊スパナ；P、ロングハンドル付きソケットレンチ；Q、ロングハンドルで硬い毛のブラシ（モーター清掃用）；R、ガソリンバーナー；S、ハンドドリル；T、安全ワイヤー巻き；U、フラッシュランプ；V、特殊引き抜き工具とキャッスルレンチ；W、オイル缶；X、大型アジャスタブルモンキーレンチ；Y、ワッシャー・ガスケットカッター；Z、厚手の太い紐の玉。工具に加え、はんだ付け用酸、はんだ、
シェラック、バルブ研磨剤、ボルト・ナット、スプリットピン、ワッシャー、木ネジなど、さまざまな消耗品も用意されている。

[図版: 図179 – カーチスOX-2エンジン（カーチスJN-4練習複葉機搭載機）の整備用特殊工具]

特殊ホール・スコット工具一覧
NO. 工具名 使用方法
1 6気筒エンジン吊り上げフック カムシャフトハウジングの下に取り付け、エンジンを吊り上げる際に使用
2 4気筒エンジン吊り上げフック カムシャフトハウジングの下に取り付け、エンジンを吊り上げる際に使用
3 ウォータープラグレンチ シリンダー上部および末端のウォータープラグ取り外し用
4 垂直軸フランジ引き抜き工具 下部ピニオンシャフトフランジを軸から引き抜く際に使用（A-5およびA-7エンジン専用）
5 オイルガン 一般的な潤滑作業用
6 マグネトーギア引き抜き工具 マグネトーシャフトからギアを引き抜く際に使用
7 1/4インチA.L.A.M.ソケットレンチ クランクケースのボルト・ナット締め付け用
8 1/4インチA.L.A.M.ソケットレンチ クランクケースおよびマグネトーギアハウジング用
9 1/4インチA.L.A.M.ソケットレンチ マグネトーギアハウジング用
10 3/8インチ標準ソケットレンチ マグネトーをクランクケースに固定するボルト・ナット用
11 1/4インチA.L.A.M.ソケットレンチ マグネトーギアハウジング用
12 垂直軸ギア引き抜き工具 ウォーターポンプおよびマグネトー駆動ギアの取り外し用
13 ブラケット・面取りカッター シリンダーのラグ面を加工し、シリンダー固定スタッド用ワッシャーを取り付ける際に使用
14 ブラケット用ハンドル ブラケットと組み合わせて使用
15 バルブ研磨用ブラケット バルブ研磨作業用
16 3/8インチA.L.A.M.ソケットレンチベース スラストベアリングキャップスクリュー用
17 5/16インチA.L.A.M.ブラケット・面取りカッター ロッカーアームカバーのラグ面を加工する際に使用
18 バルブ研磨ドライバー バルブ研磨作業用
19 バルブスプリング工具 バルブスプリングの取り付け・取り外し用
20 ブロック型バルブスプリング工具 バルブスプリング工具と組み合わせて使用
21 5/8インチA.L.A.M.ソケットレンチ メインベアリングナット用
22 1/4インチA.L.A.M.ソケットレンチ カムシャフトハウジング用
23 5/16インチA.L.A.M.ソケットレンチ カムシャフトハウジング固定スタッドナット用
24 1/2インチA.L.A.M.ソケットレンチ シリンダー固定スタッドナット用
25 5/16インチA.L.A.M.ソケットレンチ キャブレターおよびウォーターポンプ用ボルト・ナット用
ボルト・ナット用
26 5/16インチA.L.A.M.ソケットレンチ キャブレターおよびウォーターポンプ用ボルト・ナット用
27 ソケットレンチ キャブレタージェット用
28 マグネトードライバー 一般的なマグネトー作業用
29 真鍮棒（直径1インチ×長さ7インチ） ピストンからピストンピンを抜き取る際に使用
30 ハクソー 汎用工具
31 オイル缶 カムシャフトハウジングの潤滑用
32 ガソリンまたは蒸留燃料缶 プライミング作業など汎用
33 オイル缶 マグネトーギアの潤滑用
34 シェラック缶 ゴムホース接続部およびガスケット用
35 マグネトークリーナー マグネトー清掃用
36 クランプ メインベアリング取り付け時のシリンダー固定スタッド保持用
37 ピストンガード エンジンから取り外したピストンを保護するための工具
38 ドライバー 汎用工具
39 垂直軸クランプ エンジンのタイミング調整時に垂直軸フランジを固定するための工具
40 スラスト調整ナットレンチ プロペラスラストベアリングの調整用
41 詰め物箱スパナーレンチ 垂直軸の詰め物箱ナット調整用
42 ウォーターポンプスパナーレンチ ウォーターポンプの詰め物ナット調整用
43 レンチ シリンダーリリーフコックおよびシリンダープライミングコック用
44 ホースクランプレンチ ホースクランプ用
37 ピストンガード エンジンから取り外した状態のピストンを保護するための部品
38 ドライバー 汎用工具
39 垂直軸クランプ エンジンのタイミング調整時に垂直軸フランジを固定するための工具
40 プロペラ推力調整ナットレンチ プロペラ推力軸受の調整に使用する工具
41 詰め物箱スパナレンチ 垂直軸上の詰め物箱ナットの調整に使用する工具
42 ウォーターポンプスパナレンチ ウォーターポンプの詰め物ナットの調整に使用する工具
43 レンチ シリンダーリリーフコックおよびシリンダープライミングコックの操作に使用する工具
44 ホースクランプスパナ ホースクランプの操作に使用する工具
45 スクレーパー ピストンリング溝の清掃に使用する工具
46 クランクシャフトナットレンチ クランクシャフトナットの調整に使用する工具
47 スパークプラグレンチ シリンダー内へのスパークプラグの取り付け・取り外しに使用する工具
48 タイミングディスク（単板式） クランクシャフトのタイミング調整に使用する工具
使用するモーターの種類を指定すること。複板式が必要な場合は、対応するモーターの種類を2種類指定すること。複板式
49 メインベアリングスクレーパー ベアリングの清掃に使用する工具
50 シリンダーカーボンスクレーパー シリンダーヘッドのカーボン除去に使用する工具
51 バルブシートツール シリンダーヘッドへのバルブの取り付けに使用する工具
52 小型スクレーパー 汎用ベアリング作業用の工具
53 大型スクレーパー 汎用ベアリング作業用の工具
54 クランクシャフトフランジプーラー クランクシャフトからフランジを取り外すための工具
55 ピストン＆コネクティングロッドラック
56 メインベアリングスタッドナット＆シムラック
57 メインベアリングボードラック
58 ロッカーアーム＆カバーラック

ホール・スコット社が自社エンジンの整備作業において推奨する特殊工具および治具については、図180に明確に示されている。すべての工具には番号が振られており、図版と410ページおよび411ページの説明一覧を参照することでその用途を明確に理解できる。
エンジンを分解する際には、スパークプラグ、マニホールド、配線などの小部品を最初に取り外す。次に、シリンダーなどの主要部品をクランクケースから取り外し、内部へのアクセスを確保した上で、ピストン、リング、コネクティングロッドの状態を点検する。シリンダーを取り外した後、次に行うのはコネクティングロッドをクランクシャフトから切り離し、これらをピストンと一体で取り外す作業である。その後、クランクケースを分解するが、通常は底部半分またはオイルパンを取り外すことで、メインベアリングとクランクシャフトが露出する。最初に行うべき作業は、吸気マニホールドと排気マニホールドの取り外しである。場合によっては、マニホールドがシリンダーヘッド鋳造部と一体成形されており、キャブレターから各吸気口へ通じる短いパイプと、全シリンダー共通の排気口につながる排気パイプを取り外すだけでよい。キャブレターを取り外すには、タンクからのガソリン供給を遮断し、フロート室接続部のパイプ継手を外す必要がある。また、スロットル操作ロッドも切り離さなければならない。シリンダーを取り外し、クランクケースを分解する前には、ウォーターポンプとマグネトーを取り外すことが推奨される。現代のエンジンの配線は通常導管に収められており、2～3箇所の小さな固定具を外すだけで、プラグ配線をユニットとして取り外すことができる。配線は、取り外し前にスパークプラグとマグネトーディストリビューターの両方から切り離しておく必要がある。シリンダーを取り外した状態であれば、ピストン、ピストンリング、コネクティングロッドが明確に露出し、その状態を容易に確認できる。
タイミングギアの配置を変更する前に、これらのギアに適切なマーキングを施し、エンジン設計者が意図した正確な位置関係で再取り付けできるようにすることが重要である。適切にマーキングされていれば、オーバーホール後に部品を交換しても、バルブタイミングとマグネトーの設定が正確に維持される。シリンダーを取り外した状態であれば、コネクティングロッドベアリング（手首ピン端部およびクランクピン端部）に過度の摩耗がないか確認でき、またピストン上部およびピストンリング背面のカーボン堆積量についてもおおよその見当をつけることができる。タイミングギアの摩耗の有無も確認できる。エンジンの底板を取り外すことで、修理技術者はメインベアリングに過度の摩耗がないか確認できる。多くの場合、ベアリングを十分に締め付けることで全てのガタを解消できる。場合によっては、慎重な再取り付けが必要となるほど摩耗していることもある。クランクケースが水平方向に2分割されている構造では、上部部分がエンジンベースとして機能し、ここにシリンダーをはじめとする全ての重要可動部品が取り付けられる。一方、下部部分はオイルタンクとしての機能と、内部機構を保護するカバーとしての役割を果たす。これが一般的な構造である。

シリンダーの欠陥
シリンダーを取り外し、すべての部品を取り除いた後は、徹底的に洗浄した上で慎重に欠陥の有無を検査する必要がある。内部ボア面については、摩耗痕、溝、切り傷、傷などがないか入念に確認しなければならない。この部分には多くの劣化要因が存在するためである。シリンダーボアが真円を失っている場合もあるが、これは内部マイクロメーターやダイヤルゲージで測定しない限り判別できない。シリンダーをエンジンベースに固定する下部フランジに亀裂が生じていることもある。また、ウォータージャケット壁が過去に冷却水の凍結によって開口している場合や、不純な冷却水の使用によってスケールや沈殿物で詰まっている場合もある。バルブシートに摩耗痕やピットが生じている場合や、バルブチャンバーキャップを保持するネジ山が摩耗してキャップが適切に固定できない状態になっていることもある。着脱式ヘッド構造を採用していれば、この部品を取り外してピストン上部へのアクセスを容易にし、カーボンの掻き出し作業を行うことができる。シリンダー本体をクランクケースから取り外す必要がない点が利点である。バルブの研削作業が必要な場合には、ヘッドを取り外して作業台で作業を行うことで、Iヘッド型シリンダーでは時に避けられない、研削剤がシリンダー内部に浸入するリスクを完全に排除できる。シリンダーに摩耗痕がある場合でも、ウォータージャケットと燃焼ヘッドは保存可能であり、完全なユニット式シリンダーを購入する場合に比べて大幅に低コストで新規シリンダー鋳物を購入すればよい。

着脱式ヘッド構造は近年になって航空機エンジンに採用されるようになったが、自動車エンジンにおいては初期の代表的な構造の一つであった。初期の頃は、ガスと水の両方に対して気密性を有するガスケットやパッキンを入手することが困難であった。一般的に使用されていたシート状アスベストは柔らかすぎて容易に吹き飛んでしまう上、シリンダーヘッドを取り外すたびに新しいガスケットを製作する必要があった。織金網とアスベストをゴム、赤鉛、黒鉛などの充填材で含浸させたパッキンは、シート状アスベストよりも優れていたが、給水量が減少すると燃え尽きる傾向があった。銅板や真鍮などの材料は硬度が高すぎるため、シリンダーヘッドとシリンダーの加工における避けられない微細な誤差に対応できる十分な柔軟性を持つパッキン材料を形成できなかった。この問題を解決したのが、非常に薄く柔らかい銅を2枚重ね、同じ材料の薄い縁取りで結合し、その間にシート状アスベストを挟んだ銅-アスベストガスケットの発明である。銅-アスベストパッキンは、効果的な気密シールを形成する優れた材料である。
初期のエンジン設計において、ガスと水の両方に対して気密性を有するガスケットやパッキンの調達は困難を極めた。当時一般的に用いられていたシート状アスベストは強度が不足しており、容易に吹き飛んでしまう問題があった。さらに、シリンダーヘッドを脱着するたびに新たなガスケットを製作する必要があった。織金網やアスベストにゴム、赤鉛、黒鉛などの充填材を含浸させたパッキンは、シート状アスベストよりも性能は向上したものの、給水量が減少すると焼損しやすいという欠点があった。銅板や真鍮などの素材は硬度が高すぎるため、シリンダーヘッドやシリンダーの加工時に生じるわずかな寸法誤差を吸収できる十分な柔軟性を持ったパッキンを形成することができなかった。

この問題を解決したのが、非常に薄く柔らかい銅板2枚を同素材の薄い縁材で結合し、その間にシート状アスベストを挟んだ構造の銅-アスベストガスケットの発明である。この銅-アスベストパッキンは、水の漏出防止とシリンダー内の爆発圧力を確実に保持する効果的なシール機能を発揮する。
カーボン堆積物の原因と防止策
ほとんどの専門家の見解では、カーボンは燃料と空気の混合燃焼が不完全であること、および不適切な引火点を持つ潤滑油の使用によって生じるとされている。ピストンリングを介して作用する潤滑油は、燃焼室内の高温によって分解されることがあるが、カーボン堆積の原因をすべて潤滑油のせいにすることはできない。適切な粘度を持つ純粋な石油系潤滑油であれば、過剰なカーボン堆積を引き起こすことはほとんどない。ただし、植物性原料であるひまし油と混合した場合、燃焼室内に多量のカーボンが残ることになる。また、ガソリンの比率が高すぎる燃料混合比も、これらの望ましくない堆積物の発生要因となる。

自動車エンジン内部から掻き取ったカーボンサンプルの詳細な化学分析結果によると、潤滑油が一般に考えられているほど大きな原因ではないことが極めて高い確率で示されている。分析結果は以下の通りである：
・潤滑油成分：14.3%
・その他可燃性物質：17.9%
・砂、粘土など：24.8%
・酸化鉄：24.5%
・炭酸カルシウム：8.9%
・その他成分：9.6%

上記の成分は、約32.2%が潤滑油と可燃性物質、残り67.8%が土質成分という2つの主要なカテゴリーに分類できると考えられる。この土質成分の割合が大きいのは、キャブレターを通じて吸い込まれた道路塵などの大気中の不純物が原因であることは疑いない。分析対象物質の17%以上が油性成分ではなかったという事実も、この見解を強く裏付けるものである。航空機エンジンのカーボン堆積物には、上記のような大量の土質成分は存在しないだろう。航空機は通常高高度を飛行するため、空気中の塵がほとんど存在しないからである。むしろ、可燃性成分が多く土質成分が少ないため、カーボン堆積物はより軟らかく、除去が容易であると考えられる。内部機構の適切な潤滑を確保するために必要な量の潤滑油を使用し、混合気への空気供給量を適切に管理するとともに、空気取り入れ口にダストフィルターを設置することは、非常に良い慣行である。

カーボンスクレーパーの使用法
航空機のパイロットが、新車時と比べて比較的少ない飛行時間でエンジンの反応が鈍くなったと不満を漏らすケースは少なくない。エンジン自体に実際に不具合があるわけではないにもかかわらず、スロットル操作に対する反応が鈍く、オーバーヒートしやすい傾向がある。これらの症状は機構の劣化を示しているが、多くの場合、原因はカーボン堆積物の蓄積という比較的軽微な問題である。

この問題の最も確実な解決方法は、堆積したカーボンを除去することである。モーター内部を徹底的に清掃する最も確実な方法は、シリンダーを取り外し（ヘッドと一体鋳造されている場合）、あるいはヘッド単体を取り外し（別鋳造されている場合）、すべての部品を露出させることである。

特にL型シリンダーなどの特定の形状のシリンダーでは、バルブ室キャップの穴やスパークプラグ穴を通じて、シリンダー内に直接アクセスできる位置に部品を配置すれば、単純なスクレーパーを導入することが可能である。この手法は新規性や独創性を主張するものではなく、長年にわたり大型定置エンジンで広く用いられてきた方法である。最初の手順として、吸排気配管を分解し、バルブキャップとバルブを取り外す。ただし、堆積物が極端に硬くない場合や量が多くない場合には、配管やバルブを取り外さずにバルブキャップの開口部からスクレーパーを操作できることも多い。最初のシリンダーから作業を開始し、クランクシャフトを回転させてピストンをストロークの最上位置まで移動させた後、スクレーパーを挿入し、工具を開口部に向かって引き戻すことでカーボン除去作業を開始する。この操作は小型の鍬を使用するのと似ており、切削刃がカーボンの一部を緩め、開口部へと引き込む。シリンダー内部を清掃するため、布切れや廃材をワイヤーの先端に固定し、灯油でよく湿らせたスワブを使用する。

使用可能な場合には、フレキシブルシャフトを備えた電動モーターと、ワイヤー製のブラシ毛を持つ小型円形清掃ブラシをエンジン内部で使用できる。電動モーターの出力は1/8馬力以下で十分であり、回転数は1,200～1,600RPM程度とする。ワイヤーブラシは、バルブ室キャップの開口部に容易に挿入できるサイズのものでなければならない。フレキシブルシャフトを使用することで、シリンダー内部のほぼすべての部分に容易にアクセスできる上、ブラシ毛が広がることで
パイプラインかバルブのいずれかに問題が生じる。最初のシリンダーから作業を開始し、クランクシャフトを回転させてピストンがストロークの最上点に達したら、スクレーパーを挿入する。その後、工具を開口部に向かって引き戻すことで、カーボン除去作業を開始する。この作業は小型の鍬に似た動作であり、切削刃がカーボンの一部を削り取り、開口部へと引き寄せる。洗浄用のスワブは、布切れや廃材をワイヤーの先端に固定し、灯油でよく湿らせてシリンダー内部を清掃するために使用する。

使用可能な場合、柔軟なシャフトを備えた電動モーターと小型の円形清掃ブラシ（ワイヤー製のブラシ毛を持つもの）をエンジン内部で使用できる。電動モーターの出力は1/8馬力以下で十分であり、回転数は1,200～1,600RPMで動作させる。ワイヤーブラシは、バルブ室キャップを容易に通過できるサイズのものでなければならない。柔軟なシャフトにより、シリンダー内部のほぼすべての部分に無理なくアクセスでき、ブラシの広がりと
平坦化によって、この部品によってかなりの範囲が確実に清掃される。
酸素を用いたカーボン燃焼除去法

近年開発されたこの手法は、エンジンを分解することなくカーボンを効果的に除去するもので、燃焼を支える酸素を供給して燃焼を促進・活性化させるプロセスに基づいている。すでに複数の企業がこの作業用の装置を提供しており、実際、自己充填式溶接装置を使用している工場であれば、酸素タンクと減圧バルブを専用の簡易トーチと組み合わせてカーボン燃焼に使用できる。実験結果によれば、エンジン部品を損傷する危険性はほとんどなく、酸素と作業コストは従来のシリンダー分解・手作業によるカーボン除去方法よりも大幅に低く、さらにカーボン溶剤を使用する代替方法に比べてはるかに迅速であることが実証されている。このシステムの唯一の欠点は、炎が届かない微細な突出部にカーボンの微粒子が残る可能性があり、酸素処理後も事前着火やそれに伴う打音が発生する場合があることだ。一般に、カーボンは酸素存在下で燃焼することが知られており、これはあらゆる物質の燃焼を促進する性質である。このプロセスはこの特性を利用し、マッチやワックステーパーで点火した炎を利用して燃焼室内にガスを噴射するものである。

[図版: 図182 – エンジン燃焼室内におけるカーボン堆積物の発生箇所と酸素を用いた除去方法 A – 専用トーチ B – 酸素タンクに接続されたトーチ C – 使用中のトーチ]

この手法を支持する専門家らは、酸素を使用する前日にはエンジンに通常の灯油処理を施すことを推奨している。各シリンダーに半タンブラー分の灯油または変性アルコールを注ぎ、一晩放置する。火災防止のため、トーチをシリンダーに挿入しエンジンを始動する前に、ガソリン供給をキャブレターから遮断し、パイプ内およびキャブレターフロート室のガソリンを消費させる必要がある。作業はシリンダー1本ずつ行う。最近、著名なスパークプラグメーカーが、発生する熱による損傷を防ぐため、点火部材をシリンダーから取り外してから作業を行うことを推奨している。市販されている装置は、図182Aに示すようなトリガー式バルブを備えた専用トーチと、図Bに示すようなフレキシブルチューブ、および調整バルブと酸素タンクで構成されている。圧力計は約12ポンドの圧力を示すように調整する必要がある。

操作方法は非常に単純で、Cに概要を示す。バーナーチューブをシリンダー内に挿入し、トリガーバルブを開いて酸素を燃焼室内に循環させる。点火したマッチまたはワックステーパーを燃焼室内に投入し、注入チューブをできるだけ広範囲に移動させて広い範囲をカバーする。カーボンは酸素の存在下で着火し、活発に燃焼する。カーボンの燃焼時には火花が発生し、堆積物が油分を含む場合には炎が生じることもある。カーボンの燃焼が始まると、酸素がシリンダー内に流れ続ける限り燃焼は中断なく継続する。各装置には詳細な取扱説明書が付属しており、レギュレーターの設定圧力はトーチの設計と貯蔵タンク内の酸素量によって異なる。
傷ついたシリンダーの修理方法

エンジンが適切な潤滑なしで運転されたことがある場合、シリンダー壁に垂直方向に走るスクラッチ傷が1本以上のシリンダーに生じることがある。これらの傷の深さは、シリンダーが潤滑なしで運転された時間の長さによって異なり、傷が非常に深い場合には唯一の解決策は新品のシリンダーを購入することである。もちろん、シリンダー壁に十分な材料が残っている場合は、シリンダーを再ボーリングし、標準サイズよりも大きいオーバーサイズのピストンを装着することが可能である。傷が深くない場合、高速研磨砥石で研削するか、そのような機械が利用できない場合はラップ加工によって除去できる。特に、セットスクリューで固定されている場合、リストピンが緩むことが知られているが、リストピンは通常硬化鋼で作られているため、その鋭い縁が切削工具として機能し、シリンダーに明確な溝を刻む可能性がある。シリンダーの研削は熟練した技術者を必要とする作業であるが、内部研削アタッチメントを備えた旋盤であればどの機種でも実施可能である。自動車用エンジンのシリンダーは通常、再ボーリングに耐えられる十分な壁厚を持っているが、航空機用エンジンのシリンダーでは、ボーリング工具でボアを大幅に拡大できるほどの金属量が不足している場合がほとんどである。ただし、数千分の1インチ程度の研削であれば安全に行える。深傷のある航空機用エンジンのシリンダーは、原則として廃棄処分とすべきである。

シリンダーの傷が深くない場合、またはシリンダーが十分に歪んでリングがシリンダーの全周にわたって均等に接触していない場合には、
機械設備が利用できない場合、高速研磨砥石で研削するか、ラップ加工によって修正することが可能である。特に、セットスクリューで固定されている手首ピンは、適切に締め付けられていないと緩みやすい傾向がある。手首ピンは通常硬化鋼で作られているため、その鋭いエッジが切削工具として機能し、シリンダーに深い溝を生じさせる可能性がある。シリンダーの研削は熟練した機械工を必要とする作業であるが、内部研削アタッチメントを備えた旋盤であればどの機種でも実施可能である。自動車用エンジンのシリンダーは通常、再ボーリングに耐えられる十分な壁厚を備えているが、航空機用エンジンのシリンダーでは、ボーリング工具でボアを大幅に拡大できるほどの金属量が不足している場合がほとんどである。ただし、数千分の1インチ程度の研削であれば安全に行える場合もある。深い溝が生じた航空機用エンジンのシリンダーは、原則として廃棄処分とすべきである。

シリンダーに生じた溝が深くない場合、あるいはシリンダーが変形してリングが全周にわたって均等に接触していない場合には、以下の方法でかなり精度の高い仕上げが可能である：
バルブの取り外しと点検

ガソリンエンジンにおいて最も重要な部品の一つであり、定期的な点検と調整が必要なのが、吸気・排気ガスの流れを制御するキノコ型（ポペット）バルブである。分解整備時にはこれらのバルブを座面から取り外し、以下に列挙する各種の欠陥がないか慎重に検査することが不可欠である。現時点で我々が取り組むべき課題は、バルブの最適な取り外し方法である。これらのバルブはシリンダー座面に対して、上部端部でコイルスプリングによって圧力を加えられ、下部端部ではキーで固定された適切なカラーによって保持されている。バルブを取り外すには、まずカラーを引き上げることでスプリングを圧縮し、保持キーをバルブステムから引き抜く必要がある。バルブスプリングを容易に取り外せるよう、様々な形状のバルブスプリングリフターが設計されている。

シリンダーがバルブ・イン・ヘッド方式の場合、バルブ取り外し方法はシリンダー構造の設計方式に完全に依存する。スターテヴァント社のシリンダー設計では、シリンダー鋳物からヘッドを取り外すことが可能であり、作業台にヘッドを置いた状態であれば、どのような適切な手段を用いてもバルブスプリングを簡単に圧縮できる。一般的な方法としては、柔らかい布の上にヘッドを置き、バルブを作業台に押し当てる。その後、単純なフォーク型レバーでバルブスプリングを押し下げ、バルブステムキーを引き抜くことでバルブスプリングカラーを解放できる。カーチスOX-2エンジン（図182-1/2参照）やホール・スコットエンジンでは、バルブシートがシリンダーヘッドに直接機械加工されており、バルブドームがシリンダーと一体成形されているため、シリンダーをクランクケースから取り外さずにバルブを取り外すことは不可能である。これは、L型シリンダー構造とは異なり、バルブヘッドがその部材の内側に位置するため、外側からはアクセスできないことを意味する。カーチスVXエンジンでは、バルブは取り外し可能なケージに収められており、バルブの整備が必要な際にはこのケージを容易に取り外すことができる。

[図版：図182-1/2――カーチスOX-2航空用エンジンのシリンダー内におけるバルブ配置を示す部分断面図]
バルブの再座面加工と真円仕上げ

バルブ研削に関しては多くの議論がなされてきたが、業界誌に掲載されている膨大な情報にもかかわらず、自らのモーターのメンテナンスに誇りを持つ平均的な修理工やエンジン使用者がこの必須作業を行う様子を観察するのは実に興味深い。よくある誤りとしては、ひどく溝が刻まれたり穴が開いたりしたバルブヘッドを、同様に損傷した座面に無理に取り付けようとすることであり、これはほぼ絶望的な作業である。また、粗い研磨砥粒を使用し、重い力で研削工具を押し当てて粗い表面を急いで削り取ろうとするケースも多い。不適切な研磨材の使用は、満足のいく座面仕上げが得られなくなる主要な原因となる。バルブ研削は、いくつかの重要な注意事項を守って行えば、決して難しい作業ではない。最も重要なのは、バルブヘッドまたは座面がひどく傷ついたり穴が開いたりしていないかどうかを確認することである。このような状態が確認された場合、通常の研削作業では表面を修復することはできない。この場合、最善の方法はバルブを座面から取り外し、シリンダー内でバルブヘッドと座面の両方を滑らかにしてから、再び組み合わせて研削作業を行うことである。もう一つの重要な注意事項は、バルブステムが真っ直ぐであること、およびヘッドが変形していないことを確認することである。

[図版：図183――バルブヘッドと座面を修復するための工具]

現在、バルブの再座面加工用のシンプルな工具が数多く市販されており、それらの概要を図183に示す。Aに示す工具はバルブヘッドの面取りを行うための簡易治具である。ステムは工具本体またはシャンクに取り付けられた適切なベアリングで支持され、ヘッドは適切なバルブシート角度に設定された角度付きカッターに対して回転される。バルブヘッドの回転はドライバーで行い、ヘッドから除去する材料の量はバルブシートの位置によって決定される。
もしこのような状態が確認された場合、通常の研削作業では表面を元通りに修復することはできない。この場合、最も適切な方法は、バルブをその座から取り外し、バルブヘッドとシリンダー内の座の両方を滑らかに研磨した上で、再び組み付ける作業を行うことである。もう一つの重要な注意点として、バルブステムが直線状であること、およびヘッド部分が変形していないことを必ず確認しなければならない。

[図版: 図183 – バルブヘッドと座を修復するための工具]

現在、バルブの再座付けに使用できる簡易工具が数多く市販されており、それらの概要を図183に示している。Aに示す工具はバルブヘッドの面取り用の簡易治具である。ステムは工具本体またはシャンクに取り付けられた適切なベアリングで支持され、ヘッド部分は所定のバルブ座角度に合わせて設定された角度付きカッター面に対して研磨される。バルブヘッドの研磨はドライバーを用いて行い、ヘッドから除去する材料の量は調整ネジの位置によって決定される。この際、必要以上に金属を除去しないよう注意が必要で、粗さを除去するのに必要な最小限の量だけを除去することが重要である。バルブには標準的な2種類のテーパがあり、角度はそれぞれ45度または60度である。ベベル角度を変更しないためには、カッター刃の設定を正確に行う必要があることに留意しなければならない。図183Bに示すのは、バルブヘッドの真円度とバルブ座のリーミング加工用のカッターセットである。このカッター刃Dは調整可能で、真円度を調整するバルブヘッドのサイズに合わせて位置を変えることができる。これらのカッター刃は工具鋼製で、両端にそれぞれ45度と60度のベベルが付けられている。図Gに示すバルブ座リーマーは、図Fに示すあらゆる種類のバルブヘッドに対応可能である。また、図Hに示す各種ガイドバーも使用できる。これらのガイドバーの役割は、バルブステムベアリングを正確に位置決めし、バルブ座が正常な中心軸に対して同心円状に加工されることを保証することにある。

別のタイプのバルブ
座リーマーと、それを回すための専用レンチの例を図Cに示す。図183Dに示すバルブヘッド真円度調整工具は、バイスに固定して使用することを想定しており、様々なサイズのバルブヘッドに対応可能である。小型バルブの場合は、より深い円錐形の凹部に収まる構造となっている。カッター刃は調整可能で、バルブステムはシンプルな自己中心型ベアリングで支持される。操作時には、ガイドベアリングの下部から突出したバルブステムを、ヒンジ付きのブリッジ部材で支持された送りネジの先端に取り付けられたパッドの圧力によってカッター面に押し当てながら加工する。このパッドは、バルブヘッドをカッター面に押し当てる場合や取り外す場合に、図に示すように位置を移動させることができる。

バルブヘッドとステムのサイズにはかなりのばらつきがあるため、「ユニバーサル」タイプのバルブヘッド真円度調整工具には、バルブヘッドの同心円状加工を保証するため、バルブステムを中心位置に固定する簡単な機構が必要となる。
バルブステムを誘導する巧妙な方法を採用したバルブヘッド真円度調整工具の例を図183Eに示す。この装置は、上部に外部ネジが切られた本体部Bと、その上にねじ込まれるカッターヘッドAで構成されている。本体部Bの下部にねじ込まれる調整ナットFによって、サイズを変更可能な複数の鋼球Cが溝内に配置されている。調整ナットFをスペーサ部材Eに押し込むと、V字型溝が縮小し、鋼球Cがバルブステムに押し付けられる形で接触する。上部と下部の両方の円周が球で満たされると、ステムは実質的にボールベアリングガイドによって支持されるため、容易に研磨できるようになる。より大きなバルブステムを支持する必要がある場合は、調整ナットFを緩めることで溝のサイズを拡大し、球Cを広げてより大きなステムを挿入できるようにする。

バルブ研削工程

前述したように、バルブヘッドと座の両方を真円度調整することは、研削によって部品を再組み付ける前に非常に重要な工程である。バルブ座を滑らかにした後の次の工程は、バルブを回転させる方法を確立することである。バルブヘッドには通常、バルブ上部のボス部を貫通するドライバー用スロットが設けられているか、またはフォーク型研削工具を挿入するための2つのドリル穴が開けられている。これらの両方のタイプのバルブに対応できる複合研削工具が考案されている。これは、ブレードのすぐ上に拡大ボスを備えた特殊なドライバーで構成されており、このボスはクランプネジで固定して操作位置に保持することも、ドライバーブレードを使用する場合には取り外すこともできる。

バルブを一方向に連続的に回転させるのではなく、一回転の一部を回転させた後に逆方向に回転させることが望ましいため、この往復運動を問題なく行えるようにするため、いくつかの専用工具が設計されている。シンプルなバルブ研削工具の例を
図184Cに示す。この工具は、ハンドル内で自由に回転できるように取り付けられたドライバーブレードで構成されている。ピニオンはドライバーブレードのシャンクに確実に固定されており、木製ハンドルを備えたレースに適合するように設計されている。また、ドライバーハンドルにしっかりと固定された曲げベアリング部材によってガイドされる。ラックを前後に動かす際には、ピニオンをまず一方方向に回転させた後、逆方向に回転させる必要がある。

[図版: 図184 – バルブ研削に使用される工具と工程]

主に胸ドリルをモデルにしたバルブ研削工具のパターンを図184Dに示す。この工具は、操作クランクを連続的に回転させることで、ドライバーブレードを保持するチャックが往復運動するように作動する。チャックを回転させるために使用されるベベルピニオンは、通常は自由回転するが、チャックステムと連動して回転するスライドスリーブによってクラッチ接続される。このスリーブの両端には、ベベルピニオンの対応するクラッチ部材と噛み合うクラッチ機構が取り付けられている。
ベベルギアにはカムピースが取り付けられており、ギアが回転するにつれてクラッチスリーブを前後方向に移動させる。つまり、チャックを前進させるピニオンは、ギアの1回転のうち特定の区間においてのみチャックスピンドルにクラッチ接続され、カムの作用によって残りの区間ではチャックを後退させるピニオンにクラッチ接続される仕組みである。

バルブリフトプランジャーの調整ネジ、あるいはLヘッドシリンダーを使用する場合のバルブリフトプランジャー自体が、バルブヘッドがシート面に正しく接触できない状態になることがある。バルブステムの先端とバルブリフトプランジャーの間に明確な隙間が存在しない限り、研削作業はほとんど効果がないことは明らかである。なぜなら、バルブヘッドがバルブシートに塗布された研磨材に対して適切に接触できないためである。

バルブ研削の標準的な方法は図184に明確に示されている。左側の図では、通常のドライバーを用いたバルブの回転方法と、ドリル穴とドライバースロットを備えたバルブヘッドA、および2種類の特殊なフォークエンド型バルブ研削工具が示されている。右側の断面図では、研削工具の圧力を解除するたびにバルブヘッドをシート面から持ち上げるために、バルブヘッドとバルブチャンバー底部の間に軽量スプリングを使用する方法が明確に示されている。また、バルブチャンバーとシリンダー内部の間の通路には、研磨材がシリンダー内に侵入するのを防ぐため、廃材や布製のボールが配置されていることにも注意されたい。ビットストックを使用する場合、チャックは完全な回転運動ではなく、円周の大部分を往復運動させるように作動させる。研削作業を継続する間は、バルブを頻繁にシート面から持ち上げる必要がある。これは、バルブヘッドとシート面の間に配置された研磨材を均一に分布させるためである。ビットストックに与える圧力は、スプリングの持ち上げ力を克服し、バルブが確実にシート面に接触し続けるのに十分な程度とする。スプリングを使用しない場合、研削作業中にバルブステムの下に手を添えることで適宜バルブを持ち上げることが可能である。ただし、エンジンベースにシリンダーが取り付けられている場合、バルブリフトプランジャーとバルブステム先端の間のスペースのため、この方法でバルブを持ち上げることが常に可能とは限らない。この場合には、断面図に示すようなスプリングの使用が望ましい。

一般的に用いられる研磨材は、中粒または細粒のエメリーとラード油または灯油を混合したペーストである。表面が比較的滑らかになるまでこの研磨材を使用し、その後は小麦粉エメリー、研削砥石の粉塵、クロッカス、または粉砕ガラスと油を混合したペーストを用いて最終研磨を行う。一部の地域では、バルブヘッド面とシート面に鏡のような光沢が必要であるという誤った認識が広まっている。しかし、これは必ずしも必要ではないが、シリンダー内のシート面とヘッドのベベル面は、作業完了時に滑らかで穴や傷がない状態であることが不可欠である。研磨材と油の痕跡は、バルブチャンバーからガソリンで完全に洗浄しなければならない。実際、バルブ機構を組み立てる前に古い研削コンパウンドを定期的に除去し、シート面を徹底的に洗浄した上で新しい材料を供給することが推奨される。

シート面の適合性は、プルシアンブルー顔料を薄く塗布してバルブシート上に広げることで確認できる。バルブを所定の位置に落とし、工具に軽く圧力をかけながら約8分の1回転させる。シート面が良好であれば、バルブヘッドとシート面全体に均一に色が付着する。高くなっている部分があれば色の付着が濃く現れ、低くなっている部分は顔料の付着不足によって明らかになる。テスト結果がバルブヘッドのシリンダーシート面全体に対する均一な接触を示すまで、研削作業を継続する必要がある。

バルブがケージに保持されている場合、バイスにケージを固定し、図に示すいずれかの方法でバルブを回転させることが可能である。この場合、研磨材と油を除去する作業がより容易になり、バルブケージまたはバルブを保持するシリンダーヘッド部材をシリンダーから取り外し可能な構造であれば、研磨材がシリンダー内に侵入する危険性は全くない。バルブがケージに保持されている場合、ケージを部分的にガソリンで満たし、バルブヘッド周辺から漏れ出る液体の量を観察することで、シート面の密着性をテストすることができる。漏れ出る水分の量が、研削工程の効果の程度を示す指標となる。

カーチスOX-2型シリンダーのバルブは、単純な固定具または工具を使用し、シリンダーの内側からではなく上部から作業を行うことで容易に研削できる。バルブステムにちょうど通る大きさのボアを持つチューブを用意し、木製ハンドルを取り付けるか一方の端をテープで固定し、バルブステムに開けた穴と同じ大きさの穴を開ける。
シリンダー座面の位置関係についてである。バルブをケージ内に保持する場合、
このケージを万力で固定し、任意の方向からバルブを回転させることが可能となる。
この方式では、研磨材や油の除去作業が大幅に容易になり、バルブケージあるいは
バルブを保持するシリンダーヘッド部材をシリンダーから取り外し可能な構造と
なっているため、研磨材がシリンダー内部に入り込む危険性が全くない。バルブを
ケージ内に保持する場合、座面の密閉性はケージ内にガソリンを部分的に注入し、
バルブヘッド周辺から漏れ出る液体の量を観察することで容易に確認できる。
漏れ出る液体の量は、研削工程の効果を正確に反映する。

カーチスOX-2型シリンダーのバルブは、単純な固定具または工具を使用し、
シリンダーの内側からではなく上部から作業を行うことで、容易に研削加工が可能
である。バルブステムにちょうど収まる内径のチューブを用意し、木製ハンドルを
取り付けるか一端をテープで固定する。さらに、バルブステムに開けた穴と同径の
貫通穴をチューブの反対側に設ける。使用時にはチューブの開放端をバルブステム
に押し当て、チューブとステムを貫通する分割ピンを挿入する。バルブは通常の
方法で振動させながら容易に操作・研削することができる。
バルブ作動機構における減肉現象について
バルブ作動機構においては、バルブリフト機構の各種ベアリングポイントで
大きな遊びが生じると、バルブタイミングが著しく損なわれる可能性があるため、
いくつかの重要なポイントに注意を払う必要がある。図185に示すように、
バルブを開くための従来の2つの方式が存在する。A図はバルブケージをヘッド部
に直接取り付ける方式、B図はL型またはT型シリンダーのようにバルブがシリンダー
鋳造部のポケット部や延長部に配置される場合に使用される方式である。これらの
箇所で減肉が発生する可能性があることは明らかである。最も単純なのはB図の
形態であるが、この場合においても5箇所で遊びが生じる可能性がある。バルブ
開閉カムまたはローラーの周縁部が摩耗する場合があるが、これはローラーやカムが
誤って軟質のまま使用された場合を除き、通常は発生しない。ローラーを支えるピン
が摩耗することもあり、これは比較的頻繁に発生する。バルブリフトプランジャーの
ベアリング面とプランジャーガイド鋳造部の間に緩みが生じる場合もあり、さらに
プランジャー上部とバルブステムの間に過剰なクリアランスが発生することもある。

[図版: 図185 – バルブ作動機構において減肉が発生しやすい箇所の概略図]

A図に示す形態では、B図で示された部品に加えて複数の追加部品が必要となる。
タップペットロッドの上方向運動をバルブステムの下方向運動に変換するため、
ウォーキングビーム（歩行梁）またはロッカーレバーが必須となる。この部材が
支点とするピン、およびタップペットロッドのヨーク端をヒンジまたはベアリング
として機能する他のピンも摩耗する可能性がある。前述の各ポイントにわずかな
遊びが存在するだけでも、バルブ開度が著しく低下する原因となり得る。

例えば、3箇所のベアリングポイントそれぞれで0.005インチの遊びが生じた場合、
総遊び量は0.015インチに達し、バルブ機構の騒音発生を引き起こすほどの
大きな影響となる。調整可能な形式のバルブプランジャー（B図に示すようなタイプ）
を使用する場合、バルブステム先端に接触する硬化ボルトヘッドは、その箇所での
打撃作用により中空化することがある。この部材上部を正確に面出しし、バルブ
ステムとプランジャーの間のクリアランスを適切に調整することが極めて重要である。
調整可能でないタイプのプランジャーを使用する場合、過剰なクリアランスを
低減するため、何らかの方法でバルブステムを延長する必要がある。各種ヒンジや
ベアリングピンの摩耗に対する唯一の解決策は、穴をわずかに拡大し、より大きな
直径の硬化鋼ピンに交換することである。バルブプランジャーガイドとバルブプランジャー
間の摩耗に対しては、通常、摩耗したガイドを新しいものに交換することで対処する。
もしプランジャーガイドに十分な材料が残っていれば（これらの部材がシリンダー鋳造部
から分離できない場合に時折見られるケースであるが）、ガイドをボーリング加工し、
軽量な青銅ブッシュを装着することが可能である。

エンジンの不規則な動作の一般的な原因として、バルブの固着が挙げられる。
これはバルブステムの曲がり、バルブスプリングの強度不足または破損、あるいは
バルブステムとバルブステムガイド間に蓄積した焼けたまたは粘着性の油が原因
である場合がある。これを防止するには、バルブステムを細目の研磨布で滑らかにし、
バリや肩部が残らないようにする必要がある。また、ステムはバルブヘッドに対して
直線的かつ直角に配置されていなければならない。スプリングの強度が不足している場合、
焼きなまし後に伸長させることでコイル間の間隔を広げ、再硬化させる方法で
強化できる場合がある。明らかに、スプリングが破損している場合には欠陥部品の
交換が唯一の解決策となる。

バルブステムガイドの摩耗とそのエンジン動作への影響について言及した。
これらの部材がシリンダー鋳造部と不可分な一体部品である場合、この摩耗を
補償する唯一の方法は、ガイドをボーリング加工してブッシュを装着することである。
これは鋼管製のブッシュで実現できる。

特に近年開発された一部のエンジンでは、バルブステムガイドがシリンダー鋳造部に
駆動またはねじ込まれており、摩耗した場合に取り外し可能な別個の部材として
設計されている。ガイドが拡大してバルブステムとの間に大きな遊びが生じる状態に
なった場合、容易に打ち抜いたりねじを緩めたりすることで容易に交換できる。
ピストンに関するトラブル
エンジンを完全に分解した場合、ピストンの劣化状態を確認することは非常に容易である。
ピストンがシリンダー内に良好な嵌合状態であることは重要であるが、圧縮力の
大部分は主にピストンリングに依存する。ピストンはシリンダー内にわずかな
遊びしかない状態で取り付けるべきであり、通常の慣行としては、ピストン直径1インチ
あたり、熱が最も少ない箇所またはピストン下部において、ボア径よりも約0.001インチ
小さくすることが推奨される。
爆発の直接的な熱によるピストン上部の膨張を考慮すると、この値よりも
さらに大きなクリアランスが必要となる。通常、ボア径より0.005インチ小さい
ピストンは中央部で約0.0065インチ、上部で約0.0075インチのクリアランスとなる。
この値よりも大きな遊びが見られる場合、ピストンはシリンダー内で「ガタつき」を生じ、
ピストンの端部が中央部よりも摩耗しやすくなる。アルミニウム製または合金製の
ピストンは、鋳鉄製のものよりも大きなクリアランスを必要とすることが多く、
通常は1.5倍程度のクリアランスが適切である。また、ピストンは変形して真円を
失うことがあり、この場合、凸部がシリンダー面を擦り、凹部にはガスが漏れた
痕跡として黒色の変色が生じる。

以前に述べたように、シリンダーに傷がついたり、ガスがピストンリングを
通過して漏れるような状態になった場合、再ボーリングまたは再研削が必要となる。
シリンダーを研削した後では、拡大したボア径に合わせてより大きなピストンを
使用する必要がある。
ほとんどのメーカーは、S.A.E.規格で定められた4つの標準オーバーサイズ寸法
（元のボア径より0.010インチ、0.020インチ、0.030インチ、0.040インチ大きいサイズ）
のオーバーサイズピストンを供給する準備が整っている。

ピストンリングは溝から取り外し、リング内側のカーボン堆積物と溝底部の
すべての堆積物を完全に除去する必要がある。この堆積物を除去することは重要である。
なぜなら、これがリングの弾性を低下させ、本来の機能を発揮できなくするためだ。
堆積物が蓄積すると、最終的にはリングの固着や噛み込みを引き起こし、
過剰な摩擦や圧縮力の低下を招く。リングを取り外した後は、その弾性が
保持されているかをテストする必要がある。また、一部のピストンに使用されている、
リングが回転して接合部が一直線に並ぶのを防ぐ小さなピンが適切に配置されているか
確認することも重要である。もしこれらのピンが見つからなくても、必ずしも
心配する必要はない。これらのピンは必ずしも使用されているわけではないからだ。
もしガスがリングを通過していたり、これらの部品がシリンダーに適切に
フィットしていない場合、ガスが通過した箇所は、ピストンとリングの研磨面に
焦げた茶色の変色部分や粗くなった部分として確認できる。この変色が最も顕著に
現れるのは、偏心リングの薄い端部付近で、通常は溝の両側約1/2インチから3/4インチ
の範囲である。リングが最初に取り付けられた時点で真円ではなかった可能性があり、
これにより当初は少量のガスが漏れ、それが継続的な圧力によって拡大し、
最終的にかなりの面積でガスが逃げる状態になったと考えられる。
ピストンリングの取り外し
ピストンリングを破らずに取り外すことは、適切な方法を用いない場合、
難しい作業となるが、一度コツをつかめば比較的簡単な作業となる。
必要な工具は非常にシンプルで、幅約1/4インチ、長さ4～5インチの薄い鋼材3枚と、
中心を銅線で結んでヒンジ状にした幅1/4インチのキーストックからなる
拡開用トングである。この構造により、トングのハンドルを閉じると反対側の端部が
広がる仕組みとなっており、一般的なペンチとは逆の動作をする。トングと金属板の
使用方法は図186に明確に示されている。A図ではリング拡開工具がリングの端部を
十分に広げ、金属板をリングとピストンの間に挿入する様子を示している。
B図のようにリングを握り、親指でピストン上部を押すと、薄い金属板がガイドとして
機能し、リングが他のピストン溝に引っかかることなく容易に取り外せる。通常、
上部または下部のリングの取り外しに問題が生じることはない。これらの部品は
金属板を使用せずに直接容易に拡開して取り外せるためである。しかし、中間リングを
取り外す場合には、金属板が非常に有用である。これらの金属板は通常、修理業者が
古いノコギリ刃から歯を研削し、エッジと角を丸めて指を切る危険性を低減させて
作製する。3枚の金属板を使用することで、リングを破ったり変形させたりすることなく
取り外すことができ、この作業にはほとんど時間がかからない。
ピストンリングの取り付け
新しいリングを取り付ける前に、それらを適用する溝に慎重にフィットさせる必要がある。
必要な工具は、細かい研磨布、薄い平やすり、銅または鉛製の顎クリップを備えた
小型バイス、および表面プラッターの上面や十分に平面加工された硬い木材などの
滑らかで硬い作業台である。ピストン溝から燃焼油やカーボンの堆積物がすべて
除去されていることを確認した後、各溝に1つずつ、合計3つのリングを選択する。
リングはその周囲全体を溝に合わせて回転させる。この作業はピストンの上に
リングを跳ね上げる必要なく行うことができる。リングの外側縁は、内側縁と同様に
溝の幅を確認するのに十分な精度で使用できる。リングは適度なフィット感が必要で、
周方向には自由に動けるが、上下方向の動きはほとんどあってはならない。
もしリングがきつくフィットする場合は、研磨布を表面プラッターの上に置き、
慎重に擦りながら、取り付ける溝にぴったり合うまで調整する。各ピストンリングは
個別にフィットさせ、取り付ける溝を特定できるように何らかの方法で印を付けておくことが
推奨される。

次に、修理工はシリンダー内でのリングの取り付け作業に移る。リングはシリンダー底部から
少なくとも2インチ（約5cm）上まで押し込む必要があり、リングの下縁がシリンダー底部と
平行になるように調整する。もし
リングの直径がシリンダーボアに対してわずかに大きい場合、この状態はリングの
角度付きスロットが一直線になっていないことや、ラップジョイント形式のリングを
挿入する際に困難が生じることで確認できる。このような場合は、リングをシリンダーから
取り外し、柔らかい金属製の顎クリップを備えたバイスに固定する。スロット部のリング縁から
細かいやすりで十分な量の金属を除去し、縁が一直線になり、リングをシリンダーに
装着した際にわずかに隙間ができるまで調整する。この隙間を縁の間に残しておくことが
重要である。これを行わないと、リングが加熱された際に金属の膨張によって端部が
接触し、シリンダー内でリングが固着する原因となる。

[図版: 図186 – ピストンリングの取り外し方法、およびシリンダーへのリング挿入を
容易にする簡易クランプ]

ピストンリングを再び取り付ける際には、通常鋳鉄製であるため特に注意が必要である。
この材質は非常に脆く、脆性破壊を起こしやすい性質を持っている。特に新品のリングを
取り付ける際には特別な注意が必要である。これは使用済みリングの加熱処理によって
金属が焼きなまし状態になり、弾力性が低下するためと考えられる。最下部のリングは
最初に位置決めする。これは、リングをピストン上で十分に開いて通過させた後、
下部の溝（一部のエンジンでは手首ピンの下に位置する）に滑り込ませることで容易に
行える。その他のリングは、図186のAとBに示した手順を逆にして取り付ける。
リングをピストンに若干斜めに装着し、リングを溝に跳ね上げずに溝を通過させる
操作が可能な場合もあるため、必ずしも金属製のガイドストリップを使用する必要はない。
最上部のリングは最後に位置決めする。

ピストンをシリンダーに装着する前に、ピストンリングのスロットがピストン上で
均等間隔に配置されていることを確認する必要がある。リングの回転を防ぐためのピンを
使用する場合は、これらがリングの穴にしっかりと収まり、リングのどの部分にも
干渉していないことを特に注意する。実際、ほとんどのシリンダーはピストンリングの
挿入を容易にするため、下部端部が面取りされている。シリンダー鋳造体をピストン上に
装着する作業は基本的に2人で行う必要がある。1人がシリンダーを操作し、もう1人が
シリンダー内に入る際にリングを閉じる役割を担う。この作業は、図186のCに示すように
簡単な真鍮または鉄製のクランプ部材を使用することで非常に容易に行える。
クランプは個々のリングに合わせて調整する必要があり、クランプの分割部分は
リングの分割部分と正確に一致させる必要がある。ピストンを装着する前に、シリンダーは
十分に潤滑油を塗布しておく必要がある。新しいピストンリングを装着した後は、
通常よりも多めの潤滑油を数時間にわたって供給し続けるべきである。エンジンを
初めて始動した際、圧縮比が古いリングを使用した時よりもさらに低下していることに
気付くかもしれない。しかしこの状態はすぐに改善される。リングが研磨され、シリンダー
の形状に適応するにつれて問題は解消されていく。
手首ピンの摩耗について
手首ピンは通常非常に硬い鋼材で作られ、上部端部に容易に交換可能な青銅製ブッシュを
摩耗させる目的でケース硬化処理が施されている。しかし、場合によってはこれらの部品が
摩耗し、接続ロッド上部のブッシュを新品に交換しても、手首ピンの緩みによる
遊びやそれに伴う騒音が解消されないことがある。この場合の唯一の解決策は、
新しい手首ピンをピストンに取り付けることである。接続ロッドが手首ピンにクランプされ、
その部材がピストンボス内で振動する場合、摩耗は通常、ピストンボスに圧入された
青銅製ブッシュに現れる。これらのブッシュは簡単に交換可能であり、リーマーで
穴を拡大した後
再加工することができる。新しいピストンリングを装着した後は、通常よりも多めの潤滑油を
数時間にわたって供給し続ける必要がある。エンジンを最初に始動した際、圧縮比が
古いリングを使用した時よりもさらに低下していることに失望するかもしれない。
しかしこの状態はすぐに改善される。リングが研磨され、シリンダーの形状に
適応するにつれて問題は解消されていく。
リストピンの摩耗

リストピンは通常非常に硬い鋼材で作られているが、接続ロッドの上部端に
容易に交換可能な青銅製ブッシュを摩耗させる目的でケース硬化処理が施されることがある。
しかし時折、これらの部品が摩耗し、接続ロッド内のブッシュを新品に交換しても
リストピンの緩みによるガタつきやそれに伴う騒音が解消されない場合がある。
この場合の唯一の解決策は、新しいリストピンをピストンに取り付けることである。
接続ロッドがリストピンに固定され、その部材がピストンボス内で振動する構造の場合、
摩耗は通常、ピストンボスに圧入された青銅製ブッシュに現れる。これらのブッシュは
容易に交換可能であり、適切なサイズのリーマーで加工した後、
旧型・新型を問わずリストピンの交換に問題は生じない。ブッシュが装備されていない場合、
例えば合金製ピストンなどでは、ボス部を切削加工して薄いブッシュを挿入することも可能だが、
必ずしもこれが可能とは限らない。その代替手段としては、ボス部とロッド上部端を
わずかに拡大加工し、穴の真円度を確認した上で、オーバーサイズのリストピンを装着する方法がある。
エンジンベアリングの点検と再調整

エンジンを分解する際には、クランクケース内の各種ベアリングポイントを
詳細に点検し、ベアリング面の摩耗による緩みの有無を確認する絶好の機会となる。
メインクランクシャフトベアリングと接続ロッド下部端は、容易に劣化状態を
確認できる箇所である。ロッドが装着された状態でも、接続ロッドをしっかりと手で掴み、
上下に動かすことでガタつき量を容易に確認できる。

接続ロッドを取り外し、プロペラハブをクランクシャフトから取り外して
取り扱いを容易にした後、メインベアリングの緩みは、クランクシャフトの前端または後端を
持ち上げ、シャフトジャーナルとメインベアリングキャップ間にガタつきがないか
確認することで検出できる。メインベアリングの点検にエンジンを完全に分解する必要はない。
ほとんどの型式では、オイルパンを取り外すだけで容易にアクセス可能だからだ。
摩耗したメインベアリングの症状は容易に識別できる。エンジンが速度や点火レバーの位置に関係なく
ノッキングを起こし、その原因が燃焼室内のカーボン堆積でない場合、
メインベアリングが緩んでいるか、あるいは接続ロッド大端部、場合によっては
リストピンにもガタつきが生じていると推測するのが妥当である。
適切に設計されたエンジンのメインジャーナルは通常十分な表面面積が確保されており、
潤滑が適切に行われていない場合を除き、過度に摩耗することはない。
接続ロッドベアリングは、単位当たりの負荷が大きいためメインベアリングよりも
早く摩耗する。場合によってはこれらのベアリングも調整が必要になることがある。
メインベアリングの調整
[図187：エンジンベアリングの再調整に使用する工具と工程]

ベアリングの摩耗が再調整を必要とするほど深刻でない場合、ベアリングキャップと
座面を分離するために通常使用される薄いシムまたはライナーを1枚または複数枚
取り除くことで、ガタつきを効果的に解消できることが多い。これらは図187のAに示されている。
注意を要するのは、ジャーナルの両側から同じ厚さのシムを偶数枚取り除くことである。
1～2枚のシムを除去した後にまだ大きなガタつきが残る場合は、さらに多くのシムを
取り除き、ベアリングキャップを締め付ける前にベアリング面を研磨して適切な
フィット状態にすることが推奨される。クランクシャフトジャーナルの表面を
清掃する必要がある場合もある。これは、清浄な潤滑油が供給されなかった場合や、
ベアリングが固着した場合などに、表面に傷が生じることがあるためである。
クランクピンやメインジャーナルに深い傷がない限り、表面を真円に修正することは
それほど難しくない。細目のやすりと研磨布を使用するか、図187のBに示すような
ラップ加工用工具を用いるのが効果的である。後者の方が好ましいのは、やすりと研磨布では
表面を滑らかにすることはできても、クランクを本来の形状に復元する効果は得られないためだ。

ラップ加工用工具は簡単に自作できる（図B参照）。ブロック材は鉛または硬質木材でよい。
これらの幅はクランクピンの約半分であるため、工具を回転させながら左右に動かすことができる。
微細な研磨粉と油を混ぜた研磨ペーストをブロック間に塗布し、ブロックをクランクピンに
しっかりと固定する。鉛ブロックが沈み込むにつれて、翼ナットを締め付けて
研磨材がある程度の圧力でシャフトに接触するようにする。研磨材は適宜新しいものと交換し、
古い混合物はガソリンで拭き取る必要がある。ラップ加工用工具を左右に動かすことで、
クランクピンの全幅にわたって均一に加工効果が得られるようにする。表面が滑らかになるまで
この作業を続行する。クランクピンが著しく真円から外れている場合、
これを修復する唯一の方法は、必要な工作機械を備えた熟練技術者に依頼し、
適切な円筒形状に研削加工してもらうことである。手作業で操作可能なクランクピン真円加工工具は
図187のKに示されている。

クランクシャフトの真円度調整が完了したら、次の工程はメインベアリングへの
取り付け、あるいはより正確には、シャフトジャーナルに合わせてこれらの部材を
研磨加工することである。ブラス（青銅製部品）をより緊密に接触させるため、
ガタつき量を補うために、キャップの縁部から少量の金属を除去する必要がある場合がある。
これを行う最も簡単な方法を図187のDに示す。中目の研磨布を表面プレート上に固定し、
ボックスまたはブラス部材を手で表面上で前後に動かす。このときの圧力と
移動速度は、以下の点を考慮して決定する：
クランクピンの摩耗が許容範囲を超える場合、その修復方法は専門の機械工が適切な工作機械を用いて正確に円筒形状に研削することのみである。手作業で操作可能なクランクピン真円度調整工具の一例を図187のKに示す。

クランクシャフトの真円度調整が完了したら、次の工程はメインベアリングとの適合作業、あるいはより正確には軸受ジャーナルに合わせてこれらの部材を削り合わせる作業である。ブラス（軸受）同士をより緊密に接触させるため、失われた運動量を補う目的でキャップの縁部から少量の金属を除去する必要がある場合がある。この作業の非常に簡便な方法を図187のDに示す。中程度の粒度の研磨布を表面プレート上に敷き、ボックスまたはブラス部材を手で押し引きする。この際の圧力と移動速度は、除去すべき金属量に応じて適切に調整する必要がある。
この作業は単に削るよりも優れており、エッジが平坦になるため、ベアリングキャップが軸受座面に接触した際にぐらつくことがない。クランクピンの縁部から十分な量の金属を除去することが重要である。そうすることでクランクピンをしっかりと保持できるようになる。作業中は外側直径をノギスで定期的に測定し、表面が常に平行に保たれていることを確認しなければならない。この手順を怠ると、ベアリングブラスは片側のみで接触することになり、支持が不十分なため、軸受座面とベアリングキャップの両方で急速に緩みが生じる。
ベアリングブラスの適合削り

真円度調整済みのクランクピンまたはクランクシャフトジャーナルにベアリングブラスを確実に適合させるため、各種クランクシャフトジャーナルに合わせてこれらを削り合わせる必要がある。削り作業は手間のかかる作業ではあるが、忍耐と一定の注意力があれば難しいものではない。クランクピン表面にはプルシアンブルー顔料を均一に塗布する。その後、適切なボルトで固定したベアリングを通常の方法で組み立て、クランクシャフトを数回回転させてベアリングキャップ上の高点を確認する。削り作業を開始する際、ベアリングは図187のGに示すように数点でのみ接触する状態となる。

削り作業を続行すると、ベアリング面は図Hに示す状態まで均一化され、これは大幅な改善と言える。作業が完了したと判断できるのは、ブラスが図Iのように軸受全体にわたって均一に接触している場合である。高点部分は青色で示され、軸がベアリングに接触していない箇所には色がつかない。高点の除去には、図187のFに示す形状の削り工具を使用する。この工具は摩耗したやすりから容易に製作できる。形状を整えた後、断面図に示すように中空に研削し、通常の油砥石で頻繁に研削して鋭利な状態を維持する。適切な削り作業を行うためには、工具の刃先が非常に鋭利であることが不可欠である。直線型および半円形のハーフラウンド型削り工具（MおよびNに示す）は、ベアリングの平坦面用に使用され、三角型削り工具（Oに示す）は曲面用に使用され、鋭い角を丸めるのに有効である。直線型または半円形のハーフラウンド型は、バビット材や白真鍮などの軟質ベアリング材には適しているが、黄真鍮や青銅材では切削速度が非常に遅く、刃先が鈍ると金属を除去するために多大な圧力が必要となり、頻繁な研ぎ直しが必要となる。

平坦面または曲面を手作業で削り調整する場合、当然ながら可能な限り少ない削り量で均一な接触面を持つベアリングを得ることが望ましい。削り作業を開始する際、表面プレートに部品を初めて当てた場合、あるいはベアリングの場合であればジャーナルに当てた場合、マーキング材によって3～4箇所の「高点」が示されることがある。これらの高点を除去して表面全体に均一に分布したベアリングを得るのに必要な時間は、削り作業の開始方法に大きく依存する。もし最初のベアリングマークが明らかに表面の隆起を示している場合、ベアリングマークで覆われた範囲よりも広い面積を削り取ることで、大幅に時間を節約できる。これは特に大型のシャフトやエンジンベアリングなどにおいて顕著である。熟練した作業者であれば、重いマークを除去するだけでなく、より広い範囲を削り取ることができる。その後、再度ベアリングをテストすると、マークは概ね均一に分布していることが多い。最初に目立つ形で現れる重いマークを単に軽い削り作業で除去すると、これらの「点接触」が徐々に拡大していくが、均一に分布させるにははるかに長い時間が必要となる。

ベアリングをジャーナルに当ててテストする回数は重要であり、特にボックス型ベアリングが大きく取り扱いが困難な場合に留意すべきである。ベアリングマークを均一に分布させるのに必要な時間は、これらマークを「読み取る」際の判断力に大きく左右される。削り作業の初期段階では、マークは単に高領域を示すガイドとして部分的に使用し、マークされた箇所を単に削るだけでなく、その周囲の表面も必要に応じて削り取るべきである。ただし、不均一が局所的なものであることが明らかな場合はこの限りではない。まず数箇所の比較的大きなマークを全体的に分布させることを目標とすべきである。その後、均一で微細な分布を持つ表面を容易に作り出せるようになる。

取り外し可能なタイプのベアリングを適合させる場合、2つの方法が考えられる。エンジンベースの上部を適切な作業台またはスタンドに反転させ、クランクシャフトを所定の位置に配置した状態でボックス型ベアリングを取り付ける方法である。この場合、ベアリングキャップを1つずつ固定しながら、各ベアリングを順番に取り付けていき、均等に圧入する。この時点以降は、常に同時にベアリングを取り付けることで、クランクシャフトがシリンダー底部と平行になるようにする。大工用の木クランプを使用してベアリングブラスを仮固定し（図187のJに示す）、クランクシャフトを作業台に取り付けたままにしておく方法を採用すれば、重いクランクシャフトの取り扱いに伴う時間と労力を大幅に節約できる。ベアリングブラスはクランクシャフトの周りで回転させ
ただし、この凹凸が局所的なものであることが明らかな場合はこの限りではない。まず比較的大きなマークを数箇所、全体的に分散して配置することから始めるべきである。その後、均一で細かな斑点模様の表面を容易に形成することが可能となる。

取り外し可能なタイプの真鍮製部品を組み立てる際には、2つの方法が考えられる。エンジンベースの上部を適切な作業台やスタンドに逆さまに設置し、クランクシャフトを所定の位置に固定した後、ベアリングキャップを1つずつ締め付けながら、各ベアリングを順番に取り付けていく。この際、全てのベアリングが均等に圧入されるまで作業を続ける。以降は、常に同時にベアリングを取り付けることで、クランクシャフトがシリンダー底部と平行になるようにする。事前に木工用クランプを用いてベアリングブラスを仮固定し（図187のJ参照）、クランクシャフトを作業台に固定したまま作業を行うことで、重いクランクシャフトの取り扱い時間と労力を大幅に削減できる。ベアリングブラスはクランクシャフトの周りで回転させながら
ジャーナル部を削り、突出した部分がなくなるまで調整する。ブラスが適切に装着された状態になったら、全てのベアリングを固定した状態で最終的な研磨を行い、クランクシャフトを回転させながら座面の接触面積を確認する。適切に装着されたブラスは、完全なベアリング面を示すだけでなく、適度なトルクで回転させた場合に過度に硬く回転することがない。

白金属やバビット材製のベアリングは、青銅製のものよりもより強く圧入することができる。ただし、ベアリングの慣らし運転が完了するまで（通常数時間程度のテストブロック作業が必要）、通常よりも大幅に多くの潤滑油を供給する必要がある点に注意しなければならない。研磨作業を開始する前に、図187のLに示すようにベアリングにオイル溝をノミで刻むことが有効である。この溝は、ベアリング全面に潤滑油を均一に分布させるのに非常に役立ち、同時に油を保持する貯油槽としての役割も果たす。使用する工具は丸ノミで、溝の幅と深さを均一にし、側面を滑らかに仕上げることが重要である。溝を深く削り過ぎると、ベアリングブッシュの強度が著しく低下するため注意が必要である。通常設けられる溝の形状は図187のGに明確に示されており、溝がベアリングの端面まで完全に延びておらず、その約1/4インチ手前で終わっていることが確認できる。ベアリングに潤滑油を供給する穴は、通常この溝と通じるように加工される。

図187のKに示す工具は近年開発された「クランクシャフト平滑化工具」と呼ばれるものである。これは手動式の旋削工具で、旋盤を使用せずにスコアリングされたクランクピンを平滑化するカッターを備えている。送り量は適切なネジで調整可能であり、他の調整ネジによって異なる直径のクランクピンとシャフトジャーナルに装着することができる。この工具の操作は難しくなく、前述のラップ工具と同様にクランクシャフトにクランプで固定した後、専用のレバーで回転させるだけで、旋盤工具と同様に金属を連続的に切削する。

接続ロッドの取り付け方法
航空機エンジンで一般的に使用されているマリンタイプのロッドでは、両側に1～2本のボルトを使用し、ベアリングをクランクピンから取り外す前にキャップを完全に取り外しておかなければならない。クランクピン周辺のブラスの締め付け具合は、ボルトの調整だけでは判断できない。これらのボルトはできるだけ強く締め付けることが重要である一方、ベアリングはシャフトに対して過度に締め付けられることなく、スムーズに回転できる状態でなければならない。主ベアリングの場合と同様に、一部の航空機エンジンで使用されるマリンタイプの接続ロッドには、ロッド端部の上部と下部の間に複数のライナー（シム）が設けられている場合があり、必要に応じてこれらの数を減らしてブラス同士をより接近させることができる。航空機エンジンでは一般的に、主ベアリングと接続ロッドベアリングの両方でシムの使用を廃止する傾向があり、摩耗が認められた場合にはボックスやライナーを取り外し、新しいものに交換する。ブラスは接続ロッドとキャップに真鍮製リベットで固定され、通常は小型の真鍮製機械ネジによって主ベアリングに取り付けられる。一般的に好まれるボックスの形状は、良好な熱伝導性を確保するため銅を豊富に含む真鍮砂型鋳造品であり、その上に薄い白真鍮、バビット材、またはその他の耐摩擦金属層を形成するバッキングとして機能する。

[図版: 図188 – 接続ロッドブラスを取り付ける際に注意すべきポイント]
新しいブラスを取り付ける際には、図188のBとCに示す2つの状態を避ける必要がある。図Cに示す例では、ブッシュの薄い縁部分が接触しているものの、接続ロッドとそのキャップは互いに接触していない。保持用ナットを締め付けると、全ての負荷がブッシュの比較的小さな縁部分に集中し、この部分は存在する応力に耐えられず、すぐに変形してベアリングが緩んでしまう。図Bに示す例では、接続ロッドキャップを所定の位置に引いた状態でブラスの縁部分が接触していない。この方法は好ましくなく、ブラスはすぐに保持部材内で緩んでしまう。図Cに示すように、キャップとロッドが接触する前にブラス同士が接触している場合、ベアリングの両端部を縁部分で削るか、図Aに示すようにライナーの表面でキャップとブラスが互いに接触するように調整する必要がある。

スプリング付きカムシャフト
カムシャフトがスプリングで支持されている場合やねじれている場合、バルブタイミングが著しく変化し、エンジンの動作の滑らかさに重大な影響を及ぼす。この状態が疑われる場合、カムシャフトを旋盤のセンターに取り付けて回転させ、振れがあるかどうかを確認することができる。
カムシャフトがスプリングで支持されている場合やねじれている場合、バルブタイミングが著しく変化し、エンジンの動作の滑らかさに重大な影響を及ぼす。この状態が疑われる場合、カムシャフトを旋盤の心押し台に固定して回転させ、遊びの有無を確認し、通常のシャフト矯正機で矯正することが可能である。ただし、スプリング機能に影響なくねじれが生じる場合もあるため、一方の端をインデックスヘッドで、もう一方をフライス盤の心押し台で支持した状態で確認する必要がある。その後、カム間の角度が適正範囲内にあるかどうかを検査する。この作業には対象エンジンのバルブタイミングに関する詳細な知識が必要であり、エンジンが製造された工場で実施するのが最適である。タイミングギアについても点検し、歯面の摩耗によってバックラッシュや遊びが過度に生じていないか確認することが重要である。特にウォームギアやスパイラルギアを使用する場合にはこの点が特に重要となる。摩耗したタイミングギアは騒音を発生するだけでなく、エンジンバルブの開閉タイミングに重大な変動を引き起こす原因となる。
部品の再組立てにおける注意事項

動力装置の主要部品をすべて慎重に点検・清掃し、摩耗箇所の調整または交換によって不具合を完全に除去した後、モーターを元の状態と全く同じ相対位置関係を保ちながら再組立てを行う必要がある。各部品を組み立てる際には、専用のシリンダーオイルスプレー缶や注射器を用いて、すべての新しい接触面に十分な量の潤滑油を塗布し、適切な潤滑を確保するよう細心の注意を払うこと。クランクシャフトベアリングの調整時には、1つずつ締め付けながらその都度シャフトを回転させ、新たに調整したベアリングに過度な摩擦が生じていないことを確認すること。すべての保持キーとピンは確実に位置合わせし、将来的に容易に取り外しが必要になる可能性も考慮して、部品を交換する前に潤滑剤を塗布しておくのが好ましい。潤滑処理を行わない場合、錆が発生する恐れがある。
特に鋳鉄やアルミニウムなどの脆性材料で作られた鋳造部品を複数のボルトやネジで固定する場合、すべての締め付けボルトを均一に締め付けることが重要である。1本のボルトだけを過度に締め付けると、鋳造部品に応力集中が生じ、破損する危険性がある。可動部や高荷重がかかる部品には、常にスプリングワッシャー、チェックナット、分割ピンなどの固定手段を設けるべきである。

シリンダーをピストンに装着する前に、ピストンリングの溝間隔が均等であることを確認し、シリンダーを装着する前にピストン全体に十分な量の潤滑油を塗布することが必須である。吸気マニホールドと排気マニホールドを再組立てする際には、新品のパッキンまたはガスケットのみを使用し、使用過程で硬化したり過度に変形したりしたガスケットの使用は避けるのが望ましい。新品のガスケットを使用する必要がある場合は、マニホールドのすべての接合部にこれらを使用することが重要である。古いガスケットと新しいガスケットを併用すると、新しいガスケットがマニホールドの適切な密着を妨げる可能性がある。シリンダーヘッドや排気マニホールド固定用ボルトなど、熱にさらされるボルトやネジのネジ山には、グラファイトと油の混合物を塗布するのが効果的である。水ジャケット内に入るボルトには、白鉛または赤鉛、あるいはパイプねじ用コンパウンドで被覆する必要がある。ガスケットは、マニホールドやその他の部品を装着する前にシェラックでコーティングしておくと、接合部の不規則な部分を充填し、接合完了後にコーティングが硬化した後の漏れ防止に大いに役立つ。

シャフトに部品を組み付ける前に、ベアリングは切削加工によって適合させる必要がある。メインベアリングの形状復元に関する前述の指示は、この場合も同様に適用できる。クランクピンが真円でない場合、どれだけ切削加工を行っても真円のベアリングを得ることはできないことに注意しなければならない。特に注意すべき点は、ボルト頭部が確実に正しい位置に埋め込まれており、頭部下のバリや異物によって浮き上がっていないことを確認することである。こうした状態では、エンジン稼働後にボルトが緩み、ボルト頭部下の表面が平滑化してしまう可能性がある。同様に、ブラス（ブッシュ）とそれを収容するボックスにも異物がないことを確認する必要がある。これを防ぐため、ボルトを締め付けた後に数回ハンマーで打ち込み、コネクティングロッドのキャップ下を木製ハンマーや鉛製ハンマーで数回強く叩くことが有効である。ブッシュの回転を防ぎ、正しい位置関係を維持するためには、ブラスを固定用ピンで固定することが重要である。ブッシュが回転すると、キャップのオイル穴とブラス間の正確な位置関係が損なわれ、潤滑が阻害される可能性があるからだ。

保持ナットを締め付ける際には、確実に固定され、緩みが生じないように細心の注意を払うこと。スプリングワッシャーは、コネクティングロッドの両端やメインベアリング用ナットには使用しないことが望ましい。これらは時折破断してナットを緩めてしまう可能性があるからだ。最も確実な固定方法は、適切にフィットする分割ピンとカステルナットを使用することである。
ベアリングの平行度検査方法
コネクティングロッドベアリングの適切な締め付けトルクについては、一般的な指示以上の具体的な数値を示すことはできないが、調整の目安として、ボルトを完全に締め付けた状態でコネクティングロッドのキャップがピストン重量によって垂直位置からわずかに傾く程度であれば、ほぼ適正な調整がなされていると考えてよい。前述の通り、バビットメタルやホワイトメタル製のベアリングはブロンズ製よりもややきつく締め付けることが可能である。これらの材料は柔らかいため、エンジンの運転によって凹凸が自然に平滑化される性質があるからだ。ベアリングを装着する際には、手首ピン（コネクティングロッドの軸）とクランクシャフトの平行度を維持することが極めて重要である。これを確認する方法は2通りある。図189Aに示す方法は、部品がエンジン組立体に組み込まれていない場合、あるいはコネクティングロッドベアリングをクランクピンと同径のマンドレルまたはアーバーに装着する場合に用いる。非常に滑らかな仕上げが施され、外径が均一なアーバーを2つのVブロックに固定し、これを水平な定盤上に設置する。高さ調整ゲージを使用し、まずコネクティングロッド上部に位置する手首ピンの片側で測定した後、反対側でも測定する。ロッドの傾き具合によって、平行度のずれを簡単に確認できる。この検査は手首ピン単体でも実施可能だが、ピストンが装着されている場合はストレートエッジや水準器を使用することもできる。水準器を用いれば傾斜の有無が容易に確認できるが、高さゲージと併用する場合は前述の方法で測定する。なお、検査時には定盤が完全に水平であることを確認しなければならない。

クランクケース内でコネクティングロッドをクランクシャフトに組み付け、フレームに固定した状態で検査を行う場合、鋼製の直角定規を使用することが適切である。これは、手首ピン（ひいてはそれに取り付けられたピストン）がエンジンベースの上面と真の関係を保っているものと仮定できるためである。もしピストン側がエンジンベースの上面と直角を成している場合、手首ピンとクランクピンが平行であると判断できる。一方、ピストンがどちらか一方に傾いている場合、それはベアリングの研削時にテーパー加工が施されたことを示しており、シリンダー壁に圧力がかかる状態でピストンを装着すると、過度の発熱と不要な摩擦が生じる可能性がある。傾きの程度が大きすぎない場合、コネクティングロッドをわずかにスプリングで調整してピストンを真っ直ぐにすることは可能だが、これはあくまで一時的な対処策であり、推奨される方法ではない。前述の高さゲージによる方法は、鋼製直角定規の代わりに使用することもできる。クランクケース上面は平面加工またはフライス加工によって真直に仕上げられており、クランクシャフトの中心線と平行であるはずだからである。

[図版: 図189 – ベアリング装着後の平行度検査方法]

カムシャフトとタイミングギアについて

カムシャフトがベアリング内で緩んでいる場合や、カムまたはタイミングギアがシャフト上で緩んでいる場合にも、ノック音が発生することがある。
カムシャフトは通常、取り外し可能なブッシュタイプのソリッドベアリングで支持されており、摩耗に対する補償機能は備えていない。これらのベアリングが摩耗した場合、唯一の解決策は新品に交換することである。古いタイプの自動車では、カムを個別に加工し、テーパーピンまたはキーを用いてカムシャフトに固定するのが一般的であった。これらの部品が緩んで騒音の原因となることがあった。カムが緩んでいる場合は、状況に応じて新しいキーまたはテーパーピンを使用することが不可欠である。もし固定にピンが用いられていた場合、カムシャフトの貫通穴は摩耗によって必然的に楕円形になっている。確実な固定を行うためには、カムとシャフトの穴を標準テーパーリーマーの次に大きなサイズで再加工し、より大きなピンを打ち込む必要がある。もう一つの注意すべき点は、カムシャフトギアの固定方法である。一部のエンジンでは、ギアがカムシャフトのフランジ部に固定用ネジで固定されている。これらのネジは緩みにくいが、キーによる固定方式の場合、カムシャフトギアが支持部材上で緩むことがある。この場合の唯一の解決策は、ギアとシャフトの両方のキー溝を拡大し、より大型の固定用キーを装着することである。
第12章

航空機用エンジンの種類 – クラス別分類 – Anzaniエンジン – Canton & Unneエンジン – Gnomeエンジンの構造 – “Monosoupape” Gnome – ドイツ製「Gnome」タイプ – Le Rhoneエンジン – Renault空冷エンジン – Simplex Model “A” Hispano-Suiza – カーチス航空用エンジン – Thomas-Morse Model 88エンジン – Duesenbergエンジン – Aeromarine 6気筒 – ウィスコンシン航空用エンジン – Hall-Scottエンジン – メルセデスエンジン – ベンツエンジン – オーストロダイムラー – サンビーム-コアタレン

航空機用エンジンの種類

航空機用エンジンには数多くの種類が開発されてきたため、近年の最も重要な発展について記述するだけでも、かなりの分量を要することになる。これまでの章で既に詳細な説明と関連する原理について十分な解説を行っているため
、最も成功した航空機用エンジンの特徴について比較的簡潔に概説することで、読者がこの技術を十分に理解し、あらゆる種類のエンジンを容易に識別できるようになるとともに、各タイプの長所と短所を把握し、さらには一般的なエンジンや補助システムのトラブルの原因特定と修理方法を理解するのに十分な構造的特徴を明らかにすることができるだろう。

航空機用エンジンは主に3つの主要なクラスに分類される。航空機用の特徴的な動力装置を考案した初期の試みの一つに、シリンダーを放射状に配置する方式、あるいは星型に配置する方式のエンジン開発があった。このクラスに属するエンジンとしては、Anzani、R.E.P.、Salmson（Canton & Unne型）などが挙げられる。前者2つは空冷式、後者は水冷式である。この種のエンジンは3気筒から20気筒まで様々な気筒数で製造されてきた。単純な形式のエンジンは航空機用エンジン開発の初期段階では人気を博したが、現在ではより一般的な配置方式が主流となっている。これは星型配置が採用された根本的な理由によるものである。滑らかな動作を実現するには多数のシリンダーを使用する必要があり、星型配置の根本的な理由は、すべてのピストンを同一のクランクピンで駆動することで、クランクピンの振れ角とピンが常に最大応力状態に保たれるため、応力の分散がより良好になるという点にある。6気筒の回転クランク式放射型エンジンでは、特に下部シリンダーの潤滑に問題が生じることがあったが、これらはほぼ解決されており、理論的な懸念ほど実際には深刻な問題ではない。

航空機用エンジンのもう一つのクラスは、前述のクラスとは全く異なる設計思想に基づいて開発されたもので、エンジンが静止状態にある場合には両者を区別することが困難である。このクラスには、シリンダーが星型配置されているものの、シリンダー本体とクランクケースが回転し、クランクシャフトは固定されているタイプのエンジンが含まれる。重要な回転式エンジンとしては、Gnome、Le Rhone、Clergetなどが挙げられる。最も重要かつ広範な分類は、自動車分野で広く使用されてきた動力装置の承認済み設計を基本とし、信頼性と機械的強度を向上させ、重量軽減を図るためにわずかな改良を加えたエンジン群である。このクラスには、DuesenbergやHall-Scottの4気筒垂直エンジン、ウィスコンシン、Aeromarine、Mercedes、Benz、Hall-Scottの6気筒垂直エンジン、そしてCurtiss、Renault、Thomas-Morse、Sturtevant、Sunbeamなど数多くの8気筒および12気筒V型エンジンが含まれる。

Anzaniエンジン

機械工学界が機械的飛行の大きな可能性に初めて注目したのは、1909年7月、ブレリオが自ら設計・製作した単葉機で、約24馬力の定格出力を持つ小型3気筒空冷エンジンを搭載し、シリンダー内径4.13インチ、行程5.12インチ、約1600RPMで作動し、重量145ポンドという性能でイギリス海峡を横断した時であった。この初期のAnzaniエンジンの配置図を図190に示すが、オートバイ分野で確立された設計手法が大部分踏襲されていることがわかる。クランクケースは標準的な上下分割型で、シリンダーとヘッドは一体鋳造され、シリンダー基部の頑丈なフランジを貫通するスタッドボルトでクランクケースに固定されていた。3気筒を単一のクランクピンで駆動するため、2本のフォーク式ロッドと1本の従来型ロッドを使用する必要があった。図190に示された配置では、通常のクランクシャフト組立に相当するものを形成するため、カウンターバランス付きフライホイールをシャフトとクランクピンと一体で製作する必要があった。

[図版: 図190 – 3気筒Anzani航空機用エンジンの構造を概説する各面図]

吸気バルブは自動式を採用していたため、排気バルブのプッシュロッドのみで構成された非常にシンプルなバルブ機構が実現されていた。このシリンダー配置の課題の一つは、衝撃間隔が均等でないことであった。例えば、シリンダーを60度間隔で配置した場合、最初のシリンダーの点火と次のシリンダーの点火間隔はクランクシャフト1回転分の120度であり、その後最後のシリンダーがパワーストロークを発生するまで300度の間隔が生じる。この単純な3気筒空冷エンジンの出力を向上させるため、図191および192に示すような6気筒水冷式タイプが考案された。このエンジンの動作原理は実質的に3気筒型と同様であるが、ダブルスロークランクシャフトが採用されており、
クランクシャフト1回転につき36度の間隔で発生する。20気筒エンジンの場合、2基のキャブレターと2.5倍のクランクシャフト速度で駆動される2基のマグネトーが使用される。一般的なシリンダーとバルブの構造は、より単純なエンジンとほぼ同様である。

[図版: 図197 – 航空機用に特別に開発されたR.E.P.五気筒ファン型空冷モーターの初期単葉機への適用例]

カントン・アンド・ウンネエンジン

この航空機専用に設計されたエンジンは、一般に「サルムソン」として知られ、フランスとイギリスの両国で製造されている。9気筒の水冷放射型エンジンで、9本のシリンダーがクランクシャフトを中心に対称的に配置され、9本のコネクティングロッドはすべて共通のクランクピンで駆動される構造となっており、その動作原理はノームエンジンのロッド機構と類似している。サルムソンエンジンのクランクシャフトは固定式ではなく、シリンダーがクランクシャフトを中心に回転しないため、この部材自体が回転する必要がある。
頑丈な中空鋼製クランクシャフトは2分割構造で単一の偏心軸を持ち、その構造はノームエンジンのものと基本的に同様である。このエンジンではボールベアリングが全面的に使用されており、図199に示す断面図からもその配置が明らかである。9本の鋼製コネクティングロッドは全面機械加工が施され、両端に青銅製ブッシュが装着されている。ベアリング中心間距離はクランク長の約3.25倍に設定されている。ロッドをクランクピンと接続する方法は、この設計の特徴的な要素の一つである。ノームエンジンで採用されている「マザーロッド」は使用されず、代わりに鋼製ケージ（コネクティングロッドキャリア）に対称配置されたビッグエンド保持ピンが取り付けられている。キャリアがボールベアリングで支持されていることから、キャリアの運動を適切に制御する機構が必要となる。このような制御機構を設けない場合、ピストンの運動が不規則なものとなってしまうためである。

[図版: 図198 – カントン・アンド・ウンネ9気筒水冷放射型エンジン]

ピストンストロークを正確な間隔で発生させる機構については、やや詳細で技術的な説明が必要となる。簡潔に言えば、クランクケースに固定されて回転しない歯車列（エピサイクリックギアトレイン）を使用し、他の歯車が固定ギアとクランクケースに一体成形された固定ギアと同サイズの別ギアとを接続する構造となっている。この歯車機構の作用により、ビッグエンド保持ピンを備えたケージはクランクシャフトとは独立して回転しないが、当然ながらクランクシャフトまたはクランクピンベアリングはビッグエンドキャリアケージ内で回転する。

[図版: 図199 – カントン・アンド・ウンネ水冷放射型シリンダーエンジンの構造を示す断面図]

このエンジンのシリンダーはニッケル鋼で全面機械加工されており、紡績銅製のウォータージャケットが取り付けられている。ウォータージャケットはシリンダーの自由な膨張を可能にするため波状加工が施されている。点火方式は固定クランク回転シリンダーエンジンと同様である。2スパークタイプの通常のマグネトーをクランクシャフト速度の1.5倍で駆動することで、7気筒型エンジンの点火が可能となる。一方、9気筒エンジンでは点火用マグネトーが「シールド」タイプを採用しており、1回転あたり4回の点火を行う。このマグネトーはクランクシャフト速度の1.11倍で駆動される。ニッケル鋼製のバルブが使用され、これらはシリンダーヘッドのボス部にねじ込まれる鋳物またはケージに保持されている。各バルブはタップペット、プッシュロッド、ロッカーアームを介してカム機構で駆動され、7気筒エンジンでは7個、9気筒エンジンでは9個のカムが使用される。1つのカムは回転時にタップペットを順次持ち上げることで、排気バルブと吸気バルブをそれぞれ作動させる仕組みとなっている。この動作方式により、吸気と排気の期間は完全に同一となる。通常のエンジン運用では、吸気バルブは12度遅れて開き20度遅れて閉じ、排気バルブは45度早く開き6度遅れて閉じる。これにより、吸気バルブの作動期間は約188度、排気バルブの作動期間は約231度クランクシャフト回転に相当する。サルムソンエンジンでは、排気バルブが外側死点で閉じ吸気バルブが開くのに対し、吸気バルブは内側死点付近で開き閉じる。このエンジンは14気筒200馬力仕様も製造されており、これは7気筒エンジン2基を組み合わせた構成である。さらに強力な600馬力仕様の18気筒型も開発されている。9気筒130馬力モデルのシリンダーボアは4.73インチ、ストロークは5.52インチで、通常の回転数は1250RPMである。シリンダーが放射状に配置されているため、重量は馬力当たりわずか4.25ポンドという軽量設計となっている。

初期型ノームエンジンの構造

航空機用モーターとして一時期最も広く使用されたのが、フランス製の7気筒回転空冷型ノームエンジンであることは否定できない。総重量167ポンドという軽量ながら、このエンジンは1000回転時に45～47馬力を発生し、馬力当たり3.35ポンドという優れた重量比性能を有していた。多くの長距離飛行記録と耐飛行時間記録の達成により、その信頼性が実証されている。同じ技術者チームによって9気筒型も開発され、さらに2基の単気筒エンジンを組み合わせれば、名目出力100馬力の14気筒回転型ノームエンジンが構成可能であり、これにより世界速度記録が更新された。さらに強力な18気筒型も製造されている。9気筒の「モノスープパ」（単一バルブ）モデルは1200RPMで100馬力を発生し、これの2倍の気筒数を持つエンジンは約180馬力の出力を有する。

[図版: 図200 – 初期型ノーム・バルブインピストン方式モーターの構造を概説する断面図]

気筒数といくつかの機械的細部を除けば、14気筒モーターは7気筒モデルと完全に同一である。組み立て作業で使用される部品の4分の3は、どちらのモーターに使用しても同様に機能する。より高出力が求められる
47馬力を1,000回転で発生させ、これは馬力当たり3.35ポンドに相当する。このエンジンは多くの長距離飛行記録と耐久記録を樹立することでその信頼性を実証してきた。同じ技術者チームによって開発された9気筒エンジンと、2基の単気筒エンジンを連結した14気筒回転式ノームエンジン（公称出力100馬力）は、世界速度記録の更新に貢献した。さらに強力な18気筒エンジンも開発されている。9気筒の「モノスープパ」型エンジンは1,200回転で100馬力を発生し、これの2倍の気筒数を持つエンジンは約180馬力の出力を発揮する。

[図版: 図200 – 初期型ノーム・バルブ・イン・ピストン式エンジンの構造を概略的に示す断面図]

気筒数といくつかの機械的細部を除けば、14気筒エンジンは7気筒エンジンと完全に同一である。組み立てに用いられる部品の4分の3は、どちらのエンジンに使用しても同様に機能する。現代の航空機がより高出力を要求するようになったため、小型のノームエンジンは学校用練習機を除き、かつてほどは使用されなくなっている。このエンジンには、標準的な垂直自動車用エンジンと共通する部分はほとんどない。シリンダーは円形のクランクケースの周囲に放射状に配置されており、クランクシャフトは固定されている。全体のシリンダーとクランクケースの質量は、図200に示すようにクランクシャフトを中心に回転する。燃焼混合気と潤滑油は固定された中空クランクシャフトを通じて供給され、初期型ではピストンヘッドに設けられた自動吸気弁によって燃焼室に導かれる。使用済みの排気ガスは、シリンダーヘッドに設けられた機械的操作式の排気弁から排出される。ガスの流れはほぼ放射状の経路をたどる。このエンジンの特徴的な構造として、ニッケル鋼が全面的に使用されている点が挙げられる。アルミニウムは2つのオイルポンプハウジングに用いられ、各ピストンに設けられた「オブデュレーター」と呼ばれる単一の圧縮リングは真鍮製である。また、3～4個の真鍮製ブッシュが使用されており、特定のピンにはガンメタルが採用されている。その他の部品はクロムニッケル鋼から機械加工されている。クランクケースは実質的に鋼製の輪状部品であり、その深さは7気筒用か14気筒用かによって決まる。外周には7気筒用と14気筒用でそれぞれ7個または14個の穴が開けられている。14気筒または18気筒を使用する場合、これらの穴は2つの異なる平面に配置され、互いにオフセットされている。
ボア径4.3インチ、ストローク4.7インチの小型エンジンのシリンダーは、厚さがわずか1.5mm（0.05905インチ、すなわち約1/16インチ）になるまで鋼材の丸棒から削り出される。各シリンダーには22枚のフィンが取り付けられており、圧力が最も高くなる領域から離れるにつれて徐々に先細りになっている。これらのフィンは熱を放散させるだけでなく、シリンダー壁の強度向上にも寄与している。シリンダーバレルはクランクケース外周に開けられた穴に挿入され、クランク室底面の溝に固定された頑丈な圧縮リング状のロック部材によって固定される。クランク室の各側面には7個の穴が開けられており、これらはクランクシャフトと平行に貫通している。これらの穴にはそれぞれ、隣接する2つのシリンダーの分割リングに圧力をかけるほどの太い直径を持つロックピンが挿入される。さらに、各シリンダーにはキー溝が設けられている。この構造は常に採用されているわけではなく、初期型ノームエンジンの中には最新の「モノスープパ」型と同じシリンダー保持方式を採用しているものもある。

排気弁は図201に示すようにシリンダーヘッドに取り付けられており、その座面は専用のボックススパナを用いてねじ止めされている。14気筒モデルでは、排気弁は頭上のロッカーアームによって直接駆動され、先端にガンメタル製ロッカーアームを備えた機構が弁軸の先端に接触する。自動車用標準エンジンと同様に、排気弁はカムによって作動する垂直プッシュロッドのリフト動作によって開放される。特徴的な点として、4枚羽根のリーフスプリングが弁軸を囲むフォーク状の端部を備え、先端部のカラーに圧力をかける構造となっている。7気筒モデルではこの動作が逆になり、排気弁はプッシュロッドの下降動作によって開放される。この動作によりメインロッカーアームの先端部が持ち上げられ、それに伴って補助的で小型のロッカーアームが作動し、直接弁軸の先端部に接触する。スプリングの構造は両タイプで同一である。2種類のエンジンの比較を図202のAとBに示す。

[図版: 図201 – 初期型ノームエンジンのシリンダーとピストンの断面図、吸気弁と排気弁の構造と配置を示す]

ピストンはシリンダーと同様にニッケル鋼の丸棒から削り出されており、壁の一部が切り欠かれているため、ストロークの終端位置で隣接する2つのピストンが接触することがない。ピストンヘッドはわずかに直径が縮小されており、非常に軽量なL字型真鍮製分割リングが嵌め込まれる溝が設けられている。このリングの背面には軽量な鋼製圧縮リングがスプリングによって取り付けられており、真鍮リングの膨張を抑える役割を果たしている。前述の通り、吸気弁は自動式であり、図202のCに示すようにピストンヘッドに取り付けられている。弁座面は上下2分割構造となっており、下半分は手首ピン（コネクティングロッド）と連結ロッドを受ける部分、上半分は弁を保持する部分で、それぞれにねじ止めされている。スプリングは4枚の平板から構成され、自動式吸気弁の中空軸がその中心を貫通し、両端には遠心力に対抗するバランスを取るための小型レバーが取り付けられている。スプリングは当然ピストン内部に配置されており、クランク室からのスプラッシュ潤滑によって潤滑される。これらのスプリングは繊細な構造となっており、遠心力による開放傾向が生じないよう、正確にバランスが取られている必要がある。吸気弁は専用工具を用いてシリンダーヘッドから引き抜くことで交換する。この際、まず排気弁を取り外してから作業を行う。
【図版】図202――旧式ノームエンジンの吸気弁および排気弁の構造と作動機構の詳細図

図203に示す14気筒エンジンは、クランク軸が2回転式となっており、各回転角は180度間隔で配置され、それぞれ7本のコネクティングロッドを駆動する。部品構成は7気筒エンジンと同様であるが、大型エンジンでは2つのグループが並列配置されている。7気筒グループごとに1本の主コネクティングロッドと6本の補助コネクティングロッドが設けられている。主コネクティングロッド（他のロッドと同様にH型断面）には、6本の補助コネクティングロッドを受け入れるための6つの穴（間隔51.5度）を備えた2つのL型断面リングが機械加工されている。主コネクティングロッドのケージには両側に2つのボールレースが取り付けられており、クランクピンに装着されて7本のコネクティングロッドからの推力を受ける。補助コネクティングロッドは、2つのリングを貫通する中空の鋼製ピンによってそれぞれ位置決めされている。明らかに、補助コネクティングロッド（短軸ロッド）の方が主コネクティングロッド（長軸ロッド）に比べて若干角度が大きくなっているが、この配置がエンジンの動作性能に影響を与えることはないようだ。

【図版】図203――旧式ノーム14気筒100馬力航空用エンジン

次に、旧式エンジンにおける初期型排気弁の作動機構について説明する。一見すると、これはエンジンの中で最も複雑な部分の一つに見えるかもしれない。おそらくその理由は、この部分が標準的な慣行から最も大きく逸脱している箇所であるためだろう。クランクケース背面にボルトで固定された円筒形ハウジング内には、7枚の薄く平たい鋼板製カムが配置されている。各カムの直径方向には、真鍮製ガイドに嵌合する2本の突出ロッドが取り付けられており、その先端には調整可能なプッシュロッドを受けるナックルアイが設けられている。排気弁のオーバーヘッドロッカーアームを作動させるこれらのガイドは同一平面上にはなく、その間隔は鋼板カムの厚さに等しく、全体の厚さは実質的に2インチ（約50.8mm）である。
これらの雌カム内部には、前述の雌カムと同一の総厚さを持つ7つの雄カムが配置され、それらの内部で回転する。雄カムのボス部分が雌カムを形成する鋼板カムの平坦部に接触すると、アームが外側に押し出され、プッシュロッドとオーバーヘッドロッカーアームを介して排気弁が開放される。この構造は後に、7つの雄カムと単純なバルブ作動プランジャーおよびローラーカムフォロワーを備えた機構（図204参照）に変更された。

14気筒エンジンのクランクケースにおいて、排気弁機構と対向する面には、2つのマグネトーと2つのオイルポンプを駆動するピニオンギアが取り付けられたエンドプレートがボルト固定されている。このエンドプレートには、高電圧電流用のディストリビューターも取り付けられている。7気筒グループごとに専用のマグネトーと潤滑油ポンプが装備されており、これらの機器は固定されたプラットフォーム上に設置され、固定式クランク軸を駆動する回転クランク室のピニオンギアによって駆動される。マグネトーは4:7のギア比で減速されている。駆動ピニオンギアの背面に位置するエンドプレートには、2枚の高電圧ディストリビュータープレートが取り付けられており、それぞれに7つの真鍮製セグメントが内蔵され、真鍮製ワイヤーによってプラグと接続されている。このワイヤーはプラグの穴を通過した後、自身に巻き付けられて緩い接続を形成する。

【図版】図204――ノーム7気筒回転式エンジンのカムおよびカムギアケース

【図版】図205――回転式シリンダーエンジンにおいて奇数気筒数が最適な理由を示す図

多くの人が疑問に思うかもしれないが、回転式エンジンでは通常、偶数気筒ではなく奇数気筒が採用されるのはなぜだろうか。これはトルクの均等性に関わる問題であり、付属の図から容易に理解できる。図205Aは6気筒回転式エンジンを表しており、放射状の線がシリンダーを示している。燃料噴射は2通りの方法で可能である：第一に、回転方向に1,2,3,4,5,6の順序で点火する場合、1回転で6回の衝撃が発生し、次の回転では衝撃が発生しない；あるいは第二に、1,3,5,2,4,6の順序で点火する場合、エンジンは衝撃1と3の間、および3と5の間で等しい角度だけ回転するが、5と2の間、2と4の間、4と6の間、および6と1の間ではそれぞれ異なる角度だけ回転する。図を参照すればこの違いは明らかである。次に図205Bに示す7気筒エンジンの場合を考える。シリンダーが交互に点火する場合、各衝撃間でエンジンが回転する角度は明らかに等しくなる。すなわち、1,3,5,7,2,4,6,1,3…といった具合である。仮にエンジンが回転している場合、爆発は各交互シリンダーが例えば図上の点1を通過するたびに発生し、この点火は実際に単一の接点によって制御される。

【図版】図206――初期型ノームエンジンに使用されたシンプルなキャブレター（固定式クランク軸端部に取り付け）

前述の通り、ノームエンジンのクランク軸は固定式で中空構造となっている。
ノーム社製のクランクシャフトは既に説明した通り固定式で中空構造となっている。
7気筒および9気筒エンジンでは単一のクランクピンを備え、14気筒および18気筒モデルでは180度間隔で2つのクランクピンを配置している。この構造はコネクティングロッドの特殊な取り付け方式に対応するため必要とされている。図206に示すキャブレターは固定式クランクシャフトの一端に取り付けられており、混合気は前述の通りピストンに設けられたバルブを通じて吸入される。フロート室やジェット機構は採用されておらず、工場で行われた各種試験では、ガソリン配管の先端を中空クランクシャフト内に挿入した状態でもエンジンが作動し、速度はタンク底部の遮断弁の開閉によって完全に制御できることが確認されている。このような条件下でも、エンジンはミスファイアを起こすことなく350回転まで減速運転が可能である。通常の回転数は1分間に1,000～1,200回転である。潤滑油にはカストロール油を使用し、機械的に駆動されるポンプによって中空クランクシャフト内に微量供給される。
［図207：ノーム社製オイルポンプの断面図］

ノームエンジンは潤滑油の消費量が比較的多いことが特徴で、メーカーの推定では100馬力モデルで1時間あたり7パイント（約3.8リットル）を要するとされている。しかし実際の使用環境ではこの数値を大きく上回る場合が多い。ガソリン消費量は1馬力あたり300～350グラムと報告されている。14気筒エンジンの総重量は燃料と潤滑油を除いた状態で220ポンド（約99.8キログラム）である。最大出力は1,200回転時に発揮され、この回転数ではシリンダー回転に伴う空気抵抗を克服するために約9馬力が失われる。

［図208：ノームエンジンのマグネト点火システムを簡略化した図］

ノームエンジンには多くの利点がある一方で、この種のエンジン特有のヘッド抵抗が大きいという欠点も存在する。遠心力によって潤滑油がシリンダーから飛散しやすいため、潤滑油の大量浪費が生じる。また、回転式エンジンのジャイロ効果は航空機の最適な操縦性に悪影響を及ぼす。さらに、このタイプのエンジンでは駆動軸周りの回転シリンダーを回転させるために、発生する総出力の約7％もの動力が必要となる。必然的に、この種のエンジンの圧縮比は比較的低くならざるを得ず、回転式エンジンの騒音対策についても現時点では満足のいく解決策が確立されていないという追加的な課題がある。

GNOME「モノスープペ」タイプ

最新型のノームエンジンは「モノスープペ」タイプとして知られており、これはシリンダーヘッドに1つのバルブしか使用しない構造であることに由来する。従来のエンジンで問題となっていたピストン内の吸気バルブを廃止したものである。この最新型の構造は初期設計の基本コンセプトをある程度継承しており、異なる点は混合気の供給方式のみである。非常に濃厚なガスと空気の混合気がクランクケース内のジェットを通じて強制的に送り込まれ、ピストンが最下点に達した際にシリンダー内へ流入する。この際、ガイドフランジの半円形開口部とシリンダーに機械加工された小穴またはポート（図210に明確に示されている）を通って混合気が導入される。上昇するピストンがこれらのポートを覆うことで、ガスは圧縮され通常の方法で点火される。排気はシリンダーヘッドに設けられた単一の大型バルブを通じて行われ、これが「モノスープペ」（単一バルブ）エンジンという名称の由来となっている。このバルブは吸気行程の一部の間も開放された状態を保ち、シリンダー内に空気を取り込んでクランクケース内から強制的に送り込まれる濃厚なガスを希釈する役割も果たす。初期型のノームエンジンを使用したパイロットによれば、ピストン内吸気バルブは何らかのバルブ不良が発生した場合に発火しやすい傾向があったが、「モノスープペ」タイプではこの危険性がほぼ解消されているという。100馬力9気筒エンジンのボア径は110mm、ピストンストロークは150mmである。極めて精密な機械加工と部品の取り付け精度が要求される。多くの部品では許容誤差が0.0004インチ（約4万分の1インチ）未満という極めて厳しい基準が設定されており、これは平均的な人間の髪の毛の厚さの約6分の1に相当する。その他の部品についても絶対的な規格精度が求められ、許容される寸法変動は一切認められない。このエンジンの製造技術は、我が国におけるエンジン生産の新たな機械工学的基準を確立するものである。完成部品を棒材や鍛造品から製造するためには、多大な機械加工作業が必要となる。

［図209：試験台に搭載されたG.V.ノーム社製「モノスープペ」9気筒回転式エンジン］

［図210：ゼネラル・ビークル社「モノスープペ」型ノームエンジンの構造を示す断面図］

例えばシリンダーは、6インチ（約152mm）の固体鋼材から加工される。これらの鋼材は11インチ（約280mm）の長さに切断され、重量は約97ポンド（約43.9キログラム）となる。最初の工程では、ブロックの中心に2-1/16インチ（約54mm）の穴を開ける。この作業には高出力のドリルマシンが使用され、その後ブロックは旋盤に移されてさらなる加工工程が行われる。図211には、シリンダー加工の6段階の工程が示されており、中間工程の一部が具体的に描かれている。
このエンジンの製造工程は、この国におけるエンジン製造の新たな機械規格を確立するものである。完成品の部品を棒材や鍛造品から製造するには、多大な機械加工作業が必要となる。

[図版: 図209 – 試験台に搭載されたG.V.ノーム社製「モノスープパ」9気筒ロータリーエンジン]
[図版: 図210 – ゼネラル・ビークル社「モノスープパ」型G.V.ノームエンジンの構造を示す断面図]

例えばシリンダーは、直径6インチの固体鋼棒から加工される。これらの棒材は11インチの長さに切断され、重量は約97ポンドである。最初の工程では、ブロックの中心に2-1/16インチ径の穴を開ける。この作業には専用の大型ドリルプレスを使用し、その後ブロックは旋盤に移されてさらなる加工工程が行われる。図211は、シリンダー加工の6段階の工程を示しており、中間工程の一部は省略している。それでもこの図から、作業の全体像を十分に把握することができる。

冷却用フランジ（ギル）の加工は特に困難な工程である。これは切削深さが深く、ギルを形成する金属が非常に薄いためである。この作業では工具の取り扱いに細心の注意を払う必要があり、工具が規定の深さまで到達する際に金属が裂けるのを防ぐため、良質な潤滑剤の使用が不可欠である。これらのギルの厚さは上部で0.6mm（0.0237インチ）、底部に向かって1.4mm（0.0553インチ）まで薄くなっており、深さは16mm（0.632インチ）に達する。機械加工が完了すると、シリンダーの重量はわずか5-1/2ポンドとなる。

[図版: 図211 – G.V.ノーム社製シリンダーが、重量97ポンドの固体鋼塊から最終製品である5-1/2ポンドのシリンダーへと加工される工程]
G.V.ノーム式燃料システム、点火装置および潤滑システム
以下の「モノスープパ」（単弁式）G.V.ノームエンジンの燃料供給、点火、潤滑システムに関する説明は、『The Automobile』誌の記述に基づくものである。

ガソリンはエンジンに5ポンド/平方インチの空気圧で供給される。この圧力は図210に明確に示されているエンジン搭載の空気ポンプによって生成される。操作者の手元近くに配置された圧力計がこの圧力を表示し、操作者が調整可能なバルブによって制御できる。キャブレターは使用せず、ガソリンはタンクから操作者近くの遮断バルブを通り、クランクシャフトの中空部を通るチューブを経て、クランクケース内に設置されたスプレーノズルに供給される。スロットルバルブは存在せず、大気圧が一定である限り各シリンダーは常に同じ量の空気を受け取るため、燃料供給量を減らしても出力を変化させることは狭い範囲でしか不可能である。燃料タンクの容量は65ガロンで、燃料消費量は1時間あたり12米ガロンである。

高電圧マグネトーは、2カム式または1回転あたり2回の点火を断続する方式を採用しており、推力板に逆向きに取り付けられている。このマグネトーはエンジン回転数の2-1/4倍という速度で駆動され、1回転あたり9回の点火を生成する。スプリットドルフ社製マグネトーが装備されている。マグネトーにはディストリビューターは設けられておらず、マグネトーの高電圧コレクターブラシは、エンジンのベアラープレートに取り付けられたディストリビューターブラシホルダーに接続されている。このブラシホルダー内のブラシは、推力板の歯車ウェブに成形固定された絶縁材製のディストリビューターリングに押し当てられる。この歯車はエンジンの手動始動用としても機能する。この絶縁材製リングには9個の真鍮製接点セクターが成形されており、歯車の背面側にある接点ネジと接続している。これらの接点から裸線が伸び、スパークプラグに接続されている。ディストリビューターは通常エンジン回転数と同じ速度で回転し、一般的なエンジンのように回転数の半分で回転することはない。また、このディストリビューターブラシは、当該シリンダーのピストンが外側死点に近づくたびに、各スパークプラグと電気的に接続される。ただし、排気行程時にはマグネトーで点火が生成されないため、スパークプラグにも火花は飛ばない。

[図版: 図212 – G.V.ノームエンジンのカムギアケース。精密機械加工の好例]

通常、エンジンはプロペラを回転させることで始動するが、水上機の場合や敵地に不時着した場合の緊急発進時などに備えて、手動始動用クランクが装備されている。このクランクはエンジンのプレス鋼製キャリアに固定されたベアリングで支持されており、支持部の変形によるクランクのベアリングへの噛み込みを防ぐため、2つの支持部間にユニバーサルジョイントが設けられている。この始動用クランクのギアと推力板側のギアは螺旋歯形状に加工されており、エンジンが作動サイクルを開始するとすぐに始動ピニオンが噛み合わなくなる仕組みになっている。始動クランクの軸の一部にはコイルスプリングが巻かれており、使用していない時にはギアとの噛み合いを解除する役割を果たす。

[図版: 図213 – G.V.ノーム社製「モノスープパ」エンジン。カムケースカバーを取り外し、カムとバルブ作動プランジャー、ローラーカムフォロワーを露出した状態]

潤滑油は25ガロン容量のタンクに貯蔵されており、このタンクを低い位置に設置する必要がある場合には、空気圧ラインに接続される。これにより、オイルポンプへの吸油はポンプの吸引力に依存する必要がない。オイルタンクの底部からポンプの吸気口へパイプが延びており、ポンプには2つの吐出口があり、それぞれクランクシャフトの中空部に通じる。各吐出口パイプからは操作者の手元近くに配置された循環指示器へ分岐管が設けられている。一方のオイル供給ラインは推力板内の2つの後部ボールベアリングハウジングに、もう一方のラインはクランクピンを通って前述のカムに供給される。

遠心力の影響とオイルが再利用されないという事実により、回転式シリンダーエンジンのオイル消費量は固定式シリンダーエンジンに比べてかなり多くなる。燃料消費量もやや高くなるため、この理由から、回転式シリンダーエンジンは特定の航空機用途にはあまり適していないと言える。
クランクピンに最も近い溝で作動する3本のロッドには、図219Bに示すように短い靴部が取り付けられている。これらの短い靴部はシリンダー番号1、4、7のロッドに採用されている。中央の溝で作動するロッド群には中程度の長さの靴部が装備されており、シリンダー番号3、6、9のピストンを駆動する。外側の溝で作動する3本のロッドはさらに長い靴部を備えており、シリンダー番号2、5、8に使用されている。吸気カムプレートと排気カムプレートの独特な形状は図219Cに、手首ピン、手首ピンブッシュ、ピストンの構造は断面図Eに明確に示されている。バルブ作動機構の詳細は、カムケースを貫通する端面図220に示されており、中央支点を持つバルブ作動レバーの片側が一方のカムに接し、反対側のローラー（カムフォロア）が他方のカムに接している様子が確認できる。バルブロッカーアーム作動ロッドはこの単純なレバー機構によって操作され、吸気バルブを閉じるために下方に引き、排気バルブを開くために上方に押し上げるように取り付けられている。

[図版: 図219 – ル・ローヌ型モーターの主要構成部品を示す図]

[図版: 図220 – ル・ローヌ型モーターのカムがどのように作動するか]

ル・ローヌエンジンには独特の構造を持つキャブレターが採用されており、図221に示すように非常に簡素な設計となっている。これは中空クランクシャフトのねじ切り端部に左右の連結部を介して取り付けられている。燃料は噴霧ノズルに送られ、ノズル開口部は燃料調整ニードルによって制御される。このニードルは細長いテーパー形状をしており、空気調整スライドを動かすと噴霧開口部から引き上げられる。キャブレターに供給される燃料量は、フィルタースクリーンを内蔵した専用ニードルバルブによって制御され、図Bに示されている。ル・ローヌエンジンの回転数制御には以下の2つの方法が可能である：1つ目は空気調整スライドの位置を変更することでジェット内の計量ニードルを作動させる方法、2つ目は噴霧ノズルへの燃料供給量を専用の調整機構で制御する方法である。

[図版: 図221 – ル・ローヌ型キャブレターAと燃料供給調節装置B]

このエンジンの動作原理を検討する際、図222を参照するとよい。クランクO.M.は固定されており、シリンダーはクランクシャフト中心O周りを回転し、ピストンはクランクピンM周りを回転する。回転中心の偏心により、ピストンはシリンダー内で往復運動を行う。この距離はシリンダーがO位置にある時に最大となり、M位置にある時に最小となる。これら2位置間の差がストロークに相当し、これはクランクピンの偏心距離O, Mの2倍となる。爆発圧力は接続ロッドA, Mに沿った力Fとして作用すると同時に、矢印方向にシリンダーを点O周りで回転させようとする力Nも生じる。1つのクランクピンに奇数個のシリンダーを配置することは、Gnomeエンジンと同様に均等間隔で爆発を発生させるために望ましい設計である。

[図版: 図222 – ル・ローヌ型モーターの動作原理と点火順序を示す図]

マグネトはクランクケースに取り付けられた36歯のギアによって駆動され、これがアーマチュア上の16歯ピニオンと噛み合う。マグネトの回転数はクランクケースの回転数の2.25倍である。吸気用と排気用の2つのカムが支持部材に取り付けられており、これらが9本のロッカーアームを作動させ、バルブ作動ロッカーアーム作動ロッドにプッシュ・アンド・プル運動を与える。クランクケースによって駆動されるギアは、カムキャリアが保持する内歯を備えた大型部材と噛み合う。各カムは5つのプロファイルを持ち、互いにずらした配置となっている。これらのカムにより、9本の支点付きレバーが適切なタイミングで吸気バルブと排気バルブを開閉する正しい運動を得ることができる。カムはモーター回転数の45/50または9/10の速度で駆動される。シリンダー寸法とタイミングは以下の通りである。重量は馬力1馬力あたり約3ポンドと概算できる。

80馬力 ボア径105mmM/M ボア径4.20インチ
140mmM/Mストローク ストローク5.60インチ

110馬力 ボア径112mmM/M ボア径4.48インチ

170mmM/Mストローク ストローク6.80インチ

タイミング – 吸気バルブ開弁遅れ 18度} 18度}
吸気バルブ閉弁遅れ 35度} 35度}
排気バルブ開弁進角 55度} 110馬力 45度} 80馬力
排気バルブ閉弁遅れ 5度} 5度}
点火時期進角 26度} 26度}

[図版: 図223 – ル・ローヌ型ロータリーシリンダーモーターにおけるピストン位置を示す図]

ルノー空冷V型エンジン

[図版: 図224 – ル・ローヌ航空用エンジンのバルブタイミングを示す図]

[図版: 図225 – ルノーV型エンジンにおけるシリンダー冷却方法を示す図]

空冷式の固定エンジンは航空機ではほとんど使用されないが、フランスのルノー兄弟社は長年にわたり、図225に示す一般的な設計を基本とする一連の空冷エンジンを製造してきた。その出力範囲は8～9年前に開発された低出力型で、定格出力は
170立方インチ・ストローク、6.80インチのストローク長

吸気弁の開閉タイミング：開口遅れ18度、閉口遅れ18度
排気弁の開閉タイミング：開弁進角55度、45馬力時／閉弁遅れ5度、80馬力時
点火時期進角：26度
排気弁閉弁遅れ：5度

[図版：図223―ル・ローヌ回転式シリンダーエンジンにおけるピストン位置を示す図]

ルノー空冷V型エンジンについて

[図版：図224―ル・ローヌ航空用エンジンの吸排気弁タイミングを示す図]

[図版：図225―ルノーV型エンジンにおけるシリンダー冷却機構の作動原理を示す図]

航空機用の固定式空冷エンジンは一般に使用例が少ないが、フランスのルノー兄弟社は1920年代から現在に至るまで、図225に示す基本設計を踏襲した一連の空冷エンジンを製造してきた。その出力範囲は、8～9年前に開発された低出力型（40～50馬力）から、70馬力級の8気筒モデル、90馬力級の12気筒（ツイン6気筒）モデルまで多岐にわたる。シリンダーは鋳鉄製で、冷却用リブが一体鋳造されている。シリンダーヘッドは別鋳部品であり、初期のオートバイ用エンジンと同様に取り付けられ、アルミニウム合金製クランクケース上の十字形ヨークと4本の長尺固定ボルトで固定される構造となっている（図226参照）。ピストンは鋳鋼製で、ピストンリングには鋳鉄製のものが使用されている。吸排気弁はシリンダーヘッドの内側側面に配置されており、排気弁が吸気弁の上部に配置されている点が従来とは異なる特徴である。吸気弁は燃焼室延長部に装着され、通常のプッシュロッドとカム機構によって作動する一方、排気弁の作動にはロッカーアームをプッシュロッドで駆動するオーバーヘッドギア機構が必要となる。図226および227では、バルブ作動機構が明確に示されている。シリンダー冷却用の空気流は、比較的大径の遠心式またはブロワー型ファンによって生成され、クランクシャフト先端に取り付けられている。このファンによって送風された空気は、シリンダー間の密閉空間に送り込まれ、冷却フィンを通過した後にのみ外部に排出される。固定式シリンダーエンジンの空冷方式に対しては根強い偏見があるものの、ルノーエンジンは英国およびフランスにおいて優れた性能を発揮している。

[図版：図226―ルノー空冷航空用エンジンの端面断面図]

[図版：図227―ルノー12気筒空冷航空用エンジンのクランクケース側面断面図。クランクシャフト支持部における平軸受とボールベアリングの併用構造を示す]

図227の断面図から明らかなように、鋼製クランクシャフトはクランクケース内部の平軸受と両端部のボールベアリングによって支持されている。空冷方式を採用しているため、潤滑系統には特別な配慮がなされているが、潤滑油の供給は強制的または高圧式ではない。歯車式のオイルポンプがクランクケース底部のオイルパンから上部の油室に油を供給し、そこから重力によって適切な通路を通って各主要ベアリングに分配される。ベアリングから流出した油はクランクウェブに固定された中空リングに導かれ、回転するコネクティングロッドビッグエンドから飛散する油が内部部品を油霧で洗浄する。8気筒モデルでは点火装置として1回転あたり4回のスパークを発生するマグネトーが採用されており、エンジン回転数と同期して駆動される。12気筒モデルでは、図228に概略を示すように、通常の回転整流子式または2スパークタイプのマグネトーを2基搭載し、それぞれ6気筒ずつを駆動する。キャブレターはフロート式供給方式を採用している。冬季や雨天時には、排気管周囲に設置された空気ダクトを通じて暖気が供給される。ルノーエンジンの標準回転数は1,800rpmであるが、カムシャフト延長部にプロペラが取り付けられているため、プロペラの標準回転数はエンジン回転数の半分となる。このため、大径で高効率のプロペラを使用することが可能となっている。空冷方式を採用しているため、圧縮比は低く設定されており（約60psi）、これにより平均有効圧力が低下し、100psi以上の圧縮比が可能な水冷式エンジンに比べて効率が若干劣る。70馬力モデルのシリンダーボアは3.78インチ、ストロークは5.52インチで、走行状態時の重量は396ポンド（1馬力あたり5.7ポンド）である。同じシリンダーサイズが100馬力12気筒モデルにも採用されており、ストローク長も同様である。このエンジンの走行状態時の重量は638ポンドで、1馬力あたり約6.4ポンドの重量比となる。

[図版：図228―ルノー12気筒エンジンのクランクケース端面図。マグネトーの取り付け位置を示す]

[図版：図229―ルノー12気筒エンジンの点火系統を示す概略図]

シンプレックスモデル「A」イスパノ・スイザ
モデルAは水冷4サイクルV型エンジンで、8気筒構成、ボア4.7245インチ、ストローク5.1182インチ、ピストン総排気量718立方インチである。海面気圧下では1,450rpmで150馬力を発揮する。プロペラ設計やギア比によっては、これを大幅に上回る高速運転が可能であり、それに応じて出力も比例的に増加する。キャブレター、2基のマグネトー、プロペラハブ、始動用マグネトー、クランクシャフトを含む総重量は445ポンドで、ラジエーター、冷却水・オイル配管、排気管を除いた数値である。平均燃料消費量は1馬力時0.5ポンド、1,450rpm時のオイル消費量は1時間あたり3クォートである。外観のイメージは図230に示されている。

4気筒ずつが1ブロックに収容されており、このブロックは積層構造を採用している。水ジャケットと吸排気弁ポートはアルミニウム製で、個々のシリンダーは熱処理を施した鋼製鍛造品であり、アルミニウム鋳造部のボア穴にねじ込まれて固定されている。組み立て後の各ブロックには、内外両面にエナメル塗料を複数回塗布し、焼き付けて保護処理を施している。
内部塗布用の塗料は加圧状態で塗布される。ピストンはアルミニウム製のリブ付き鋳造品で、コネクティングロッドはフォーク型の筒状構造である。1本のロッドは直接クランクピンに固定され、もう1本のロッドは前述のロッドの外側にベアリングを備えている。

クランクシャフトは5ベアリング式で、非常に短く剛性の高い設計となっており、軽量化とオイル供給システムのためにボア加工が施されている。クランクシャフト延長部はフランス規格のプロペラハブに適合するようテーパー加工されており、キーで固定されている。これによりプロペラの即時交換が可能となっている。ケースはクランクシャフト中心線で分割された2分割構造で、ベアリングは上部と下部セクションの間に装着されている。下部セクションは深く設計されており、大容量のオイルリザーバーとして機能するとともにエンジンの剛性を高めている。上部セクションは簡素な構造で、メインフェイスの延長部にマグネトー支持機構を備えている。吸排気バルブは大径の中空ステム構造で、鋳鉄製ブッシュ内で作動する。これらは単一の中空カムシャフトによって直接駆動され、
このカムシャフトはバルブ群の上部に配置されている。カムシャフトは垂直シャフトとベベルギアを介してクランクシャフトから駆動される。カムシャフト、カム、およびバルブステムの頭部はすべて、オイル密封式の取り外し可能なアルミニウム製ハウジング内に完全に収められている。

[図版: 図230 – シンプレックス社製モデルAイスパノ・スイザ航空用エンジン、非常に成功を収めた型式]

潤滑方式は正圧式を採用している。オイルはフィルターを通過した後、ケース内に鋳造された鋼製チューブを通じてメインベアリング、クランクシャフト、クランクピンへと供給される。第4メインベアリングにもシステムからのオイル供給ラインが設けられており、各シリンダーブロックの先端に伸びるチューブを通じて、カムシャフト、カム、およびベアリングにもオイルが供給される。余剰オイルはカムシャフト駆動ギアが取り付けられた先端部から排出され、上部ケース内に溜まったオイルとともに、駆動シャフトとギアを経由してオイルパンへと降下する。

点火方式は8気筒用マグネトー2基によるもので、各気筒に2本のスパークプラグを点火する。マグネトーは2本の垂直シャフトからそれぞれ、小径ベベルピニオンと噛み合うベベルギアによって駆動される。キャブレターは2つのシリンダーブロック間に設置され、アルミニウム製マニホールドを通じて両ブロックに燃料を供給する。このマニホールドの一部には水ジャケットが施されている。エンジンにはギア式手動始動装置を装備することが可能である。

スチュルベアント社製モデル5A 140馬力エンジン
このエンジンは8気筒V型4サイクル水冷式で、ボア4インチ、ストローク5.5インチ（102mm×140mm相当）の仕様である。クランクシャフトの通常運転速度は2,000rpmである。プロペラシャフトは減速ギアを介して駆動され、異なるギア比の減速ギアセットを選択装備可能である。標準比率は5:3で、これによりプロペラ回転数1,200rpmが実現される。

本エンジンの構造設計は、ダイレクトドライブ方式の採用を可能とするものである。ダイレクトドライブからギアドライブへの変更、あるいはその逆の変更は、約1時間で完了することができる。

シリンダーはアルミニウム合金製のペア単位で鋳造され、各シリンダーには精密に加工された鋼製スリーブが装着されている。シリンダーとスリーブの間には完全な接触が確保されており、同時にシリンダー本体に損傷を与えることなくスリーブのみを交換することが可能である。熱伝達が迅速に行われ、スリーブが常にシリンダーよりも高温となるため、膨張に伴う問題は発生しない。シリンダーとヘッドの間には成形された銅アスベストガスケットが配置されており、冷却水が自由に循環できると同時に、確実な気密接合を保証する。シリンダーヘッドもアルミニウム合金製のペア単位で鋳造されており、ヘッド全面に冷却水が均一に循環できるよう十分な水通路が設けられている。これにより高温バルブに起因するトラブルが解消され、航空機用エンジンの運用において極めて重要な利点となっている。ヘッドの水ジャケットはシリンダーの水ジャケットと対応しており、双方に設けられた大型開口部によって冷却水の円滑な循環が確保されている。シリンダーヘッドとシリンダーはいずれも6本の長ボルトによってベース部に固定されている。吸排気弁はシリンダーヘッド内に配置され、機械的に駆動される。バルブとバルブスプリングは特にアクセスが容易な設計となっており、高い体積効率を実現する大きさに設定されている。バルブは硬化タングステン鋼製で、ヘッド部とステム部は一体構造となっている。シリンダー上部に配置されたバルブロッカーアームには調整用ネジが設けられており、適切なクリアランスが設定された後は、この調整ネジを固定用チェックナットで固定することができる。ロッカーアームベアリングは、圧縮グリースカップによって十分に潤滑されている。カムローラーはカムとプッシュロッドの間に配置されており、プッシュロッドにかかる横方向の負荷を軽減する役割を果たしている。

二重スプリングシステムを採用しており、これにより各スプリングにかかる応力を大幅に低減するとともに、最高レベルの信頼性を確保している。極めて大径のリターンスプリングがバルブを復帰させ、シリンダーベース部に配置された第2スプリングがプッシュロッドのリンク機構を制御する。これらのスプリングは
バルブはシリンダーヘッド内に配置されており、機械的に作動する。バルブとバルブスプリングは特にアクセスが容易な設計となっており、高い容積効率を実現するのに十分な大きさを備えている。バルブは硬化タングステン鋼で製造されており、ヘッド部とステム部は一体構造となっている。シリンダー上部に位置するバルブロッカーアームには調整用ネジが装備されている。チェックナットを使用することで、適切なクリアランスが設定された後、調整ネジを確実に固定できる。ロッカーアームベアリングは、圧縮グリースカップによって適切に潤滑されている。カムローラーはカムとプッシュロッドの間に配置されており、プッシュロッドにかかる横方向の力を軽減する役割を果たしている。

二重スプリングシステムを採用しており、各スプリングにかかる応力を大幅に低減するとともに、最高レベルの信頼性を確保している。極めて大径のスプリングがバルブを元の位置に戻す役割を担い、シリンダーベース部に配置された第二のスプリングがプッシュロッドのリンク機構を制御する。これらのスプリングは低応力下で動作するように設計されており、最高品質の鋼材を使用し、特殊な二段階熱処理を施している。ピストンは特殊アルミニウム合金製で、冷却性と強度を高めるためにヘッド部に深いリブが施されており、2本のピストンリングを備えている。これらのピストンは極めて軽量に設計されており、振動を最小限に抑え、ベアリングの摩耗を防止する。ピストンピンはクロムニッケル鋼製で、中空穴加工を施した後に硬化処理を施している。ピストンとコネクティングロッドの両方で自由に回転できるようになっており、ピストンリングは航空用エンジンの長年にわたる実験研究の成果として開発された特殊設計品である。

コネクティングロッドは「H」字型断面を採用しており、特殊空気硬化型クロムニッケル鋼の鍛造材から全周にわたって機械加工されている。熱処理後の引張強度は1平方インチあたり28万ポンドに達し、非常に高強度でありながら極めて軽量である。全周機械加工により断面が均一に保たれ、可能な限り完璧なバランスを実現している。大端部には白色金属がライニングされ、小端部にはリン青銅ブッシュが装着されている。すべてのコネクティングロッドは同一仕様で、クランクピン上で並列に配置されるベアリングを備えており、シリンダーはこの点を考慮してオフセット配置されている。クランクシャフトは最高品質のクロムニッケル鋼から削り出されており、熱処理を施すことでこの材料の特性を最大限に引き出している。直径2-1/4インチ（57mm）で中空構造を採用しており、重量を最小限に抑えつつ最大限の強度を確保している。3個の大型ブロンズバック付き白色金属ベアリングで支持されている。これらのベアリングの新製造方法により、2種類の金属間の完全な密着性が保証され、破損が防止される。

ベース部はアルミニウム合金で鋳造されている。優れた強度と剛性を備えながら軽量であるという特徴を併せ持つ。側面はクランクシャフトの中心線よりもかなり下方まで延長されており、極めて深い断面形状となっている。特に応力が集中する箇所には深いリブが設けられており、荷重を均等に分散させて曲げ変形を防止する。ベースの下半分は極めて軽量な特殊アルミニウム合金で鋳造されている。これは潤滑油を収集する機能を有し、小型の油溜めとしての役割も果たす。油溜め全面を覆う大型面積のオイルフィルタリングスクリーンが設置されている。プロペラシャフトは、クランクシャフトから硬化クロムニッケル鋼製のスパーギアを介して駆動される2個の大型環状ボールベアリングで支持されている。これらのギアは、タイミングギアとは反対側の端部でベースと一体構造の密閉ケース内に収納されている。プロペラシャフトには、プロペラまたはトラクターの推進力を受けるためのボールスラストベアリングが装備されている。ダイレクトドライブ方式の場合、クランクシャフトに直接固定されたショートシャフトが使用され、ダブルスラストベアリングが装着される。

カムシャフトはベース上部の2群のシリンダー間に配置されており、6個のリン青銅ベアリングで支持されている。中空構造を採用しており、カムはシャフトと一体成形された後、適切な形状と仕上げ面に研削加工されている。カム形状における重要な改良により、高速域における出力の持続的な向上が実現した。カムシャフト、マグネト、オイルポンプ、ウォーターポンプを駆動するギアは、密閉式ケース内に収納されており、オイルバス内で作動する。

潤滑方式は完全な強制循環システムを採用しており、大容量の回転ポンプによって高圧で全てのベアリングにオイルが供給される。このポンプはクランクシャフトから駆動される。ポンプからメインベアリングへのオイル通路はベースと一体成形されており、中空クランクシャフトがコネクティングロッドベアリング用の通路を、中空カムシャフトがカムシャフトベアリング用のオイル供給経路を形成する。ベースの下半分全面には微細なメッシュスクリーンが施されており、オイルがポンプに到達する前に通過する。ベース内には約1ガロン（約3.8リットル）のオイルが保持されており、これは外部タンクとの間で二次ポンプによって循環される。この二次ポンプはカムシャフト上の偏心軸によって駆動され、外部タンクから新鮮なオイルを随時供給することができる。外部タンクの容量は任意に設定可能である。

仕様 – モデル5Aタイプ8

・馬力定格：2,000rpm時140馬力
・ボア：4インチ（102mm）
・ストローク：5-1/2インチ（140mm）
・気筒数：8気筒
・気筒配置：V型
・冷却方式：水冷式（遠心ポンプによる循環）
・サイクル：4ストローク
・点火方式（二重点火）：ボッシュまたはスプリットドルフ製マグネト2基
・キャブレター：ゼニス製デュプレックス型（ウォータージャケットマニホールド付き）
・潤滑システム：完全強制循環方式（循環ギアポンプ採用）
・標準クランクシャフト回転数：2,000rpm
・プロペラシャフト回転数：標準時でクランクシャフトの3/5倍、1,200rpm
・30インチ水銀柱時の定格出力：140馬力
・付属品完備時の重量（水・ガソリン・オイルを除く）：514ポンド（234kg）
・馬力当たり重量：3.7ポンド（1.68kg）
・付属品完備時の重量（水を含む）：550ポンド（250kg）
・水を含む場合の馬力当たり重量：3.95ポンド（1.79kg）

カーチス航空用エンジン

カーチスOXエンジンは8気筒構成で、ボア4インチ、ストローク5インチの仕様となっている。
仕様 – モデル5A型8型
馬力定格：2,000回転時140馬力
ボア：4インチ（102mm）
ストローク：5.5インチ（140mm）
気筒数：8気筒
気筒配置：V型
冷却方式：水冷式。遠心ポンプによる循環方式を採用
サイクル：4ストローク
点火方式：二重点火システム（ボッシュまたはスプリットドルフ製マグネト2基）
キャブレター：ゼニス製デュプレックス型。水ジャケット式マニホールド
潤滑システム：完全強制潤滑方式。循環ギアポンプを採用
通常クランクシャフト回転数：2,000回転/分
プロペラシャフト回転数：通常運転時、クランクシャフトの3/5の速度で1,200回転/分
気圧30インチ時の公称出力：140馬力
付属品完備時の重量（水・ガソリン・オイルを除く）：514ポンド（234kg）
馬力当たり重量：3.7ポンド（1.68kg）
付属品完備時の重量（水を含む）：550ポンド（250kg）
水を含む場合の馬力当たり重量：3.95ポンド（1.79kg）
カーチス航空用エンジンについて
カーチスOX型エンジンは8気筒構成で、ボア4インチ、ストローク5インチ、
設置寸法：全長84-5/8インチ、全幅34-1/8インチ、全高40インチ、ベッド部幅30-1/2インチ、ベッド部からの高さ21-1/8インチ、ベッド部からの奥行き18-1/2インチ
トーマス・モース モデル88エンジンについて
ニューヨーク州イサカにあるトーマス・モース航空機会社は、従来型と外観が極めて類似した新型エンジン「モデル88」を開発した。主要仕様は従来型をほぼ踏襲しており、実際多くの部品が両エンジン間で相互交換可能である。アルミニウムの広範な使用による技術的進歩を背景に、トーマス社の技術者たちはこの素材をシリンダー構造に採用した。これは従来の設計思想からの大きな転換点となっている。
現在の傾向として、回転速度の高速化が強く求められているが、トーマス社の技術者らによれば、2,000回転/分前後で作動するクランクシャフトによって駆動されるプロペラを、最も効率的な速度で回転させるエンジンが継続的に信頼性の高い性能を発揮していることから、このような高速回転の採用は十分に正当化されている。高速回転を実現するには、往復動部品とその周辺ユニットの設計に細心の注意を払う必要がある。コネクティングロッドとピストンピンには、最高強度の引抜鋼を使用し、軽量でありながら十分な安全係数を確保しなければならない。ピストン設計も同様に厳格な審査の対象となる。現代においては、アルミニウム合金製ピストンが非常に優れた性能を発揮するため、もはや定着した技術と言える。

従来よく言われていた「エンジンの減速ギアリングに伴う重量増（減速ギアとプロペラシャフトの重量増加）は、馬力向上によるメリットを相殺するほど大きい」という主張は、今日ではほとんど聞かれなくなった。
有効平均圧力が一定の場合、いかなるエンジンにおいても馬力は速度の上昇に伴って増加する。すなわち、1,500回転/分時に100馬力を発生するエンジンは、2,000回転/分時には133馬力（33馬力増）を発揮することになる。
…というのは今日ではほとんど聞かれない主張である。

平均有効圧力が一定の場合、あらゆるエンジンのブレーキ馬力は回転速度の上昇に伴って増加する。具体的には、1,500回転/分で100馬力を発揮するエンジンは、2,000回転/分では133馬力（33馬力増）を発揮する。この馬力向上を活用するためには、約15ポンドの重量増をギアシステムに費やし、さらに大型バルブやベアリングなどに15ポンド程度を追加する必要がある。ギアシステムでは約2％の損失が生じると想定される。つまり、速度向上による馬力増加は、ブレーキ馬力1馬力あたり約1ポンドの重量増という代償を払って達成されているのである。

8気筒エンジンが6気筒や12気筒エンジンに対して持つ主な利点を簡潔に述べると以下の通りである：馬力あたりの重量が軽いこと、全長が短いこと、よりシンプルで剛性の高いクランクシャフト・カムシャフト・クランクケース構造、そしてよりシンプルで直接的なマニホールド配置である。トルク性能に関しては、8気筒エンジンは6気筒エンジンを上回り、実用上12気筒エンジンに対して十分な劣位性はない。ただし、8気筒エンジンには固有の不均衡慣性力による水平振動が発生するという欠点があり、これは完全には除去できない。これらの振動は往復動重量に依存しており、前述の通りトーマス社の設計では既に最小限に抑えられている。クランクケースやクランクシャフトの弾性に起因する振動については、十分なウェブ構造と金属部品の適切な配置により、トーマスエンジンではごく微量にまで低減可能である。総合的に判断すると、適切に設計された8気筒エンジンのバランス特性は、6気筒や12気筒エンジンとほとんど差がなく、その長所と短所に関する議論はむしろ理論上のものと言える。

Lヘッド型シリンダーエンジンに対する主な批判点は、効率が劣ることと重量が増加することである。これはシリンダー単体に限って言えば事実である。しかし、重量-馬力比という主要な設計要件に基づいてより詳細に検討すると、特に高速エンジンに関しては異なる結論に至る。バルブ機構についても忘れてはならない。シリンダーをその構成部品から切り離して単独で重量評価を行うことはできない。全体から切り離された部品は、全体と比較すれば相対的に重要性の低い要素となる。高速エンジンにおけるバルブ機構は、しばしば見過ごされがちな重要な要素である。自動車レースの実践において、オーバーヘッドカムシャフト駆動方式――カムシャフトから直接作動するシリンダーヘッド内のバルブ、あるいはバルブリフターやショートロッカーアームを介して作動する方式――は既に広く承認されている。

8気筒エンジンにオーバーヘッドカムシャフト機構を適用する場合、2本の独立したカムシャフトが必要となる。これらはオイル密封ハウジング内でシリンダー上部に支持され、クランクシャフトから平歯車またはベベルギアを介して駆動される。このバルブ機構が、単一のカムシャフトから剛性の高いクランクケース内に収納されたシンプルな可動バルブユニットを持つLヘッドエンジンと比較して、重量が重く複雑であることは明白である。Lヘッドエンジンの本質的に低い体積効率は、適切に設計されたヘッド、大型バルブ、十分なガス流路の採用によって大きく改善される。さらに、一般的な二重点火システムを採用することで、Lヘッドエンジンはスパークプラグの有利な配置が可能となり、より良好な火炎伝播と完全な燃焼を実現できる。

[図版：図233――脱着式シリンダーヘッドを備えたトーマス・モース150馬力アルミニウム製航空用エンジンの端面図]
トーマス・モデル88エンジンのボア径は4-1/8インチ、ストロークは5-1/2インチである。シリンダーとシリンダーヘッドはアルミニウム製で、シリンダー内に鋼製ライナーを使用しているため、ピストンもアルミニウム製となっている。このエンジンは実際、出力の低い従来型モデルよりも軽量である。セルフスターター付きで重量はわずか525ポンドである。設計の主要特徴は、図233（端面図）、図234（側面図）、図235（減速ギアケースとプロペラシャフト支持ベアリングの概略図）の各図面から容易に確認できる。

[図版：図234――減速ギア駆動プロペラを備えたトーマス・モース高速150馬力航空用エンジンの側面図]
16バルブ・デューセンバーグエンジン
[図版：図235――トーマス・モース150馬力航空用エンジンの減速ギアケース。ボールベアリングとプロペラ駆動シャフトギアを明示]
このエンジンは4気筒構成で、ボア径4-3/4インチ×ストローク7インチ、クランクシャフト回転数2,100rpm、プロペラ回転数1,210rpmである。モーターは定格以上の性能で販売されており、実際の動力試験ではこのエンジンがクランクシャフト2,100rpm時に140馬力を発揮できることが証明されている。マグネット点火装置、キャブレター、減速ギア、プロペラハブを含む正確な重量は図示の通り509ポンド、減速ギアを除いた場合は436ポンドである。このエンジンは馬力あたり3.5ポンドという軽量な動力源として製造されたが、剛性と強度において一切の妥協はない。通常運転時には、ピストンの吸気容積3.5立方インチあたり1馬力を発揮する。シリンダーは半鋼製で、水ジャケットを囲むアルミニウム板が取り付けられている。ピストンは特別にリブ加工されたマグナライトアルミニウム合金製である。ピストンリングはデューセンバーグ独自の3ピース設計を採用している。
バルブはタングステン鋼製で、吸気バルブは直径1-15/16インチ、排気バルブは直径2インチのものを各シリンダーに2個ずつ配置している。ヘッド部に水平に配置されているため、水ジャケットの効果的な冷却が可能となっている。吸気バルブはケージ内に収納されている。排気バルブはシリンダーヘッドに直接取り付けられており、吸気バルブの穴を通して取り外し可能である。バルブステムはバルブ作動カバー内でスプラッシュ潤滑される。バルブロッカーアームは上部端にキャップスクリューとナットを備えた鍛造品で、クリアランス調整が可能である。バルブ機構全体はアルミニウム製ハウジングで完全に覆われている。コネクティングロッドは中空のクロムニッケル鋼製で、軽量で高強度を実現している。クランクシャフトは一体型鍛造品で、メインベアリング部は直径2-1/2インチの中空構造となっている。コネクティングロッドベアリングは直径2-1/4インチ、長さ3インチである。フロントメインベアリングは長さ3-1/2インチ、中間メインベアリングは3-1/2インチ、リアメインベアリングは4インチの長さである。クランクケースはアルミニウム製のバレル型構造で、底面のオイルパンは取り外し可能である。両側にハンドホールプレートが設置されており、強固な補強が施されている。

この16バルブ・デューセンバーグエンジンの潤滑システムは、その重要な特徴の一つである。ベース部に配置されたオイルポンプはオイルに浸漬されており、コア貫通通路を通じて3つのメインベアリングにオイルを圧送する。その後、各コネクティングロッド下部のチューブにオイルが供給され、ロッドがオイルを汲み上げる。これらのオイルは各部品に噴霧され、エンジン全体を適切に潤滑する。これが主要な潤滑システムであり、スプラッシュ潤滑システムによって補完されている。各コネクティングロッドの下にはオイル受け溝が設けられており、ロッドがこの溝に滑り込むことでオイルが供給される。オイルは重力によってメイン供給タンクに戻され、ここで濾過された後に再利用される。どちらのシステムも単独で十分な潤滑性能を発揮する。圧力ゲージがシステムの便利な位置に設置されており、約25ポンドの圧力が維持されることで、エンジンの全運転速度域において効率的な潤滑が保証される。コネクティングロッド下のオイル受け溝は、飛行角度如何にかかわらず、各溝に常にオイルが保持されるよう設計されており、各コネクティングロッドが毎回転ごとに確実にオイルを汲み上げられるようになっている。
[図版：図236――6気筒エアロマリン垂直型エンジン]
これらのエンジンは4ストロークサイクルの6気筒垂直配置型で、シリンダーのボア径は4-5/16インチ、ストロークは5-1/8インチである。このエンジンの外観の全体像は図236に示されている。このエンジンの定格出力は85～90馬力である。このエンジンの往復動部品および回転部品はすべて、入手可能な最高品質の鋼材で製造されており、スタッド、ナット、ボルトも同様である。クランクケースの上部および下部部分は複合アルミニウム鋳造で作られている。下部クランクケースは高品質アルミニウム合金鋳造で製造されており、上部半分に直接ボルト固定されている。この下部鋳造部のオイルリザーバーは、最大出力で5時間連続運転可能な十分なオイル容量を備えている。必要に応じて、より長時間の運転に対応するため容量を増設することも可能である。オイルは高圧複歯車ポンプによってすべてのベアリングに圧送される。このポンプの片側はすべてのベアリングに高圧オイルを供給し、反対側はスプラッシュケースからオイルを吸い上げ、メイン供給タンクに供給する。オイルリザーバーはクランクケース室とは完全に分離されている。いかなる状況においてもオイルがシリンダー内に流入することはなく、飛行角度やエンジンの姿勢によって潤滑システムが影響を受けることはない。エンジンの計器盤にはオイル圧力ゲージが設置されており、常にオイルシステムの圧力を表示し、ケース下部の視認窓でオイル残量を確認できる。オイルポンプはマグネット点火装置側に配置されており、非常にアクセスが容易である。外部オイルフィルターが別途装備されており、数分で取り外し可能で、オイルを一滴も失うことなく交換できる。リザーバーからエンジンに至るすべてのオイルはこのフィルターを通過する。圧力ゲージ用の供給ラインも接続可能で、任意の位置に配管することができる。

シリンダーは高品質鋳造製で、正確に機械加工・研削されている。シリンダーはクロムニッケル鋼製のスタッドとナットでクランクケースにボルト固定されており、確実にシリンダーを上部クランクケース半分に固定する。メイン保持用シリンダースタッドはクランクケースを貫通しており、クランクシャフトベアリングを支えることで、クランクシャフトとシリンダーが一体構造となっている。水ジャケットは厚さ1/16インチの銅製で、電気メッキ加工されている。これにより腐食に強い金属構造が実現されている。冷却システムは遠心ポンプによって供給され、1,400rpm時に毎分25ガロンの冷却水を供給する。ピストンは鋳鉄製で、正確に機械加工・研削され、厳密な寸法バランスが取られている。ピストンリングはエアロマリン独自の設計による半鋼製リングを採用している。

コネクティングロッドはH型断面のクロムニッケル鋼製である。クランクシャフトもクロムニッケル鋼製で、全面機械加工され、ソリッドビレットから削り出されており、バランスウェイトをクランクと一体鍛造することで正確にバランス調整されている。軽量化のため穴あけ加工が施され、強制給脂用のプラグが取り付けられている。クランクシャフトには7つのメインベアリングが設置されている。すべてのベアリングは高品質のバビット合金製のダイキャストで、
クランクケース上部とシリンダーを確実に固定するクロムニッケル鋼製のスタッドボルトとナット。主要な固定用シリンダースタッドはクランクケースを貫通し、クランクシャフトベアリングを支える構造となっており、これによりクランクシャフトとシリンダーが一体として機能する。水冷ジャケットには厚さ1/16インチの銅板を使用し、電気めっき加工を施すことで耐腐食性を確保している。冷却システムは遠心ポンプによって駆動され、1,400RPM時に毎分25ガロンの冷却水を供給する。ピストンは鋳造鉄製で、精密に機械加工・研削された正確な寸法を持ち、厳密なバランス調整が施されている。ピストンリングにはエアロマリン社独自の設計による半鋼製リングを採用している。

コネクティングロッドはH型断面のクロムニッケル鋼製で、クランクシャフトは同じくクロムニッケル鋼を塊から削り出して製造し、全面機械加工を施した後、バランスウェイトを鍛造一体化することで精密なバランス調整を実現している。軽量化のため穴あけ加工を施し、強制給脂用のプラグを設置。クランクシャフトには7つのメインベアリングが配置されており、すべて高グレードのバビット合金製ダイキャスト部品で、相互交換可能かつ容易に交換できるよう設計されている。
クランクシャフト用メインベアリングには圧力チューブから高圧オイルを供給するための単一溝が設けられており、この圧力チューブはケースと一体鋳造されている。コネクティングロッド用ベアリングも同様の構造を採用している。グジオンピンは硬化処理・研削加工を施した後、コネクティングロッドに固定され、ピストン運動に合わせて自在に作動する。カムシャフトは鋼製で、カムは鍛造一体化されており、軽量化のため穴あけ加工を施し、強制給脂用の潤滑システムを備え、ケース硬化処理が施されている。カムシャフトのベアリングには青銅材を使用している。マグネトーには高電圧対応のボッシュD.U.6型を2基搭載。キャブレター用吸気マニホールドはアルミニウム鋳造製で、各キャブレターが3気筒に燃料を供給する設計となっており、あらゆる速度域でスムーズな気化流を確保している。総重量420ポンド。

[図版: 図237 – キャブレター側から見たウィスコンシン航空用エンジン。図238 – 排気側から見たウィスコンシン6気筒エンジンの寸法図]
ウィスコンシン航空用エンジン
[図版: 図238 – ウィスコンシン6気筒エンジンの寸法図（端面立面図）]

新たに開発された6気筒ウィスコンシン航空用エンジンの1基（図237に示す）は、垂直配置型で、シリンダーが2列配置され、バルブはヘッド部に設置されている。6気筒垂直型エンジンの寸法図は図238および図239に示されている。シリンダーはアルミニウム合金鋳造製で、ボア加工・機械加工を施した後、厚さ約1/16インチの硬化鋼スリーブを装着する。これらのスリーブをシリンダーに圧入した後、現場で研削仕上げを行う。灰色鋳鉄製のバルブシートはシリンダーに直接鋳造されている。バルブシートとシリンダー、ならびにバルブポートは完全に水冷ジャケットで囲まれている。ヘッド部に25度の角度で取り付けられたバルブはタングステン鋼製で、二重スプリング機構を採用。外側のメインスプリングと内側の補助スプリングを備えており、メインスプリングが破損した場合に備えてバルブがシリンダー内に落下するのを防止する安全装置として機能する。カムシャフトは単一の鍛造品で、ケース硬化処理を施している。アルミニウム製ハウジングに固定されており、このハウジングは上部半分がクロムバナジウム鋼製ロッカーレバーを支持する。下部半分には余剰オイルがオーバーフローしてクランクケースに戻るオイルリターン溝が一体鋳造されている。カムとカムロッカーレバーの内側端部には小型点検用プレートが取り付けられている。カムシャフトは青銅製ベアリングで支持され、駆動は垂直シャフトとベベルギアを介して行われる。
[図版: 図239 – ウィスコンシン6気筒エンジンの寸法図（側面立面図）]

クランクケースはアルミニウム製で、上部半分にクランクシャフト用ベアリングを配置。下部半分にはシステム内で循環していない全オイルを収容するオイルパンが設けられている。クランクシャフトは弾性限界115,000ポンドのクロムバナジウム鋼製である。クランクピンおよびシャフト端部には軽量化のため穴あけ加工を施し、頬部にもオイル循環用の穴を設けている。クランクシャフトは青銅製バックプレートとファーリッヒ金属ライニングを備えた4つのベアリングで支持されている。さらにダブルスラストベアリングを備えているため、トラクター型・プッシャー型いずれの機体にも使用可能である。スラストベアリング外側には環状ボールベアリングを配置し、プロペラのラジアル荷重を支持する。プロペラはテーパー軸受に取り付けられている。シャフトの反対側端部にはベベルギアが装着されており、垂直シャフトを介してカムシャフトを駆動するとともに、水ポンプ・オイルポンプ・マグネトーを駆動する。すべてのギアはクロムバナジウム鋼製で、熱処理が施されている。

コネクティングロッドはチューブラー構造で、クロムバナジウム鋼の鍛造材から機械加工されている。ロッドにはオイルチューブが取り付けられており、オイルをリストピンおよびピストンまで供給する。ブッシュ付きのロッド一式の重量は各5.5ポンド。ピストンはアルミニウム合金製で、非常に軽量で高強度、1個あたりわずか2ポンド2オンスの重量である。各ピストンには2つの漏れ防止リングが装着されている。リストピンは中空の硬化鋼製で、ピストン内でもロッド内でも自由に回転可能である。ロッドの上部端部には青銅製ブッシュが取り付けられているが、ピストンにはブッシュが装着されていない。代わりに、硬化鋼製のリストピンがアルミニウム合金製の優れたベアリングとして機能する。
[図版: 図240 – ウィスコンシン航空用エンジンの出力・トルク・効率曲線]

水冷システムは遠心ポンプによって駆動され、このポンプは垂直シャフトの下部端部に取り付けられている。冷却水は真鍮製パイプを通じてシリンダー水冷ジャケットの下部端部に送られ、排気バルブのすぐ上の上部端部から排出される。潤滑システムは本エンジンの主要な特徴の一つであり、いかなる角度での運転にも対応するよう設計されている。オイルはオイルパンに貯留され、ここからオイル循環ポンプによってストレーナーを通過した後、クランクケース全長にわたって伸びるヘッダーを通じてメインベアリングに供給される。メインベアリングからオイルはクランクシャフトの中空部を通ってコネクティングロッドのビッグエンドに、さらにロッド上のチューブを通じてリストピンおよびピストンへと供給される。別系統のオイル供給ラインがメインヘッダーからカムシャフトベアリングへオイルを供給する。クランクシャフトから強制的に排出されたオイルは
カムシャフトベアリングの端部から漏れ出し、カム下のポケットやカムロッカーレバー内に溜まる。余剰オイルはパイプを通じて戻り、ギアトレインを経由して再びクランクケースへと循環する。クランクケースの両端にはストレーナーが設置されており、ここから独立したポンプによってオイルが吸い上げられ、再びオイルパンへと戻される。これらのポンプはいずれも全戻りオイルを処理できる容量を備えているため、エンジンを上下に傾けた場合でも動作は完全に安定する。クランクケース内にはスプラッシュ潤滑方式は採用されておらず、完全な強制給脂方式が採用されている。オイルレベルインジケーターが装備されており、オイルパン内のオイル量を常時確認できる。これらのエンジンにおけるオイル圧力は10ポンドに設定されており、圧力を一定に保つためのリリーフバルブが取り付けられている。

[図版: 図241 – ウィスコンシン航空用エンジンのタイミング図]

点火方式はボッシュ製マグネトーを2基搭載しており、それぞれ独立したプラグセットに同時点火する。片側のマグネトーが故障した場合でも、もう一方のマグネトーによってエンジンはわずかな出力低下のみで運転を継続できる。
吸気システムにはゼニス製ダブルキャブレターを採用しており、3気筒分の吸気を各キャブレターが供給する。これにより吸気バルブのオーバーラップが生じない設計となっており、体積効率が向上するため、より多くの出力が得られる。これらのエンジンの各部品は非常にアクセス性に優れており、水ポンプ、オイルポンプ、マグネトー、オイルストレーナーなどの部品を他の部品に影響を与えることなく容易に取り外し可能である。下部クランクケースは点検やベアリング調整のために取り外し可能であり、クランクシャフトとベアリングキャップは上部半分によって支持されている。エンジンを支えるラグも上部クランクケースの一部を構成している。

キャブレターとマグネトーを除いた6気筒エンジンの重量は547ポンドである。キャブレターとマグネトーを装備した場合の重量は600ポンドとなる。エンジン内の冷却水重量は38ポンドである。オイルパンは4ガロン（約28ポンド）のオイルを貯留可能である。ラジエーターはエンジンに適した仕様のものを50ポンドで用意可能であり、これは3ガロン（約25ポンド）の水を保持できる。本エンジンは2枚羽根、直径8フィート×ピッチ6.25フィートのパラゴンプロペラを毎分1400回転で駆動し、148馬力を発生する。このプロペラの重量は42ポンドである。これらを総合すると、プロペラ、ラジエーターを装備し、潤滑油を除いた状態でのエンジン総重量は755ポンドとなり、1馬力あたりの重量は約5.1ポンドとなる。燃料消費量は1時間あたり1馬力あたり0.5ポンド、潤滑油消費量は1時間あたり1馬力あたり0.0175ポンドで、毎分1400回転時の総消費量は2.6ポンドとなる。したがって、最大出力で1時間運転した場合の燃料と潤滑油の総重量は76.6ポンドとなる。

主要寸法
以下に6気筒エンジンの主要寸法を示す：

ボア径 5インチ
ストローク 6.5インチ
クランクシャフト直径（全長） 2インチ
クランクピンおよびメインベアリングの長さ 3.5インチ
バルブ径 3インチ（クリアランス2.75インチ）
バルブリフト 0.5インチ
圧縮室容積 総容積の22％
リストピン径 1.3125インチ
点火順序 1-4-2-6-3-5

1200回転/分時の出力は130馬力、1300回転/分時では140馬力、1400回転/分時では148馬力を発生する。1400回転/分がこれらのエンジンの推奨最大運転速度である。

12気筒エンジン
同社では本エンジンと同様のシリンダー寸法を持つ12気筒V型エンジンも製造している。主な相違点はカムシャフトへの駆動方式にあり、ベベルギアではなく平歯車を採用している。モーター長を延長することなく接続ロッドのヒンジ式構造を採用しており、この構造により十分なベアリングスペースを確保している。本エンジンには均一に冷却水を両シリンダー群に分配するため、2基の遠心式水ポンプが装備されている。6気筒分ごとに2基のマグネトーが使用されており、これらは非常にアクセスしやすいスプロケットカバー上のブラケットに配置されている。キャブレターはモーター外部に設置されており、非常にアクセスしやすい位置にある一方、排気管は谷部の中央に配置されている。12気筒エンジンのクランクシャフト直径は2.5インチで、重量軽減のためシャフトには中空加工が施されている。12気筒エンジンの寸法図は図242および図243に示されており、他のエンジンとの比較用途に有用である。

ホール・スコット航空用エンジン
以下の仕様はホール・スコット社製「ビッグフォー」エンジンに適用され、構造的には2気筒追加に必要な構造変更を除いて実質的に6気筒垂直型エンジンと同様である。シリンダーは特殊配合の半鋼材から個別に鋳造されており、バルブシート一体型のシリンダーヘッドを備えている。バルブ周辺およびヘッド部の水冷ジャケットの設計には特に注意が払われており、同部の上方には2インチの水空間が設けられている。シリンダーは焼鈍後、粗加工を施した後、内筒壁とバルブシートを鏡面仕上げまで研削する。これにより
これらのエンジンは非常にアクセスが容易な位置に配置されている一方、排気システムは谷の中央に位置する。12気筒エンジンのクランクシャフトは直径2.5インチ（約6.35cm）で、重量軽減のため軸穴が加工されている。12気筒エンジンの寸法図は図242および図243に示されており、他のエンジンとの比較検証において有用な資料となるだろう。
HALL-SCOTT 航空用エンジン

以下に示すHALL-SCOTT「ビッグフォー」エンジンの仕様は、構造上2気筒分の追加に対応する必要が生じた点を除き、ほぼ同一の構成を持つ6気筒垂直型エンジンにも同様に適用される。シリンダーは特殊合金（半鋼材混合物）から個別に鋳造され、バルブシート一体型のシリンダーヘッドを備えている。特にバルブとヘッド周辺のウォータージャケットの設計には細心の注意が払われており、同部の上方には2インチ（約5cm）の水空間が設けられている。シリンダーは焼鈍処理を施した後、粗加工を行い、その後内筒壁とバルブシートを鏡面仕上げまで研磨する。この工程により、シリンダーの耐久性が向上するとともに、不要な摩擦が大幅に低減される。

[図版: 図242 – ウィスコンシン12気筒航空機用エンジンの寸法付き端面図]

これらのシリンダーの鋳造および機械加工においては、ボアと内壁が互いに同心円状になるよう細心の注意が払われている。冷却効率向上と爆発圧力による応力を直接保持ボルト（鋼製メインベアリングキャップからシリンダー上部まで貫通するボルト）に伝えるため、外筒壁と内筒壁の間に小型リブが鋳造されている。シリンダーはクランクケース側面で機械加工されており、溝付き保持ワッシャーを装着して組み立てた際、一体構造を形成する。これによりクランクケースの剛性向上に大きく寄与する。

[図版: 図243 – ウィスコンシン12気筒航空機用エンジンの寸法付き側面立面図]

コネクティングロッドは非常に軽量で、Iビーム型の構造を採用しており、クロムニッケルダイ鍛造材から削り出されている。キャップ部分は2本の1/2インチ×20山のクロムニッケル貫通ボルトで固定されている。ロッドはまず粗加工を施した後、焼鈍処理を行う。穴あけ加工後、ロッドを硬化させ、穴を互いに平行に研磨する。ピストン端部にはガンメタル製ブッシュが装着され、クランクピン端部には2枚の青銅製鋸歯状シェルが取り付けられる。これらのシェルは高温でスズメッキおよびバビット加工され、バビット材を硬化させるためにブローチ加工が施される。キャップとロッド本体の間には調整用の積層シムが配置される。クランクケースは最高品質のアルミニウム合金で鋳造され、内外面は手作業で研磨後、サンドブラスト処理が施される。下部オイルケースは接続部を破壊することなく取り外し可能で、これによりコネクティングロッドやその他の可動部品の点検が容易になる。ケースの中央かつ最下部には、極めて大型のストレーナーと塵埃トラップが設置されており、オイルポンプや可動部品に影響を与えることなく、外部から直接取り外すことができる。ゼニス製キャブレターが標準装備されている。

自動バルブ機構とスプリングは採用されておらず、調整が簡素化され効率性が向上している。このキャブレターは高度の影響をほとんど受けない。HALL-SCOTT社が開発した米国特許第1,078,919号の技術により、クランクケースから直接オイルを供給し、キャブレターマニホールド周辺を循環させることが可能となっている。これによりキャブレターの性能向上が図られるとともに、クランクケースの過熱抑制にも寄与する。防水仕様の4気筒スプリットドルフ「ディキシー」マグネトーを2基搭載している。両マグネトーのインターラプタはモーター一体型のロックシャフトに接続されており、外部接続が不要となっている。特筆すべきは、この独立型ダブルマグネトーシステムにおいて、一方のマグネトーが故障した場合でも、エンジンは正常に作動し続け、十分な出力を維持できる点である。

A-7エンジンに搭載されているピストンは、鋼材と灰色鋳鉄の混合物から鋳造されている。極めて軽量でありながら、アーチヘッド下部に6本の深リブが設けられており、ピストンの冷却効果を高めるとともに強度を向上させている。ピストンピンボスは極めて低い位置に配置されており、これによりピストンヘッドの熱がコネクティングロッド上部に伝わるのを防ぎつつ、ピストンがシリンダーに最も密着する位置に配置されている。1/4インチ径のリングを3本装着している。

A-7aエンジンに搭載されているピストンはアルミニウム合金製である。1/4インチ径のリングを4本装着している。両ピストンタイプとも、大径の熱処理済みクロムニッケル鋼製リストピンを備えており、リストピンボス間の円形リブが爆発圧力によるピストンの変形を抑制するように組み立てられている。

潤滑システムは高圧式を採用しており、メインベアリング下部に5～30ポイントの圧力でオイルを強制供給する。このシステムは、飛行時に発生する極端な角度条件や、エンジンが推進用か牽引用かを問わず影響を受けない。オイルパンの最下部には大型ギアポンプが設置されており、常にオイルに浸かった状態であるため、面倒な詰め物箱や逆止弁が不要となる。オイルはまずオイルパン内のストレーナーから吸気マニホールド周囲の長いジャケット部に吸引され、その後クランクケース内のメインディストリビューションパイプに圧送され、すべてのメインベアリングに供給される。ディストリビューションパイプの一端に設置されたバイパスバルブは、必要な圧力に応じて調整が可能で、余剰オイルはケース内に戻される。このシステムの特筆すべき特徴として、オイルパン底部に設置された塵埃・水分・沈殿物トラップが挙げられる。このトラップはオイルポンプやオイル配管を分解することなく容易に取り外し可能である。小型のオイル圧力計が装備されており、パイロット用計器パネルに接続できる。これによりオイル圧力の測定だけでなく、オイルの循環状態も確認できる。

このエンジンの冷却システムは、オイルと水の両方によって実現されており、これは特許第1,078,919号で保護されている。これは長い吸気マニホールドジャケット部をオイルが循環することで達成されており、ガソリンのキャブレター冷却効果により、天候条件にかかわらず冷却効果が維持される。これによりクランクケースの過熱が最小限に抑えられる。6気筒各気筒のヘッド部を貫通する巧妙な内部排出パイプを使用することで、シリンダー温度の均一化が図られている。ゴムホース接続方式を採用しているため、任意の1気筒のシリンダーを容易に
このエンジンの冷却システムは、オイルと水の両方を利用して達成されており、これは特許番号1,078,919で保護されている。具体的には、長い吸気マニホールドジャケット内をオイルが循環することで実現されており、ガソリンの気化冷却効果により天候条件に左右されることなく冷却効果が維持される。これにより、クランクケースの過熱が最小限に抑えられる。6気筒それぞれのヘッド部に配置された巧妙な内部排出パイプシステムにより、シリンダー温度が均一に保たれる。これらのパイプにはスロットが設けられており、冷却水が直接排気バルブ周辺を循環する構造となっている。シリンダーには特別に大型の水ジャケットが装備されており、バルブとシリンダーヘッドの間には2インチの水空間が確保されている。水の循環には大型遠心ポンプが用いられており、あらゆる回転数において十分な冷却性能を保証する。

クランクシャフトは5点支持構造を採用しており、最高級のニッケル鋼を特殊熱処理したドロップフォージング材から精密に加工されている。加工工程は、まず穴あけ加工を施した後、粗加工を行い、その後クランクシャフトを直線状に矯正し、研削加工に適した寸法に切削した後、高精度に研削する。ベアリング面は通常よりも大幅に大型化されており、同クラスの高速エンジンの一般的な慣行を凌駕するサイズとなっている。クランクシャフトベアリングの寸法は、後部メインベアリングが4-3/8インチ、前部メインベアリングが2-3/16インチで、その他のベアリングは直径2インチ、長さ1-15/16インチである。クランクシャフトのウェブ部には鋼製オイルスクーパーがピン止め・溶接されており、これによりコネクティングロッドベアリングへの適切な給油が可能となっている。シャフトのプロペラ端部には2つのスラストベアリングが設置されており、1つは引張荷重用、もう1つは押圧力用である。プロペラはクランクシャフトフランジによって駆動され、このフランジは6本のキーで固定されている。この駆動機構は外側プロペラフランジを回転させ、プロペラは6本の貫通ボルトによってこれらのフランジ間に固定される。フランジはクランクシャフトの長テーパー部に取り付けられており、これによりボルトを緩めることなくプロペラの着脱が可能となっている。タイミングギアと始動用ラチェットは、シャフトと一体成形されたフランジにボルト固定されている。

カムシャフトは一体型構造を採用しており、空気ポンプ用偏心部とギアフランジも一体成形されている。低炭素含有量の特殊熱処理ニッケルフォージング材から製造され、全長にわたって粗加工と穴あけ加工を施した後、カム形状を形成する。その後、ケース硬化処理を施し、最終寸法に研削する。カムシャフトベアリングは特別に長尺設計となっており、パーソンズ社製ホワイトブラス材で作られている。小型クラッチがシャフトのギア端部に切削加工されており、回転数表示器を駆動する。カムシャフトは6気筒すべての上部に直接ボルト固定されたアルミニウム製ハウジング内に収容されており、ベベルギアを介して垂直シャフトと接続されている。このシャフトはロッカーアーム、ローラー、その他の作動部品とともにオイル供給システムによって潤滑される。オイルはシャフト先端部に強制的に圧送され、余剰分は中空の垂直チューブを通じてクランクケース内に戻る。この供給システムはマグネトとポンプギアにも潤滑油を供給する。シリンダー直径の半分の大きさを持つ超大型タングステン製バルブがシリンダーヘッドに取り付けられている。大型の焼入れ処理を施したオイルテンパースプリングが工具鋼製カップに保持され、キーで固定されている。ポートは非常に大きく短く設計されており、ガスの流入・排気が可能な限り抵抗なく行われるようになっている。これらのバルブは頭上一体型カムシャフトによって駆動され、短尺のクロムニッケル製ロッカーアームを介して作動する。これらのアームには、カム端部に硬化処理を施した工具鋼製ローラーと、反対側に硬化処理を施した調整用ネジが装備されている。この構造により、あらゆる回転数において最小限の重量で正確なバルブタイミングを実現している。
[検閲済み]
ドイツ製航空機用エンジン

1917年6月、E. H. シャーボンドがアメリカ機械学会クリーブランド支部で発表した「航空機用エンジン」に関する論文において、メルセデスおよびベンツ製航空機エンジンについて詳細に解説されており、以下にその記述の一部を引用する。

[図244：4気筒アルグスエンジンの側面および端面断面図 – ドイツ製100馬力設計、ボア径140mm（5.60インチ）、ストローク長、1,368rpmで出力発生。重量350ポンド]
メルセデスエンジン

150馬力6気筒メルセデスエンジンのボア径は140mm、ストローク長は160mmである。メルセデス社はまず小型のシリンダー設計から着手しており、具体的にはボア径100mm、ストローク長140mmの6気筒エンジンであった。この設計の主な特徴は、ガス通路用の鍛造鋼シリンダーと、プレス加工鋼製の水ジャケットである。これらを溶接してシリンダーアセンブリを形成する。傾斜配置の頭上バルブを採用しており、頭上カムシャフトとロッカーアームを介して作動する。この構造により、鋼製シリンダーを使用することで重量を大幅に削減できるだけでなく、非対称断面に起因する歪み、漏れ、亀裂の発生を完全に防止できる。当然ながら、この構造は極めて高価なものとなる。しかし、その設計は確かな品質を備えている。この構造の詳細には、仕上げ済みのガス通路、水冷式バルブガイド、スパークプラグ周辺を囲む極めて軽量な水冷金属部品など、数多くの重要な特徴がある。航空機用エンジンでは高出力と燃費効率を確保するため、自動車用エンジンと比較してはるかに高い圧縮比が必要となる。さらに、航空機用エンジンはほぼ限界に近い状態で運転されるため、シリンダー、ピストン、バルブを介した熱伝達量は自動車用エンジンの場合よりもはるかに大きくなる。このため、特別なタイプの冷却システムを開発する必要が生じた。
予燃焼を防止するため、ヘッド中心部からの熱伝達を担う特殊なピストンの開発が必要となった。メルセデスエンジンのピストンは、ピストンボスを含むドロップ鍛造鋼製ヘッドを備えており、このヘッドは鋳鉄製スカートにねじ込まれており、内部を機械加工することで均一な壁厚を確保している。

検閲済み

[A] ピストン排気量（立方インチ）
[B] キャブレターおよび点火装置を含むエンジン重量
[C] 燃料消費量
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メーカー |番号 |ボア径|ストローク| | | | |
名称およびモデル|気筒数|(インチ)|(インチ)|[A] |馬力|回転数|[B]| [C]
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エアロマリン| 6 |4.5 |5.125 | 449 | 85 | 1400 | 440| …
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エアロマリン| 12 |4.5625|5.125 | … | …| … | 750| …
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D-12 | | | | | | | |
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カーチスOX | 8 |4 |5 | 502.6 | 90 | 1400 | 375| …
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カーチス | 8 |4.5625|5 | 567.5 | 100| 1400 | 423| …
OXX-2 | | | | | | | |
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カーチスV-2| 8 |5 |7 |1100 | 200| 1400 | 690| …
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検閲済み
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ゼネラル・ヴェ-| 9 |4.33 |5.9 | 848 | 100| 1200 | 272|定格馬力時1時間12ガロン
イクル・ノーム・モノ | | | | | | |
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ジャイロK | 7 |4.5 |6 | … | 90 | 1250 | 215|定格馬力時1時間8ガロン
ロータリー、ル・ローヌタイプ | | | | | |
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ジャイロL | 9 |4.5 |6 | 859 | 100| 1200 | 285|定格馬力時1時間10ガロン
ロータリー、ル・ローヌタイプ | | | | | |
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ホール・スコット| 4 |5 |7 | 550 | 90-| 1400 | 410| …
A-7 | | | | | 100| | |
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ホール・スコット| 6 |5 |7 | 825 | 125| 1300 | 592| …
A-5 | | | | | | | |
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イスパノ・ | 8 |4.5625|5 | 672 | 154| 1500 | 455| …
スイサ | | | | | | | |
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ノックスモーターズ| 12 |4.75 |7 |1555 | 300| 1800 |1425|定格馬力時1時間31.5ガロン
カンパニー | | | | | | | |
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マキシモーター| 6 |4.5 |5 | 477 | 85 | 1600 | 340| …
A-6 | | | | | | | |
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マキシモーター| 6 |5 |6 | 706.8 | 115| 1600 | 385| …
B-6 | | | | | | | |
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マキシモーター| 8 |4.5 |5 | 636 | 115| 1600 | 420| …
A-8 | | | | | | | |
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パッカード12| 12 |4 |6 | 903 | 225| 2100 | 800| …
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スターテヴァント| 8 |4 |5.5 | 552.9 | 140| 2000 | 580| …
5 | | | | | | | |
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スターテヴァント| 8 |4 |5.5 | … | 140| 2000 | 514|定格馬力時1時間13.75ガロン
5-A | | | | | | | |
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トーマス8 | 8 |4 |5.5 | 552.9 | 135| 2000 | 630| …
| | | | | | |（セルフスターター装備時重量）
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トーマス88 | 8 |4.5625|5.5 | 552.9 | 150| 2100 | 525| …
| | | | | | |（セルフスターター装備時重量）
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ウィスコンシン| 6 |5 |6.5 | 765.7 | 140| 1380 | 637| …
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この150馬力メルセデスエンジンに使用されているキャブレターは、ツインシックスエンジンで使用されているタイプと完全に同一のものである。2つのベンチュリ流路を備え、その中央には一般的な形状のガソリン噴霧ノズルが固定されたオリフィスとして配置されている。その真上には、側面に排出口を備えたパネル式の2つのスロットルバルブが設置されている。アイドリング用またはプライマリー用ノズルは、ベンチュリ流路の上部から噴射するように配置されている。キャブレター本体は鋳造アルミニウム製で、水冷ジャケットを備えている。クランクケースの上下半分を貫通する空気通路に直接ボルト固定されており、この空気通路はオイルリザーバーを貫通している。キャブレターに到達する前の空気は、クランク室のオイルをある程度冷却すると同時に、気化を促進するために加熱される。
吸気管自体は銅製である。ベンチュリ流路から吸気バルブまでのすべての通路は、入念に仕上げられ研磨されている。このエンジンの設計において特異な点は、ストロークの2倍にも満たない非常に短いコネクティングロッドを採用していることである。これは自動車用エンジンにおいては明らかに不適切な設計とみなされるだろう。しかし短いコネクティングロッドには、エンジンの高さを低く抑えられるという実質的な利点があり、またピストンが下死点を通過する際の速度が長尺ロッドの場合よりもはるかに緩やかになるという利点もある。

[図版: 図245 – 90馬力メルセデスエンジンの部分断面図。これは大型サイズエンジンの典型的な設計を示すものである]

その他の設計上の特徴として、非常に剛性の高いクランクケースが挙げられる。両半分は長尺の貫通ボルトによって直接固定されており、クランクシャフトのメインベアリングは通常のキャップ部ではなくケースの下半分に取り付けられている。また、メインベアリングの位置調整機構は設けられていない。メルセデス社では、プランジャー式ポンプを採用しており、
機械式作動のピストンバルブを備え、ウォームギアによって駆動される構造となっている。

オーバーヘッドカムシャフト構造は極めて軽量である。カムシャフトはほぼ円筒形の鋳造青銅ケース内に取り付けられており、ベベルギアを介してクランクシャフトから駆動される。クランクシャフトからカムシャフトへ駆動力を伝達する垂直ベベルギアシャフトは、クランクシャフトの1.5倍の回転数で作動し、カムシャフトの回転数を半減させる減速は2つのベベルギアによって実現されている。この垂直シャフトにはウォーターポンプが取り付けられており、さらに2つのマグネトを駆動するベベルギアも装備されている。このシャフトに取り付けたウォーターポンプは、駆動力を安定させ、ギア機構の振動を抑制する役割を果たしている。

メルセデス社が製造した6気筒航空用エンジンのシリンダーサイズは以下の通りである：

ボア径	ストローク	馬力
105mm	140mm	100馬力
120mm	140mm	135馬力
140mm	150mm	150馬力
140mm	160mm	160馬力

このうち最大のエンジンは最近、1450回転時に176馬力に出力が向上した。この基本設計は多くの他の航空用エンジン設計の基盤となったが、オリジナルに匹敵する性能を持つものは存在しない。ホール・スコット、ウィスコンシンエンジン、ルノー水冷式、パッカード、クリストファーソン、ロールス・ロイスなどのエンジンが、この設計思想をある程度踏襲している。これらのエンジンはいずれも細部においてかなりのバリエーションが見られる。ロールス・ロイスとルノーのみが鋼製シリンダーと鋼製ジャケットを採用している。ウィスコンシンエンジンはアルミニウム製シリンダーに硬化鋼ライナーを使用し、バルブシートは鋳鉄製である。クリストファーソンエンジンはウィスコンシンエンジンと類似した設計だが、バルブシートがアルミニウム製ジャケットにねじ込まれており、シリンダーヘッドはバルブシート部品によってアルミニウム鋳造体に固定された端部が閉じられている点が異なる。ロールス・ロイスエンジンは、シリンダーヘッドとカムシャフトハウジングの設計細部において、メルセデス社の特許技術を海外だけでなく国内でも若干変更した形で採用している。

ベンズエンジンについて

航空用エンジンのカイザー賞コンテストにおいて、130mm×180mmの4気筒ベンズエンジンが1位を受賞し、1290回転時に103馬力を発生した。燃料消費量は1馬力時あたり210グラムであった。エンジンの総重量は153kgであった。オイル消費量は1馬力時あたり0.02kgであった。このエンジンは後に6気筒設計に拡張され、3種類の異なるサイズが製造された。

以下の表に、重量、馬力などの主要仕様の一部を示す：

エンジン型式	B	FD	FF
定格馬力	85馬力	100馬力	150馬力
1250回転時の馬力	88馬力	108馬力	150馬力
1350回転時の馬力	95馬力	115馬力	160馬力
ボア径（mm）	106mm	116mm	130mm
以下の表に、シリンダーヘッドおよびカムシャフトハウジングの設計詳細を示す。

モーター型式	B型	FD型	FF型
定格出力	85	100	150
1250rpm時出力	88	108	150
1350rpm時出力	95	115	160
ボア径（mm）	106	116	130
ストローク径（mm）	150	160	180
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シリンダーオフセット（mm）	18	20	20
ガソリン消費量（g/hph）	240	230	225
オイル消費量（g/hph）	10	10	10
オイル容量（kg）	36	4	4.5
冷却水容量（L）	5.5	7.5	9.5
水・オイル重量＋2個のマグネトー、燃料供給装置、空気ポンプを含む重量（kg）	170	200	245
水ポンプ、2個のマグネトー、デュアル点火システム等を含むモーター重量（kg）	160	190	230
排気管一式重量（kg）	4	4.8	5.5
プロペラハブ重量（kg）	3.5	4	4

ベンツ製シリンダーはシンプルで信頼性の高い設計であり、製造工程も特に複雑ではない。このシリンダーは水ジャケットを持たない鋳鉄製で、バルブポートには45度の角度を持つエルボが取り付けられている。可能な限り機械加工を施し、それ以外の部分は手作業で研磨・仕上げを行った後、2分割されたジャケットを短管を用いてガス溶接で接合する。シリンダーの底面と上部は水流路として機能し、これにより別途の水配管が不要となり、重量と構造の簡素化が実現している。

アルミニウム製クランプで固定されたゴムリングがシリンダー同士を接続する。全体の構造は非常にコンパクトで軽量に仕上がっている。シリンダー壁の厚さは4mm（3/16インチ）で、燃焼室は円筒形のパンケーキ状構造で直径140mm（5.60インチ）である。バルブシートの直径は68mm、バルブポートの直径は62mmとなっている。

ポート接続部の通路径は57mmである。バルブをシリンダーに挿入するため、バルブステムは2段階の直径を持つ設計となっている。バルブはガイドに挿入する際に角度調整が必要で、ガイド上部にはバルブステム径の違いを補うための青銅製ブッシュが取り付けられている。バルブステムの直径は14mm（9/16インチ）で、上部部分は9.5mmまで細くなっている。バルブの作動はプッシュロッドとロッカーアーム機構によって行われ、この機構の直径は7/16インチと非常に軽量である。ロッカーアーム支持部は大型ボールベアリングを装着可能な拡大頭部を持つ鋼製スタッドで構成されている。ロッカーアームの一端にはバルブステム先端に接触するローラーが取り付けられ、他端には調整可能な球状スタッドが設けられている。プッシュロッドは軽量な鋼管製で、壁厚は0.75mm、上部端部にはロッカーアームの球状スタッドと噛み合う硬化鋼製カップが、下部端部にはローラープランジャーと嵌合する硬化鋼製球状部品が取り付けられている。

ベンツ製カムシャフトの直径は26mmで、全長にわたって18mmまで貫通穴が開けられている。シャフトの中央部付近には、オイルポンプギアを駆動するためのスパイラルギアが一体成形されている。カムフェイスの幅は10mmである。吸気・排気カムに加え、圧縮行程の半分を担うハーフ圧縮カムも装備されている。カムを作動させるため、シャフトは偏心機構によって軸方向に移動可能となっている。シャフト前端部には小型で薄型の駆動ギアフランジが取り付けられており、このフランジは直径68mm、厚さ4mmで、6mmボルト用のタップが切られている。カムシャフトの全長は1038mmで、この長さの穴を加工するのは精密なガンボーリング作業を必要とする。

カムシャフトギアの外径は140mm（5-1/2インチ）で、54枚の歯数を持ち、ギア面の直径は15mm（19/32インチ）である。フランジとウェブの平均厚さは4mm（5/32インチ）で、ウェブにはカムシャフトに装着された平歯車とカムシャフトギアの間に多数の穴が開けられている。このギアはマグネトーとタコメーター、空気ポンプを駆動する役割も担っている。このギアはカムシャフトと一体成形されており、空気ポンプに接触する偏心部が設けられている。

7個のベアリングを備えたクランクシャフトは全体的に美しく仕上げられており、今回調査した特定のモーターでは摩耗の痕跡は一切認められなかった。クランクピンの直径は55mm、長さは69mmである。クランクピンとメインベアリングの両方に28mmの貫通穴が開けられており、クランクフェイスははんだで塞がれている。クランクフェイスにはクランクピンへの潤滑油供給機能も組み込まれている。クランクフェイス前端部には平歯車駆動ギアがプレス加工されている。シャフト前端部にはベベルギア式の水ポンプ駆動ギアと始動用ドッグが取り付けられている。プロペラハブ取り付け部のすぐ後端部には、プロペラ推力を受けるためのダブルスラストベアリングが設けられている。

長い肩付きスタッドがクランクケース上部半分にねじ込まれ、ケース下部半分を貫通している。ケースは非常に剛性が高く、リブ構造も十分に施されている。3つの中心軸受ダイヤフラムは二重構造となっている。中央のダイヤフラムはダクトとしての機能も果たしており、
クランク軸は7つのベアリングで支持されており、ケース全体が美しく仕上げられている。我々が調査した特定のエンジンのクランク軸には、摩耗の痕跡が全く見られない。クランクピンの直径は55mm、長さは69mmである。クランクピンとメインベアリングの両方を貫通する28mmの穴が開けられており、クランクフェイスにははんだで栓が施されている。クランクフェイスには潤滑油をクランクピンに供給するための構造も組み込まれている。クランクフェイスの先端にはスプロケット駆動ギアが圧入されている。シャフト先端にはベベルウォーターポンプ駆動ギアと始動用ドッグがネジ止めされている。プロペラハブ取り付け部のシャフト後端近くには、ほぼプロペラ推力を受けるための二重構造のスラストベアリングが配置されている。
長い肩付きスタッドがクランクケース上部半分にネジ止めされており、ケース下部半分を貫通している。ケースは非常に剛性が高く、リブが適切に配置されている。3つの中心ベアリングダイヤフラムは二重構造となっている。中央のダイヤフラムは水管を通すダクトとして機能し、両側のダイヤフラムはキャブレターの吸気空気通路を形成している。片側が拡大された断面構造となっており、キャブレターバレルのスロットル機構を収容する役割を果たしている。
ピストンは鋳鉄製で、上部端面には幅1/4インチ（約6mm）の同心円状リングが3つ取り付けられており、接合部にピンで固定されている。ピストン上部は円錐台形状をしており、全長は110mmである。スカート下部内側は機械加工されており、壁厚は1mmである。ピストンヘッドにはリベット止めされた円錐形ダイヤフラムが取り付けられており、ピストンピンと接することでピストン中心部の熱を放散する役割を果たしている。
オイルポンプ機構は、外部の別置きポンプからオイルを吸引する2基のプランジャーポンプで構成されており、銅製パイプを介してベース部のメインベアリングに約60ポンド（約272kgf）の圧力でオイルを供給するギアポンプと一体構造となっている。プランジャー式オイルポンプには細部にわたる高度な設計が施されている。ウォームホイールと2つの偏心カムが一体成形されており、これらがプランジャーの作動を制御する。
図246に示す160馬力ベンツ航空用エンジンの詳細な特徴の一部は、「Aerial Age Weekly」誌から転載されたものである。これらの特徴は、設計がいかに入念に検討されているかを示している。

最大馬力：167.5馬力
最大馬力時の回転数：1,500rpm
最大馬力時のピストン速度：1,770ft/min
常用馬力：160馬力
常用馬力時の回転数：1,400rpm
常用馬力時のピストン速度：1,656ft/min
最大馬力時のブレーキ平均有効圧力：101.2ポンド/平方インチ
常用馬力時のブレーキ平均有効圧力：103.4ポンド/平方インチ
馬力当たりの吸気容積：5.46立方インチ（160馬力時）
ピストン重量（グジュオンピン、リング等を含む）：5.0ポンド
コネクティングロッド重量（ベアリング含む）：4.99ポンド；1.8ポンド（往復運動部分）
気筒当たりの往復運動部品重量：6.8ポンド
ピストン面積1平方インチ当たりの往復運動部品重量：0.33ポンド
吸気バルブの外径：68mm；2.68インチ
吸気バルブポートの直径（d_）：61.5mm；2.42インチ
吸気バルブの最大リフト量（h）：11mm；0.443インチ
吸気バルブ開度面積（π×d_×h）：21.25平方cm；3.29平方インチ
吸気バルブ開位置：クランク角度で上死点からの度数
吸気バルブ閉位置：クランク角度で60度遅れ；35mm遅れ
排気バルブの外径：68mm；2.68インチ
排気バルブポートの直径（d_）：61.5mm；2.42インチ
排気バルブの最大リフト量（h）：11mm；0.433インチ
排気バルブ開度面積（π×d_×h）：21.25平方cm；3.29平方インチ
排気バルブ開位置：クランク角度で60度早；35mm早
排気バルブ閉位置：クランク角度で16.5度遅れ；5mm遅れ
コネクティングロッドの中心間長さ：314mm；12.36インチ
これらの非常に成功を収めた欧州製航空用エンジンは、ルイ・コアトレンによって開発された。開戦時におけるコアトレン社最大のエンジンは225馬力級で、Lヘッド型の単一カムシャフトを採用し、バルブ操作を行っていた。これは、以前にサンビーム社が製作した12気筒レーシングカーから発展した設計である。1914年以降、サンビーム社は150～500馬力の範囲で、鉄製およびアルミニウム製シリンダーを備えた6気筒、8気筒、12気筒、18気筒エンジンを生産してきた。過去2年間、すべてのエンジンにオーバーヘッドカムシャフトが採用され、吸気バルブ用と排気バルブ用の独立したカムシャフトが装備されている。カムシャフトはスパーギアの伝達機構を介してクランクシャフトに接続されており、これらすべてのギアは2組の複列ボールベアリング上に支持されている。350馬力のツインシックスエンジンでは、2,100rpmの回転数で約4馬力のカムシャフト駆動トルクを必要とする。このエンジンは2,100rpmで362馬力を発生し、ブレーキ馬力1馬力当たり51/100パイントの燃料消費率を示す。シリンダー寸法は110mm×160mmである。この設計はさらに拡張され、2,100回転で525馬力を発生する18気筒エンジンが開発された。また、2,220馬力級の非常に成功を収めた8気筒エンジンも開発されており、ボア×ストロークは120mm×130mm、重量450ポンドである。このエンジンはアルミニウム製ブロック構造で、内部に鋼製スリーブが挿入されている。吸気用1本、排気用2本の計3本のバルブが作動し、1本のカムシャフトでこれら3本のバルブを操作する。

[図版：図247―上段：サンビーム製オーバーヘッドバルブ170馬力6気筒エンジン／下段：サンビーム製350馬力12気筒V型エンジンの側面図]

現代のサンビームエンジンは、海面気圧下で平均有効圧力135ポンド、圧縮比6:1で運転される。コネクティングロッドはルノーエンジンと同様の関節式タイプを採用しており、非常に短い設計となっている。これらのエンジンの重量はブレーキ馬力1馬力当たり2.6ポンドであり、100時間の連続運転試験においても一切の不具合を示さない。潤滑システムは、ドライベースとオイルポンプで構成されており、ベースからオイルを汲み上げてフィルターと冷却システムに供給する。その後、別個の高圧ギアポンプによってエンジン全体に圧送される。これらの大型欧州製エンジンでは、潤滑油として主にひまし油が使用されている。ひまし油を使用しない場合、5時間にわたって最大出力を維持することは不可能であると言われている。コアトレン社は鋳鉄製シリンダーよりもアルミニウム製シリンダーを好んで採用している。図247から250までの一連の図面は、垂直型狭幅タイプ、V型配置、および3列各6気筒を共通クランクケース上に配置した幅広矢印型のエンジン構造を示している。この水冷式シリーズでは、ガソリン消費量とオイル消費量が顕著に少なく、馬力当たりの重量も軽量である。
[図版：図248―475馬力定格のサンビーム・コアトレン製18気筒航空機エンジンの側面図]

[図版：図249―サンビーム18気筒エンジンのポンプ・マグネト端から見た側面図]

475馬力定格のサンビーム・コアトレン製オーバーヘッドバルブ式18気筒航空機エンジンには、実に6基ものマグネトが搭載されている。各マグネトは個別のケースに収納されており、各シリンダーには独立したマグネトから2本の点火スパークが供給される。このエンジンには6基のキャブレターも装備されている。クランクシャフトの短さ（ひいてはエンジン全長の短縮）と振動の低減は、コネクティングロッドの連結構造によって実現されている。3気筒を幅広矢印型に配置したタイプでは、すべての部品が単一のクランクピンを共有しており、外側のロッドは中央のマスターロッドに連結されている。この配置により、中央列のシリンダーにおけるピストン行程は160mmであるのに対し、両側のシリンダー列のピストンストロークはそれぞれ168mmとなっている。各6気筒ブロックは完全に自己バランスが取られているため、そのストローク差がエンジン全体のバランスに影響を与えることはない。この二重点火方式は、350馬力定格の12気筒サンビーム・コアトレン製オーバーヘッドバルブ式航空機エンジンにも採用されている。なお、このエンジンは、各3気筒グループに対して1基のキャブレターが供給ガスを分配するという特徴を有している。このエンジンは顕著にヘッド抵抗が少なく、多エンジン搭載機に適していることが特筆される。

[図版：図250―サンビーム18気筒475馬力エンジンのプロペラ端部]
この気筒数の違いによるストロークの差異は、エンジン全体のバランスに影響を及ぼさない。二重点火方式は12気筒350馬力のサンビーム・コアタレン式オーバーヘッドバルブ航空機用エンジンにも採用されている。特筆すべきは、このエンジンが各ブロック3気筒の中心に位置する点火プラグ用の通路を各吸気管の中央に設けている点である。18気筒型や6気筒型と同様に、このエンジンも各気筒群に対して2本のカムシャフトを備えている。これらのカムシャフトは低圧潤滑方式を採用しており、マシンのマグネト端に配置された密閉式スプロケットホイール機構によって駆動される。6気筒170馬力の垂直型エンジンも同様の基本原理を採用しており、各キャブレターが3気筒グループのみに燃料を供給するという細部設計も同様である。このエンジンは顕著にヘッド抵抗が少なく、多エンジン搭載機に適していることが特徴である。

[図版: 図250 – サンビーム18気筒475馬力航空用エンジンのプロペラ端部]

動力装置およびその構成要素の正常な作動状態は、パイロットがいつでも容易に確認できる。これは、図251に示すように、パイロット前方のダッシュパネルまたはカウリングボード上に各種指示計器や圧力計が配置されているためである。速度計は自動車のスピードメーターに相当するもので、航空機の現在速度を表示する。この速度計を時計と組み合わせることで、飛行中にカバーした距離を正確に算出することが可能となる。アネロイド気圧計である高度計は、航空機が飛行中の地表からの高度を比較的正確に示してくれる。これらの計器は、パイロットが空中で航空機を航行させるために装備されており、長距離飛行に使用する場合には、さらにコンパスとドリフトセットを追加装備することができる。これらは明らかに航法用の計器であり、エンジン状態を間接的にしか示さない。エンジンの動作状況を把握する最良の方法は、フレキシブルシャフトを介してエンジンから駆動されるタコメーター（回転計）または回転数表示器を確認することである。これはエンジンが1分間に何回回転しているかを直接示すもので、通常の飛行中にエンジン回転数が低下する場合は、何らかの異常が発生していることを示している。タコメーターの原理は自動車用スピードメーターと同様であるが、表示単位が時速マイルではなく毎分回転数に設定されている点が異なる。図251のダッシュパネル最右端には、点火時期調整レバーとスロットルコントロールレバーが配置されている。これらは自動車と同様にエンジン回転数を調整するものである。エンジン回転数調整レバーの隣には、点火を遮断してエンジンを停止させるプッシュボタン式カットアウトスイッチが設置されている。3つの圧力計が一列に配置されている。最右端の計器は圧力供給システム使用時の燃料への空気圧を示し、中央の計器はオイル圧を表示、ダッシュパネル中央付近の計器は空気始動システムで利用可能な空気圧を表示する。指示計器の種類は、航空機の設計によって異なることがわかる。空気式始動システムではなく電気式始動システムが装備されている場合、電気式指示計器が必要となる。
圧縮空気始動システム

現在一般的に使用されている圧縮空気始動システムには2種類ある。1つは空気モーターによってクランクシャフトを回転させる方式、もう1つは圧縮空気をシリンダーに直接供給し、エンジンピストンに作用する空気圧によってエンジンを始動させる方式である。「ネバーミス」として知られるシステムでは、小型の複動式空気ポンプが適切なギア機構を介してエンジンによって駆動され、機体の適当な位置に配置された大容量容器に空気を供給する。この空気は容器からダッシュパネル制御バルブへ、さらにクランクシャフト近傍に設置された特殊な空気モーターへと送られる。この空気モーターは、クランクシャフトに取り付けたギアと噛み合うラックが固定されたピストンを備えており、ラチェットクラッチ機構によってエンジンクランクシャフトよりも高速で回転している場合にのみ一方向に回転するようになっている。

作動原理は極めて単純で、ダッシュパネル制御バルブが供給タンクからポンプシリンダー上部へ空気を供給する。図に示す位置にあるとき、空気圧によってピストンとラックが押し下げられ、エンジンが始動する。様々なタイプの空気モーターが使用されており、中にはポンプとモーターが同一装置である場合もあり、エンジン始動時にはポンプを空気モーターに切り替える機構が設けられている。

「クリステンセン」式圧縮空気始動システムの構造は図252および図253に示されている。このシステムではエンジン駆動式の空気ポンプが使用され、これが機体に取り付けた空気貯蔵容器に空気を供給する。この容器は、適切な制御バルブが開放されている場合に空気分配器の上部と連通する。空気圧を確認するための圧力計が装備されており、各シリンダー上部には一方向のみに流れるチェックバルブが設けられている（タンクからシリンダー内部への空気流のみ可能）。爆発圧力がかかるとこれらのチェックバルブは閉鎖する。分配器の機能は点火タイマーとほぼ同様で、エンジンシリンダーに空気を適切な点火順序で分配することを目的としている。エンジンが作動中で車両が走行している間は、簡単に操作可能な自動制御機構によって停止させられない限り、空気ポンプは連続作動する。エンジンを始動させる際には、分配器上部へ空気が流れるように始動バルブを開くと、パイプを通ってチェックバルブへと空気が供給される。
空気ポンプはエンジンによって駆動され、このポンプが機体に取り付けられた空気貯蔵タンクに空気を供給する。このタンクは、適切な制御バルブが開放されている場合、空気分配器の上部と連通する。空気圧計が装備されており、利用可能な空気圧を確認できるようになっている。各シリンダー上部にはチェックバルブが設けられており、空気はタンクからシリンダー内部へ一方向（すなわちタンクからシリンダー内へ）のみに流れるようになっている。爆発圧力がかかると、これらのチェックバルブは自動的に閉じる。空気分配器の機能は点火タイミング装置とほぼ同様であり、エンジンのシリンダーに空気を適切な点火順序で分配することを目的としている。エンジンが作動中で車両が走行している間は、自動制御装置によって動作が妨げられない限り、空気ポンプは常に作動状態にある。エンジンを始動させる際には、始動用バルブを開くことで空気が分配器上部へと流れ、さらにパイプを通って爆発直前のシリンダー上部にあるチェックバルブへと導かれる。高圧で空気が通過するため、爆発時と同様にピストンを押し下げ、エンジンの回転を開始する。分配器内部は回転しながら次の燃焼シリンダーへと空気を送り込む。このようにして、エンジンは数回の回転を経て、最終的にガスが点火され、エンジンは正常な運転サイクルを開始する。始動を確実にかつ容易にするため、空気に少量のガソリンを混合することで、空気のみの場合よりも可燃性混合気をシリンダー内に供給する。これにより点火が容易になり、通常よりも早期にエンジンが始動する。必要な空気圧は、エンジンのサイズや種類に応じて1平方インチあたり125～250ポンドの範囲で調整される。

[図版: 図252 – クリステンセン式空気始動システムの構成部品をAに、トーマス・モース航空用エンジンのシリンダーへの配管配置とチェックバルブの適用方法をBに示す]
[図版: 図253 – トーマス・モース航空用エンジンへの空気始動システムの設置方法を示す図]

電気始動システム
近年開発された電気モーターを利用したエンジン始動装置は、適切に設計・整備されていれば理想的な始動装置としての要件をすべて満たしている。モーターは蓄電バッテリーから電流を供給されるため、充電状態であれば長時間にわたってエンジンを回転させ続けることが可能である。この方式の欠点は、複雑で高価な装置を必要とする点であり、理解が難しく、故障時には専門の電気技師による修理が必要となる。ただし、バッテリー点火方式を採用する場合、発電機が通常の点火マグネトーの役割を代替する。

デルコ方式では、電気電流はエンジンと恒久的に連動する一体型モーター・発電機によって生成される。モーターが作動している間、アーマチュアが回転し、モーター・発電機は発電機として機能して蓄電バッテリーに電流を供給する。発電機の回転数はエンジン速度の変動に伴って変化するため、エンジン回転数が十分に高くなくバッテリーよりも強い電流を生成できない場合には、発電機をバッテリーから自動的に切り離す機構が必要となる。これらの自動スイッチは装置全体の中で最も繊細な部分であり、非常に精密な調整を要するものの、実際の運用においては極めて良好な性能を発揮する。

エンジンを始動させる際には、蓄電バッテリーとモーター・発電機ユニット間に電気的接続が確立され、これがモーターとして機能して適切なギア機構を介してエンジンを回転させる。モーター・発電機が始動用だけでなく点火用にも電流を供給する場合、この電流を始動と点火の両方に使用できるという事実は、完全な始動・点火システムを形成する比較的複雑な機構をある程度正当化するものである。この機構は、夜間飛行時など必要に応じて照明装置としても使用可能である。

電気発電機とモーターだけでは自己始動システムを完成させることはできない。なぜなら、何らかの形で電気電流を蓄積する容器が必要となるためである。発電機からの電流は通常、蓄電バッテリーに蓄えられ、そこからモーターまたは発電機と同じアーマチュアへと供給される。したがって、自己始動システムの基本構成要素は、電力を発生させる発電機、蓄積容器として機能する蓄電バッテリー、そしてモータークランクシャフトを回転させる電気モーターとなる。発電機は通常密閉式のギア機構によって駆動されるが、モーター軸と発電機軸の中心距離が大きすぎてギアが使用できない場合には無音チェーンが用いられることもある。電気スターターは、自動車エンジンにおいて一体型モーター・発電機がフライホイールを代替する場合のように、直接ガソリンエンジンに接続することも可能である。また、無音チェーンによる駆動や直接減速ギアによる駆動も可能である。

あらゆる電気スターターには、始動目的のために何らかのスイッチ機構が必要であり、ほとんどのシステムには出力調整器と逆電流遮断装置が組み込まれている。出力調整器は単純な装置で、蓄電バッテリーに供給される発電機電流の強度を調整する役割を果たす。逆電流遮断装置は、蓄電バッテリーから発電機への放電を防止する一種のチェックバルブである。電気始動システムについて簡単に言及しておくのは、このようなシステムが将来の航空機設計に確実に採用されると考えられるためである。バッテリー点火方式はすでに実験段階に入っている。

バッテリー点火システムの構成部品
最も単純な形態のバッテリー点火システムは、通常、乾式電池または蓄電バッテリーからなる電流発生装置、低電圧電流をスパークプラグの空隙を飛び越えるのに十分な強度に変換する誘導コイル、そして点火部材から構成される。
自動車用エンジンにおいて、モーターはサイレントチェーンまたは直接減速ギア機構によってエンジンを駆動することも可能である。

あらゆる電動スターターには、始動用のスイッチ機構が必須であり、ほとんどのシステムには出力調整器と逆電流遮断装置が組み込まれている。出力調整器は、蓄電バッテリーに供給される発電機電流の強度を調整する単純な装置である。逆電流遮断装置は、発電機を通じて蓄電バッテリーが放電するのを防ぐ逆流防止弁の一種である。電動始動システムについて簡単に言及しておくが、これは将来の航空機設計において確実に採用される技術となるだろう。バッテリー点火システムはすでに実験段階に入っている。
バッテリー点火システムの最も単純な構成要素は以下の通りである：

• 電流供給源（通常は乾式電池または蓄電バッテリー）
• 低電圧電流をスパークプラグの空隙を飛び越えるのに必要な強度まで昇圧する誘導コイル
• 燃焼室内に配置された点火部材
  アルグスエンジンの構造 545
  電機子巻線 168
  大気条件の補正方法 143
  アウストロ・ダイムラー社製エンジン 557
  航空技術 18
  エアロマリン社製航空用エンジン 527
  アンザニ6気筒星型航空用エンジン 465
  カントン＆ウンネ社製航空用エンジン 469
  航空用エンジンの冷却システム 219
  カーチス社製航空用エンジン 519
  航空用エンジンのシリンダー 233
  初期型ノームエンジン 472
  ドイツ製ノーム型航空用エンジン 495
  ノーム・モノスーパプ型航空用エンジン 486
  航空用エンジンの分解方法 415
  航空用エンジンの始動方法 460
  ル・ローヌ型ロータリーエンジン 495
  航空用エンジンの潤滑方法 218
  航空用エンジン部品の機能 82
  ルノー社製空冷式航空用エンジン 507
  航空用エンジン支持台 414
  スチュワート型航空用エンジン 515
  トーマス＝モース社製航空用エンジン 521
  航空用エンジンの種類 457
  ウィスコンシン社製航空用エンジン 531
  アンザニ6気筒水冷式航空用エンジン 459
  アンザニ10/20気筒航空用エンジン 468
  アンザニ3気筒航空用エンジン 459
  アンザニY型航空用エンジン 462
  アルグス社製航空用エンジン 545
  アウストロ・ダイムラー社製航空用エンジン 557
  ベンツ社製航空用エンジン 551
  4気筒/6気筒航空用エンジン 88
  ドイツ製航空用エンジン 543
  ホール＝スコット社製航空用エンジン 539
  イスパノ・スイザ社製航空用エンジン 512
  メルセデス社製航空用エンジン 543
  航空用エンジンのオーバーホール 412
  航空用エンジンの主要部品 80
  航空用エンジンの始動システム 567
  サンビーム社製航空用エンジン 558
  バランス調整済みクランクシャフト 318
  ボールベアリング採用クランクシャフト 319
  バッテリー点火システム 571
  バヴァリー式複合ノズル 137
  ベアリングの調整方法 449
  ベアリングの位置合わせ 453
  ベアリング用真鍮部品の取り付け 450
  ベアリングの平行度検査 453
  ベアリングスクレーパーの使用法 446
  ベンツ社製航空用エンジン 551
  ベンツエンジンの統計データ 551
  ベルリング式マグネト 174
  ベルリング式マグネトの調整方法 180
  ベルリング式マグネトの保守管理 180
  ベルリング式マグネトの回路構成 176
  ベルリング式マグネトの設定調整 178
  ブロック鋳物 234
  吹き戻し現象 269
  ボルトの締め付け作業 452
  ボア径とストローク比 240
  ボイルの法則 49
  ブレイトンエンジン 48
  ブレーカーボックスの調整方法 180
  キャブレター調整に関する注意事項 151
  キャブレターの逆噴射位置 149
  キャブレターの噴霧特性 120
  ディジー式マグネトの保守管理 188
  シリンダー潤滑用キャスターオイル 205
  ノームエンジンにキャスターオイルが使用される理由 211
  中心ゲージ 403
  ノミの種類 384
  クリステンセン式空気始動システム 567
  磁気回路 161
  エンジンの分類 458
  ベルリング式キャブレター 127
  ディストリビューターの清掃方法 180
  バルブステムと作動機構間のクリアランス 261
  燃焼室の設計 239
  球形燃焼室 76
  一般的な工具セット 378
  2サイクルエンジンと4サイクルエンジンの比較 44
  複合型カムフォロア 260
  複合型ピストンリング 301
  圧縮空気始動システム 565
  圧縮特性を制限する要因 69
  爆発機関における圧縮の重要性 68
  圧縮圧力のチャート 72
  圧縮温度 71
  必要な馬力の計算 25
  温度計算 52
  同心円型ピストンリング 299
  同心円型バルブ 255
  コネクティングロッドの調整検査 454
  従来型コネクティングロッド 308
  コネクティングロッドの形状 305
  ノームエンジン用コネクティングロッド 305
  コネクティングロッドの取り付け 449
  V型エンジン用コネクティングロッド 310
  ノームエンジン用コネクティングロッド 498
  マスター型コネクティングロッド 310
  一定レベル噴霧システム 215
  ディジー式マグネトの構造 186
  ピストンの構造 288
  熱エネルギーから動力への変換 58
  空冷方式 223
  強制水冷方式 224
  冷却時の熱損失 66
  冷却システムの不具合 358
  使用される冷却システム 223
  冷却システムの必要性 219
  コッターピン用プライヤー 384
  従来型クランクケース 320
  クランクケースの形状 320
  ノーム社製クランクケース 323
  組み立て式クランクシャフト 315
  クランクシャフトの構造 315
  クランクシャフトの設計 315
  クランクシャフト平衡装置 449
  クランクシャフトの形状 315
  ノームエンジン用クランクシャフト 483
  バランス調整済みクランクシャフト 318
  ボールベアリング式クランクシャフト 319
  クロスレベル調整 403
  未精製石油の蒸留成分 111
  カーチス社製航空用エンジン 519
  カーチスエンジンの搭載方法 328
  カーチスエンジン修理用工具 408
  オイル溝の切削加工 448
  シリンダーブロックの利点 237
  デューセンバーグ社製シリンダーブロック 235
  個別鋳造シリンダー 234
  シリンダーの構造 233
  シリンダーの不具合と修正方法 416
  シリンダー形状とクランクシャフト設計の関係 238
  シリンダーヘッドのパッキン 417
  取り外し可能なシリンダーヘッド 239
  Iヘッド型シリンダー 248
  Lヘッド型シリンダー 248
  シリンダー用潤滑油 206
  V型エンジンにおけるシリンダー配置 99
  ノームエンジンのシリンダー保持機構 475
  Tヘッド型シリンダー 248
  ブロック内に鋳造されたシリンダー 235
  ロータリーエンジンにおける奇数気筒配置 482
  スコアリング損傷を受けたシリンダーの修理方法 423
  バルブ配置に関するシリンダー設計 245

D
シリンダーの欠陥 417
ドライバッテリーの不具合 373
燃料系統の不具合 354
点火コイルの不具合 373
マグネトーの不具合 372
蓄電池の不具合 372
タイマーの不具合 373
配線系統の不具合とその対策 373
ダイス保持装置 394
ネジ切り用ダイス 395
ディーゼルエンジン関連資料 67
ディーゼルシステムの概要 144
直接空冷方式 228
飛行船用気球 18
航空機エンジンの分解作業 415
原油の蒸留成分 111
円を度数法で分割する方法 268
ディキシー式点火マグネトー 184
ディキシーマグネトーの保守管理 188
クランクケースからのオイル抜き取り方法 214
ドリル加工機 386
各種ドリルの種類と用途 388
カムシャフト駆動方法 262
ドライセルバッテリーの不具合 373
デューセンバーグ16バルブエンジン 525
デューセンバーグ式バルブ作動機構 255
デュプレックスゼニス式キャブレター 138

E
初期型ノームエンジンの構造 472
初期の点火システム 155
初期型ガスエンジンの種類 28
初期型気化器の形状 120
偏心ピストンリング 299
経済性を左右する要因 64
熱効率の実際値 62
理論上の最大効率 61
機械的効率 62
内燃機関の効率 60
効率測定の各種指標 61
8気筒エンジン 95
8気筒エンジンのタイミング図 276
電気と磁気の関係 162
電気点火方式の優位性 156
電気始動システム 569
V型エンジンの利点 95
エンジン基礎構造の構築 319
エンジンベアリングの調整方法 443
エンジンベアリングの再装着方法 442
エンジン基礎材の標準寸法 330
4サイクルエンジンの作動原理 38
4サイクルエンジンにおけるピストン運動 40
エンジン各部の作動時間 93
エンジン点火系統のトラブル箇所特定 353
ノームエンジンの搭載方法 344
アンザニ式ラジアルエンジンの搭載方法 344
ホール・スコット式エンジンの搭載方法 332
ロータリーエンジンの搭載方法 342
エンジン作動の順序 84
エンジン各部の構成と機能 80
エンジン始動時の不調原因（点火系統の問題） 369
エンジン停止原因 347
エンジンの温度管理 221
エンジントラブル診断表 369
冷却系統に関するエンジントラブル 358
トラブル箇所特定のためのヒント 345
点火系統に関するエンジントラブル 353
騒音を伴うエンジン作動 359
潤滑系統に関するエンジントラブル 357
エンジントラブルの総括 350
2サイクルエンジンの作動原理 41
エンジンの分類体系 458
エンジンのシリンダー配置 31-32
8気筒V型エンジン 95
4気筒エンジンの各種形式 88
エンジンの性能比較図表 33-34-35
内燃機関の種類分類 30
多気筒エンジンにおける動力伝達方式 91
多気筒エンジンの最適な配置理由 83
回転シリンダーエンジン 107
6気筒エンジンの各種形式 88
12気筒エンジン 96
クランクシャフトの平衡装置 449
排気弁の閉鎖機構 270
初期型ノームエンジンの排気弁設計 475
排気弁の開放機構 270
爆発性ガスの混合状態 56
爆発機関の効率低下要因 74
爆発機関の最適な使用条件 27

F
経済性を左右する要因 64
圧縮比を制限する要因 70
点火系統の不具合 352
必要馬力の算出方法 21
工具の使用と手入れ方法 383
気体の第一法則 49
スクレーピングによるベアリングの取り付け 447
真鍮部品の取り付け加工 450
コネクティングロッドの取り付け 449
メインベアリングの取り付け 448
ピストンリングの取り付け 439
フロート式キャブレターの開発経緯 124
フロート式キャブレターの基本構造 122
強制給油システム 218
フォーク型コネクティングロッド 310
4サイクルエンジンの作動原理 38
4サイクルエンジンの最適な使用理由 45
14気筒エンジン 474
気筒当たり4バルブ方式 284
摩擦の定義 302
重力式燃料供給システム 116
真空タンク式燃料供給システム 117
燃料貯蔵・供給システム 116
燃料フィルターの種類 141
燃料フィルターの実用上の意義 140
燃料系統の不具合要因 354
ホール・スコット社製燃料系統の設置方法 336
ノーム社製燃料系統 490
燃料利用効率チャート 62

G
ボー・ド・ロシャ式ガスエンジンの原理 59
ガスエンジンの開発史 28
初期型ガスエンジンの形態 48
ガスエンジンの発明者 29
ガスエンジンの理論体系 47
気体の圧縮特性 49
気体の第一法則 49
気体の第二法則 50
ガスケットの正しい使用方法 452
ガソリン燃焼に必要な空気量 113
ガスエンジンの主要部品 80
ブラウン式ガス真空エンジン 28
ドイツ製航空機用エンジン 543
ドイツ製ノーム型エンジン 495
初期型ノーム航空用エンジン 472
ノーム社製クランクシャフト 483
ノーム社製シリンダーの加工技術 489
ノーム社製シリンダーの固定機構 475
ノーム社製エンジンの燃料・潤滑・点火系統 490
ドイツ製ノーム型エンジン 495
ノーム社製エンジンの設置方法 344
ノーム社製エンジンの点火順序 482
14気筒ノーム型エンジン 474
14気筒ノーム型エンジンの詳細構造 480
ノーム単弁式エンジンの点火タイミング調整方法 278
ノーム単弁式エンジンの基本構造 486
各種エンジン形式の性能比較図表 33-34-35
2サイクルエンジンと4サイクルエンジンの比較図表 46
重力式燃料供給システム 116
バルブの研削加工 429

H
ホール・スコット社製航空機用エンジン 539
ホール・スコット社製エンジンの設置方法 332
ホール・スコット社製エンジンの始動準備手順 341
ホール・スコット社製エンジン用工具 410
ホール・スコット社製エンジンの潤滑システム 211
ホール・スコット社製エンジンの統計データシート 544
熱とその仕事への変換 54
ガスエンジンシリンダー内の熱発生 69
冷却水に伝達される熱 78
熱損失の原因 74
航空機用エンジンにおける熱損失 221
壁冷却による熱損失 65
高高度飛行が出力に及ぼす影響 144
高電圧マグネト 172
エンジントラブルの原因特定に関するヒント 345
エンジン始動に関するアドバイス 361
イスパノ・スイザ Model Aエンジン 512
航空機に必要な馬力 21
馬力の算出方法 22
エンジンの点火タイミング調整方法 277

I
電気式点火システム 156
点火システムの構成要素 157
ノーム社製エンジンの点火機構 490
バッテリー式点火システム 571
初期型点火システム 155
点火システムの故障原因 352
点火タイミングの決定方法 273
2スパーク点火方式 196
Iヘッド型シリンダー 248
ガスエンジンの改良技術 29
エンジン回転数表示計 563
油圧・空気圧表示計 563
指示計カードの読み取り方法 66
指示計カードの活用方法 66
個別シリンダー鋳物 234
誘導コイルの不具合箇所 373
効率低下の原因 74
吸気バルブの閉鎖タイミング 272
吸気バルブの開放タイミング 270
航空機用エンジンの設置方法 324
カーチスOX-2エンジンの設置方法 328
ホール・スコット社製エンジンの設置方法 332
ロータリーエンジンの設置方法 342
吸気マニホールドの構造 143
吸気マニホールドの設計思想 142
内燃機関の効率 60, 62
内燃機関の主要種類 30
逆回転エンジンの配置方法 325
等温線図 51
等温線の法則 48
ル・ローヌ社製キャブレター 501
ル・ローヌ社製コネクティングロッド組立構造の特徴 498
ル・ローヌ社製エンジンの動作原理 503
ル・ローヌ社製ロータリーエンジン 495
Lヘッド型シリンダー 248
液体燃料の特性 110
キャブレタートラブルの原因特定 354
エンジントラブルの原因特定 350
点火系統トラブルの原因特定 353
潤滑系統トラブルの原因特定 357
マグネトトラブルの発生箇所 181
壁冷却による熱損失 65
出力低下と過熱現象の原因総括 363
潤滑油の生成過程 204
潤滑油の必要条件 204
潤滑システムの分類体系 208
潤滑システムの選定基準 208
定水位式スプラッシュ潤滑方式 215
乾式クランクケース潤滑方式 218
強制給脂方式の優位性 218
マグネトの潤滑方法 180
ノーム社製エンジンの潤滑システム 490
ホール・スコット社製エンジンの潤滑システム 211
トーマス＝モース社製エンジンの潤滑システム 210
潤滑理論 202
潤滑の必要性 201

M
磁気回路 161
磁気作用の定義 158
磁力線 161
磁性物質 158
整流子を介した磁力の流れ 166
磁気学の基礎原理 157
電気と磁気の関係 162
高電圧マグネトの作動原理 173
マグネトの整流子巻線 168
マグネトの基本原理 163
ベルリン式マグネト 174
マグネトの不具合箇所 372
マグネトディストリビューターの清掃方法 180
マグネト点火システム 169
マグネト点火配線図 179
マグネトインターラプターの調整方法 180
低電圧マグネト 168
マグネトの潤滑方法 180
マグネトの保守管理 180
マグネトの駆動方式 175
マグネトの各部品とその機能 167
ディキシー型マグネト 184
マグネトのタイミング調整 179
ディキシー型マグネトのタイミング調整 188
マグネトの変圧器システム 171
マグネトの不具合箇所の特定方法 181
真の高電圧マグネト 172
デュアルスパーク方式マグネト 177
磁石の形状バリエーション 160
磁石の生成原理 162
磁石の特性 159
主軸受の取り付け方法 448
吸気マニホールド 143
マスターマルチジェットキャブレター 133
マスターロッドの構造 310
理論上の最大効率 61
ピストン速度の意味 241
効率測定指標 61
測定工具 397
機械的効率 62
メルセデス航空用エンジン 543
スチュワート式計量ピンキャブレター 128
マイクロメーターキャリパー（ビーディング用） 405
マイクロメーターキャリパーの種類と使用法 404
高度が混合気に及ぼす影響 153
混合気の適正比率 151
混合気の供給不足現象 149
モノスープペ式ノームエンジン 486
ノームエンジンのマザーボディ 305
エンジンの失火原因：キャブレター不良によるもの 374
エンジンの失火原因：点火系統のトラブルによるもの 370
レース用エンジンの失火原因：キャブレター不良によるもの 374
エンジンの始動困難：キャブレター不良によるもの 374
飛行中のエンジン停止：キャブレター不良によるもの 374
警告なしに突然停止するエンジン：点火系統のトラブル 370
多気筒エンジンの優位性 83
多ノズル式気化器 129
多弁式エンジンの利点 286

N
エンジンの異音発生原因 359
エンジンの騒音発生：キャブレター不良によるもの 374
エンジン騒音の原因総括 365

O
オフセットシリンダー配置の理由 243
オイルバイパス機能 213
クランクケースからのオイル漏れ 214
オイル溝の切削加工 448
ホール・スコットシステムにおけるオイル圧力 214
ホール・スコットシステムのオイル圧力リリーフバイパス 213
潤滑システムの不具合箇所 357
シリンダー潤滑用オイル 206
ホール・スコットエンジン用オイル 215
潤滑用オイル 204
エンジンの作動原理 37
振動ピストンピン 295
オットー式4サイクルエンジンの特性 67
航空用エンジンのオーバーホール作業 412
オーバーヘッドカムシャフトの配置位置 252
エンジンの過熱原因 359

P
パンハード式同心バルブ 255
石油蒸留物 111
差動ピストン 291
ピストンピンの保持機構 293
ピストンリングの構造 298
ピストンリングの接合部 299
ピストンリングの調整作業 438
ピストンリングの不具合現象 437
複合型ピストンリング 301
同心型ピストンリング 299
偏心型ピストンリング 299
適合型ピストンリング 439
気密性ピストンリング 301
ピストンリングの交換作業 441
航空機用エンジンにおけるピストン速度 241
ピストン速度の定義 241
ピストンの不具合と対策 436
アルミニウム製ピストン 296
ピストンの詳細構造 288
2サイクルエンジン用ピストン 289
正圧バルブシステム 283
高高度がエンジン出力に及ぼす影響 145
多気筒エンジンにおける動力伝達方式 91
熱から得られるエンジン出力 58
航空機用エンジンに必要な出力 21
航空機で使用される動力 26
部品組立時の注意事項 452
圧力逃がし継手 213
圧力と温度条件 63
キャブレターの原理 112
マグネトー作動の原理 163
シリンダー油の特性 207
液体燃料の特性 110
ポンプ循環システム 226
ポンプの形状バリエーション 226

R
ラジアルシリンダー配置方式 103
指示カードの読み取り方法 67
リーマの種類と用途 392
部品再組立て時の注意事項 451
着脱式シリンダーヘッド 239
ルノー式空冷エンジン 507
ルノーエンジンの詳細構造 508
スコアリング損傷を受けたシリンダーの修理方法 423
最高出力を得るための必要条件 59
バルブの再装着と面出し作業 426
抵抗がエンジン性能に及ぼす影響 22
回転シリンダーエンジン 107
ル・ローン式回転エンジン 495
回転エンジン用カストロール油 211
回転エンジンの取り付け方法 342
回転エンジンに奇数気筒が採用される理由 109
回転エンジンに奇数気筒が採用される理由の詳細 482

S
S.A.E.規格エンジンベッド寸法 330
サルムソン9気筒エンジン 470
シェーブラー式キャブレター 125
シザーズジョイントロッド 310
スコアリング損傷を受けたシリンダーの修復方法 422
ベアリング用スクレーパーの種類 446
ベアリングの適合調整方法 447
気体の第二法則 50
エンジン作動の順序 84
6気筒エンジンのタイミング図 275
16バルブ式デューセンバーグエンジン 525
不規則な動作（スキップ現象）の原因 367
スライドスリーブ式バルブ 266
スパークプラグのエアギャップ設定 197
スパークプラグの設計仕様 193
スパークプラグ用マイカ製絶縁体 194
スパークプラグ用磁器製絶縁体 193
スパークプラグの不具合箇所 371
2スパーク点火方式用スパークプラグ 197
航空機エンジン専用スパークプラグ 199
標準S.A.E.規格スパークプラグ 195
球形燃焼室 76
スプラッシュ潤滑方式 215
分割ピン取り外し工具 384
キャブレターへの噴霧方式 120
スプリングレスバルブ 280
バルブ用スプリング 263
スプリング巻き取り工具 384
スプリングカムシャフトの試験方法 451
エンジン支持用スタンド 414
エンジン始動のコツ 361
ホール・スコットエンジンの始動方法 341
始動システム（クリステンセン方式） 567
始動システム（圧縮空気式） 565
始動システム（電気式） 569
統計データ：アメリカ製エンジン 546, 547
ホール・スコットエンジン統計表 544
ベンツエンジンの統計データ 551
蒸気機関の効率 59
蒸気機関が普及しなかった理由 27
機械工用鋼製スケール 399
スチュワート式計量ピンキャブレター 128
蓄電池の欠点 372
ストロークとボアの比率 240
スチュルバントモデル5Aエンジン 515
各種エンジンの概要 30
サンビーム航空用エンジン 588
サンビーム18気筒エンジン 561
温度と圧力 63
運転時の温度 221
ベアリングの平行度試験 453
コネクティングロッドの位置合わせ試験 454
ベアリングの嵌合状態試験 446
スプリングカムシャフトの試験 451
ガスエンジンの理論 47
潤滑理論 203
熱サイフォン式冷却システム 227
トーマス・モース航空用エンジン 521
トーマス・モース式潤滑システム 210
ねじ山ゲージ 403
点火時期 273
タイマーの不具合 373
爆発のタイミング 56
ディキシーマグネトのタイミング調整 188
タイミングギアの摩耗影響 456
タイミングマグネト 179
バルブタイミング調整 267
工具セットの典型例 408
調整・組立用工具 378
ベアリング加工用工具 445
カーチスエンジン用工具 408
バルブ研削用工具 430
ホール・スコットエンジン用工具 410, 411
測定用工具 397
バルブ再装着用工具 426
キャブレターシステムの不具合 355
マグネトの位置特定問題 181
エンジンの不具合箇所特定方法 345
点火系統のトラブル 353
潤滑系統の不具合 357
真の高電圧マグネト 172
12気筒エンジン 96
2サイクル式と4サイクル式の比較 44
2サイクルエンジンの作動原理 41
2ポート式3ポートエンジン 43
2ポート式2ポートエンジン 42
2スパーク点火方式 196
2段式キャブレター 131
航空機の種類 17
内燃機関の種類 30
真の高張力マグネト 172
12気筒エンジン 96
2サイクル式と4サイクル式の比較 44
2サイクルエンジンの作動原理 41
2ポート式3ポートエンジン 43
2ポート式2ポートエンジン 42
2スパーク点火方式 196
2段式キャブレター 131
航空機の種類 17
内燃機関の種類 30
平型およびベベル型バルブシート 257
気筒当たり4バルブ配置 284
気筒内へのバルブ配置方法 247
ケージ式バルブ配置 249
着脱式ヘッド式バルブ配置 249
バルブ材料選定基準 258
バルブ再装着作業 426
簡易型気化器 120
V型エンジンの気筒配置 102
バーニアゲージの使用方法 401
ウィスコンシン社製エンジン 531
各種レンチの形状 380
手首ピン保持機構 293
手首ピン保持ロック機構 295
手首ピンの摩耗と対策 442
極めて精密な構造と洗練された設計の内燃機関 8354
4サイクルエンジンにおけるピストンの最初の2行程の動作図 8354
ピストンの4行程サイクルにおける動作を示す断面図 5074
球形燃焼室の構造 5074
拡大図による燃焼室の詳細 5074
メルセデス航空用エンジンのシリンダー断面図 5074
球形燃焼室と凹型ピストンヘッドを示す典型的な航空機用エンジンの側面図 5074
1気筒エンジンと2気筒エンジンのクランク軸回転力の均一性比較 8847
多気筒エンジンの使用による明確な利点を示す図 8847
4気筒エンジンの3つの可能な非標準的な配置例 8847
多気筒エンジンの利点を概説する図 8847
8気筒高速航空用エンジン「スターテヴァント」 8847
アンザニ製40～50馬力空冷5気筒エンジン 8847
マソン設計による従来とは異なる6気筒航空機用エンジン 8847
ノーム製14気筒回転式エンジン 8847
重力式燃料タンクのエンジン後方配置と燃料供給ラインの短縮方法 8847
スチュワート社製真空式燃料供給タンク 8847
空気バルブと燃料調整ニードルの機械的連動機構を備えたマリン型混合バルブ 8847
現代のスプレー式キャブレターの進化過程 8847
A–マイバッハが開発した初期型 8847
B–フェニックス＝ダイムラー社によるマイバッハ原理の改良型 8847
C–現代の同心フロート式自動補正キャブレター 8847
シェーブラー社製キャブレター（計量バルブと拡張ベンチュリー付き） 8847
スチュワート社製計量ピン式キャブレター 8847
図48 ボール＆ボール式2段キャブレター 8847
マスター社製キャブレター 8847
マスター社製キャブレターの断面図と各部部品配置 8847
ゼニス社製複合ノズル式自動補正キャブレターの断面図 8847
ゼニス社製キャブレターで使用されるバヴェリー式複合ノズルの作動原理説明図 8847
V型航空機エンジン用ゼニス社製複式キャブレター 8847
カーチスOX-2 90馬力航空機用エンジンの後部外観図 8847
蒸発器とガソリンタンク間に設置する水や異物除去用ストレーナーの種類 8847
高度上昇に伴う大気圧の減少を示すグラフ 8847
磁気現象の基本原理と各種磁石の作用を明確に示す簡易実験 8847
電流発生原理を簡潔に示す簡略化したマグネトーの基本構造図 8847
A–スクリュードライバーによる接点調整部 8847
B–ディストリビューターブロック取り外し状態 8847
C–磁石の取り外し方法 8847
D–コンデンサーと高電圧コイルの容易な取り外し方法 8847

図69A 8気筒エンジン用複合ディストリビューターを備えたディクシー社製マグネトーの断面図 8847
ホール＝スコット社製6気筒125馬力航空用エンジンへのディクシー社製マグネトー点火システム配線図 8847
トーマス＝モース社製135馬力モーターへのマグネトー点火システムの取り付け方法 8847
スパークプラグの構造と各部配置を示す標準型航空機エンジン用プラグ 8847
航空用エンジン専用の特殊マイカプラグ 8847
拡大鏡を使用して、一見滑らかに見える金属表面にも微細な凹凸が摩擦を生じることを示す実験 8847
トーマス航空用エンジンの圧力供給式潤滑システムと油冷却機構 8847
ホール＝スコット社製A型125馬力エンジンの潤滑システム図 8847
典型的なモーターの断面図：潤滑が必要な部品と定水位スプラッシュ式潤滑方法の適用方法 注：水ジャケットと水循環用空間も表示 8847
航空機用動力プラントの圧力供給式油供給システムの優れた特徴 8847
8気筒V型航空機エンジンにおいて圧力供給システムが最適な理由 8847
自動車エンジン部品の作動温度：航空機動力プラントの熱特性を理解するための参考値 8847
サルムソン社製7気筒放射型航空機エンジンの水冷システム 8847
トーマス社製航空機エンジンの水冷システムの機体への設置方法 8847
標準機体に搭載されたホール＝スコット社製航空機動力プラントの側面に配置されたフィン付きチューブ式ラジエーター 8847
アンザニ社製5気筒空冷航空用エンジンをブレリオ単葉機に搭載した状態のテスト風景 注：フランジ付きシリンダーがプロペラのスリップストリームにさらされている 8847
4気筒デューセンバーグ社製航空機エンジンのシリンダー外観図 4847
ブロック部 8847
スチュワート社製航空機エンジンのツインシリンダーブロックはアルミニウム鋳造製で、取り外し可能なシリンダーヘッドを備えている 8847
トーマス社製150馬力航空機エンジン用アルミニウム製シリンダーペア鋳造品はLヘッドタイプである 8847
オーストリア＝ダイムラー社製エンジンの断面図：オフセットシリンダー構造を示す 注：適用された水ジャケットと独特なバルブ作動機構 8847
オフセットクランクシャフト構造の利点を示す図 8847
異なるバルブ配置によって求められるシリンダー形状を示す図 A–Lヘッドタイプ、バルブが対向配置 B–Lヘッドシリンダー、バルブが並列配置 C–Lヘッドシリンダー、1つのバルブがヘッド内に、もう1つがポケット内に配置 D–吸気バルブが排気部材上に配置され、両方がサイドポケット内に配置 E–バルブ・イン・ヘッドタイプで垂直バルブを採用 F–傾斜配置のバルブが直接燃焼室に開口する形式 8847
エンジンシリンダーの断面図：バルブとケージの取り付け状態を示す 8847
ガスがシリンダー内に上方から流入する機構を示す図 8847
A–ティーヘッドシリンダー B–Lヘッドシリンダー C–オーバーヘッドバルブ 8847
内燃機関用バルブの一般的な作動方式 8847
オーバーヘッドカムシャフトによる直接バルブ作動の実例 A–メルセデス B–ホール＝スコット C–ウィスコンシン 8847
検閲対象 8847
検閲対象 8847
パナール社が航空用エンジン用に考案した新型同心バルブ配置の配置図を示す断面図 8847
バルブステムとバルブステムガイド間に確保すべきクリアランス：自由な動作を保証するため 8847
一般的に採用されているバルブリフトカムの形状 A–ロングドウェル・クイックリフト用カムプロファイル B–マッシュルーム型フォロワーと併用される典型的な吸気カム C–標準的なカム形状 D–クイックリフトと緩やかな閉動作を実現する設計 8847
一般的に普及しているカムフォロワーの形状を示す図 8847
ホール＝スコット社製航空用エンジンにおける調整ネジとバルブステム間に確保すべき適切なクリアランスを示す図 8847
トーマス社製航空機用モーターのカムシャフトはカムが一体鍛造されている 注：分割式カムシャフトベアリングとギア保持方法 8847
ナイトモーターのシリンダー断面図：バルブ動作の重要部品を示す 8847
ナイト式スリーブバルブの動作を示す図 8847
ナイト型8気筒V型エンジンの断面図 8847
ホール＝スコット社製航空用エンジンのバルブタイミングと点火時期を説明する図 8847
典型的な6気筒エンジンのタイミング図 8847
典型的な8気筒V型エンジンのタイミング図 8847
ノーム社製「モノスープペ」ロータリーモーターの独特なバルブタイミングを示す図 8847
バルブを開閉するだけでなく、確実に閉じる正圧カム機構による2つの作動方式 8847
実質的に同等の面積を持つ2つの大型バルブと4つの小型バルブを比較した図 注：小型バルブがいかに容易にシリンダーに直接開口するように取り付けられるか 8847
16バルブ4気筒レーシングエンジンの断面図：航空用途への転用可能性を秘めた設計 8847
カーチスOX-3航空用モーターの正面図：同心プッシュロッドとプルチューブによる非標準的なバルブ作動機構を示す 8847
ガソリンエンジンで一般的に使用されているピストンの形状 A–ドームヘッドピストンと3つのパッキンリング B–ほぼ普遍的に使用されているフラットトップ形状 C–ナイトモーターで採用され、一部のオーバーヘッドバルブ式エンジンでも使用される凹型ピストン D–2サイクル機関用部材で、偏向板が一体鋳造されている E–2サイクル原理で動作する一部のエンジンで使用される2径ピストン用差動装置 8847
アメリカ設計のエンジンで一般的に使用されているピストンピン保持方式の典型例 A–単一のセットスクリューとロックナット B–セットスクリューとリストピン溝にフィットするチェックナット C, D–空洞リストピン内部に貫通する2本のロックスクリュー E–分割リングによるピン固定方式 F–テーパー拡張プラグの使用例を概説 G–スプリング押込式プランジャータイプ H–ピストンピンがコネクティングロッドに固定されている I–リストピンがコネクティングロッド小端部でボルトによりクランプされている 8847
典型的なピストンとコネクティングロッドの組立図 8847
スチュワート社製航空用エンジンの部品 A–バルブを示すシリンダーヘッド B–コネクティングロッド C–ピストンとパッキンリング 8847
トーマス社製航空用エンジンのアルミニウム製ピストンと、軽量で高強度な鋼製コネクティングロッドおよびリストピン 8847
「モノスープペ」ノームエンジン用の鋳鉄製ピストンを短径コネクティングロッドの1本に搭載した状態 8847
航空用エンジンで使用されているアルミニウム製ピストンの種類 8847
ピストンリングの種類とリング接合部の種類 A–同心リング B–偏芯加工された形状 C–ラップ接合リング D–ほとんど使用されないバット接合 E–斜め切り加工部材、一般的な形状 8847
同心ピストンリングの利点を示す図 8847
気密性とその他の複合型ピストンリング 8847
ピストンリングによるオイル漏れ防止機構を示す断面図 8847
ノーム社製「モノスープペ」エンジンのコネクティングロッドとクランクシャフト構造 8847
図128. コネクティングロッドの種類を総括した図。A–一体成形の単軸コネクティングロッドで、通常は積層クランクシャフトを備えた小型単気筒エンジンに用いられる。B–船舶用タイプで、大型エンジンで広く採用されている形式。C–自動車用タイプで、船舶用を改良した形式。D–下部キャップが蝶番式で、手首ピンブッシュが分割構造のタイプ。E–大端部が斜めに分割されたコネクティングロッド。F–ボールベアリング式ロッド。G–コネクティングロッドの構造として一般的に用いられる形状の断面図。

図129. V型エンジンの単一クランクピンで使用する複軸コネクティングロッドの組立図。

図130. V型エンジン用の別タイプの複軸コネクティングロッド。

図131. ウィスコンシン航空エンジンの部分断面図。4軸クランクシャフト、オーバーヘッドカムシャフトの構造、およびシリンダーをペアで配置する方法を示している。

図132. ルノー製12気筒水冷エンジンの部分断面図。コネクティングロッドの構造とその他の重要な内部部品を示している。

図133. 典型的なカムシャフトの図。バルブリフト用カムと補助装置を駆動するギアが一体鍛造されている。

図134. デュッセルベルク航空エンジンの主要部品。A–3軸ベアリング式クランクシャフト。B–カムとカムが一体成形されたカムシャフト。C–ピストンとコネクティングロッドの組立図。D–バルブロッカーグループ。E–ピストン。F–メインベアリング用真鍮製ブッシュ。

図135. クランクシャフトの製造方法を示す図。A–機械加工前の粗鋼鍛造品。B–完成形の6行程・7軸ベアリング式クランクシャフト。

図136. 複気筒対向式パワープラント用クランクシャフトの形状を示す図。

図137. トーマス・モース製8気筒V型エンジンのクランクシャフト。

図138. 12気筒モーター用のクランクケースとクランクシャフトの構造。A–デュッセルベルク製。B–カーチス製。

図139. カウンターバランス付きクランクシャフトはエンジン振動を低減し、より高い回転速度を可能にする。

図140. トーマス製135馬力エアロモーターモデル8の外観図。従来のクランクケース構造を示している。

図141. トーマス製エアロモータークランクケース上部半分の外観図。

図142. アルミニウム製シリンダーとクランクケース鋳造品を使用する場合に可能な、8気筒V型エンジンの非標準的な搭載方法。

図143. ラジアルシリンダーエンジン設計を採用した場合に実現可能な、シンプルでコンパクトなクランクケース。

図144. ドイツ製倒立シリンダーモーターの非標準的な搭載方法。

図145. カーチス製OX-2モーターがカーチス牽引式複葉機の機体にどのように搭載されているかを示す図。自動車用パワープラントとの類似性に注目。

図146. 最新モデルであるカーチスJN-4練習機の図。パワープラントの完全な密閉構造と排気ガス処理方法を示している。

図147. LWF型牽引式複葉機の機体前部の外観図。トーマス製エアロモーターの搭載方法と排気ガス処理方法を示している。

図148. ホール・スコットA-7 4気筒モーターの端面図。搭載寸法も記載。

図149. ホール・スコットA-7 4気筒航空機用エンジンの平面図と側面図。搭載寸法も記載。

図150. CENSORED

図151. CENSORED

図152. CENSORED

図153. ホール・スコットA型125馬力航空機エンジンの平面図。搭載寸法を示している。

図154. ホール・スコットA型125馬力6気筒エンジンの3/4正面図。片側のサイドラジエーターを取り外し、標準機体への搭載状態を示している。

図155. ホール・スコットA型125馬力エンジンの適切な搭載方法を示す図。圧力供給式燃料供給システムを採用している点に注目。

図156. トラクター式複葉機に搭載されたノーム製「モノスープペ」ロータリーモーターの設置方法を示す図。燃料・オイル・空気配管の必要性に注意。

図157. ノーム製ロータリーモーターにおけるプロペラ配置の2つの異なる方法を示す図。

図158. ノーム製ロータリーモーターを航空機の機体部材にどのように取り付けるかを示す図。

図159. アンザニ製10気筒ラジアルエンジンが、トラクター式航空機の機体前端部にしっかりと固定されている様子を示す図。

図160. トーマス製135馬力航空機エンジンの側面図。重要な寸法を示している。

図161. トーマス・モース製135馬力エアロモーターの正面図。主要な寸法を示している。

図162. スチュルベトン製航空機エンジンの正面図と側面図。設置を容易にするため主要な寸法を明記している。

図163. 航空機エンジンの分解・修理作業において実用的な手工具の紹介。

図164. レンチには様々な形状のものがある。

図165. やすりの使用法と手入れ方法を図解したもの。

図166. コッターピンプライヤー、スプリングワインダーの使用法と、ノミの実用的なセット構成を概説したもの。

図167. 手動式ドリルマシンの各種形状。

図168. 手動式および電動式ドリルマシンで使用される各種ドリルの形状。

図169. 番号付きドリルの実用的なセット。これらを整然と保管するためのスタンドも示している。

図170. 手動式および機械用リーマの標準的な形状を図解したもの。

図171. ねじ切り加工用工具。

図172. 1ピース式と2ピース式ねじ切りダイス用のホルダー設計を示す図。

図173. エンジン修理工場向けのタップとダイスの実用的なセット。

図174. 内外ノギスの一般的な形状。

図175. 機械工と床作業者向けの測定器具。

図176. 左側の図は、歯車測定用の特殊な目盛り付きノギスの特殊形状を示している。
主要寸法を明確に示し、設置作業を容易にする。

図163. 航空機エンジンの分解・修理作業において実用的に役立つ手工具類。

図164. レンチには様々な形状のものがある。

図165. やすりの使用法と手入れ方法を図解したもの。

図166. コッターピンプライヤー、スプリングワインダーの使用法、およびノミの実用的なセット構成を解説。

図167. 手動式ドリルマシンの各種形状。

図168. 手動式および電動式ドリルマシンで使用されるドリルの各種形状。

図169. 番号付きドリルの実用的なセット。これらを整然と保管するためのスタンド付き。

図170. 手動式および機械用リーマの標準的な形状を図解。

図171. ねじ切り作業用工具類。

図172. 1ピース式および2ピース式ねじ切りダイス用のホルダー設計例。

図173. 航空機修理工場向けのタップとダイスの実用的なセット構成。

図174. 内外ノギスの一般的な形状。

図175. 機械工および床作業者向けの測定器具。

図176. 左側は歯車測定用の特殊形状ノギス、右側は精密内径測定用マイクロメータ。

図177. 航空機修理作業において有用な各種測定器具。

図178. 外部測定用の標準型マイクロメータ式ノギス。

図179. カーチスOX-2エンジン（カーチスJN-4練習複葉機搭載）のメンテナンス用特殊工具類。

図180. ホールスコット製航空機エンジンのオーバーホール作業を容易にする特殊工具および器具。

図181. エンジンオーバーホール作業を容易にする専用スタンド。

図182. エンジン燃焼室におけるカーボン堆積物の発生箇所と、酸素を使用してこれを除去する方法。A – 特殊トーチ、B – 酸素ボンベに接続したトーチ、C – 使用中のトーチ。

図1821/2. シリンダー内のカーチスOX-2航空エンジンのバルブ配置を示す部分断面図。

図183. バルブヘッドとバルブシートの修復用工具類。

図184. バルブ研削作業で使用される工具と工程。

図185. バルブ作動機構において摩耗が生じやすい箇所の要点解説。
図186. ピストンリングの取り外し方法と、シリンダーへのリング挿入を容易にする簡易クランプ。

図187. エンジンベアリングの再装着作業で使用される工具と工程。

図188. コネクティングロッドブラスの取り付け時に注意すべきポイントの解説。

図189. ベアリング取り付け後の平行度を保証するための試験方法。

図190. 3気筒アンザニ航空用エンジンの構造を概説する各種視点図。

図190a. 航空機エンジン始動時の「スティック操作」の正しい方法と誤った方法を図解。上部は十分な回転力が得られず危険、下部はクランクシャフトの迅速な回転とプロペラからの安全な離脱を可能にする正しい位置。

図191. アンザニ6気筒水冷式航空用エンジン。

図192. アンザニ6気筒水冷式航空用エンジンの断面図。

図193. 3気筒アンザニ空冷式Y型エンジン。

図194. アンザニ固定クランクケース式6気筒エンジンは、空冷方式を効果的に採用している。
図195. スター型配置の6気筒アンザニエンジンの内部部品を示す断面図。

図196. 左側はアンザニ10気筒航空用エンジン、右側は20気筒固定式タイプ。

図197. 初期単葉機に採用されたR.E.P.社製5気筒ファン型空冷モーターの応用例。

図198. カントン＆ウンネ製9気筒水冷式ラジアルエンジン。

図199. カントン＆ウンネ製水冷式ラジアルシリンダーエンジンの構造を示す断面図。

図200. 初期型ノーム式バルブ・イン・ピストンタイプモーターの構造を概説する断面図。

図201. 初期型ノームシリンダーとピストンの断面図。吸気・排気バルブの構造と配置を示す。

図202. 旧式ノームモーターの吸気・排気バルブの構造と作動機構の詳細図。

図203. ノーム社製14気筒100馬力航空用エンジン。

図204. ノーム7気筒回転式エンジンのカムおよびカムギアケース。
図205. 回転式シリンダーモーターにおいて奇数気筒配置が最適な理由を図解。

図206. 初期型ノームエンジンに搭載されたシンプルなキャブレター。固定式クランクシャフト端部に取り付けられている。

図207. ノームオイルポンプの断面図。

図208. ノームモーターのマグネトー点火システムを簡略化して示した図。

図209. G.V.ノーム社製「モノスープアペ」9気筒回転式エンジンを試験台に搭載した状態。

図210. ゼネラル・ビークル社製「モノスープアペ」ノームエンジンの構造を示す断面図。

図211. 重量97ポンドの鋼塊から、最終的に5.5ポンドの完成品シリンダーへと加工されるノームシリンダーの工程。

図212. 精密な機械加工の好例であるノームエンジンのカムギアケース。

図213. G.V.ノーム社製「モノスープアペ」エンジン。カムケースカバーを取り外し、カムとバルブ作動プランジャー、ローラーカムフォロワーを露出させた状態。

図214. ドイツ製の初期ノーム設計を改良した50馬力回転式バイエリッシェ・モトーレン・ゲゼルシャフト社製エンジン。
図215. 9気筒回転式ル・ローヌ型航空用エンジン。

図216. ル・ローヌ回転式シリンダーエンジンの部分断面図。シリンダー固定方法、バルブ作動機構、および斬新なクランクディスク組立構造を示す。

図217. ル・ローヌ航空用エンジンの側面断面図。

図218. ル・ローヌエンジンのバルブ作動機構とコネクティングロッドビッグエンド配置を示す図。

図219. ル・ローヌモーターの主要構成部品を図解。

図220. ル・ローヌモーターのカムが、単一のプッシュロッドで2つのバルブを作動させる仕組み。

図221. A – ル・ローヌキャブレター、B – 燃料供給調整装置。

図222. ル・ローヌモーターの作動原理と点火順序を示す図。

図223. ル・ローヌ回転式シリンダーモーターのピストン位置を示す図。

図224. ル・ローヌ航空用エンジンのバルブタイミングを示す図。

図225. ルノーV型エンジンにおけるシリンダー冷却方法を図解。

図226. ルノー空冷式航空用エンジンの端面断面図。
図227. ルノー12気筒空冷式航空用エンジンのクランクケース側面断面図。クランクシャフト支持に平軸受とボールベアリングを併用した構造を示す。

図228. ルノー12気筒エンジンのクランクケース端面図。マグネトーの取り付け位置を示す。

図229. ルノー12気筒エンジンの点火システムを概略的に示した図。

図230. シンプレックスモデルAイスパノ・スイザ航空用エンジン。非常に成功を収めた型式である。

図231. カーチスOXX-5航空用エンジンは8気筒タイプで、訓練用機体を中心に広く使用された。

図232. カーチスOXX-5 100馬力航空用エンジンの上面図と底面図。

図233. トーマス・モース社製150馬力アルミニウムシリンダー航空用モーターの端面図。着脱式シリンダーヘッドを備える。

図234. ギア減速式プロペラ駆動機構を備えたトーマス・モース社製高速150馬力航空用モーターの側面図。

図235. トーマス・モース150馬力航空用モーターの減速ギアケース。ボールベアリングとプロペラ駆動軸ギアを示す。
図236. 6気筒エアロマリンエンジン。

図237. ウィスコンシン航空用エンジン。上部はキャブレター側から見た図、下部は排気側から見た図。

図238. ウィスコンシン6気筒エンジンの寸法付き端面立面図。

図239. ウィスコンシン6気筒エンジンの寸法付き側面立面図。

図240. ウィスコンシン航空用モーターの出力・トルク・効率曲線。

図241. ウィスコンシン航空用エンジンのタイミング図。

図242. ウィスコンシン12気筒航空機用モーターの寸法付き端面図。

図243. ウィスコンシン12気筒航空機用モーターの寸法付き側面立面図。

図244. 4気筒アルグスエンジンの側面・端面断面図。ドイツ製100馬力設計で、ボア×ストロークは140mm（5.60インチ）、1,368rpmで出力を発揮する。重量350ポンド。

図245. 90馬力メルセデスエンジンの部分断面図。大型サイズの典型的な設計例である。

図246. ベンツ160馬力航空用エンジンの部分断面側面図と端面断面図。
図247. 上部はサンビーム製オーバーヘッドバルブ170馬力6気筒エンジン。下部はサンビーム350馬力12気筒V型エンジンの側面図。

図248. 475馬力定格のサンビーム・コアタレン航空機用18気筒エンジンの側面図。

図249. サンビーム18気筒モーター。ポンプとマグネトー側から見た図。

図250. サンビーム18気筒475馬力航空用エンジンのプロペラ側端面図。

図251. 航空機のカウリングボードの図。パイロットの飛行支援に役立つ各種航法計器と指示計器の配置を示す。

図252. クリステンセン社製空冷始動システムの部品A、およびトーマス・モース航空用モーターのシリンダーへの配管と逆止弁の適用方法B。

図253. トーマス・モース航空用モーターへの空冷始動システムの設置方法を図解。

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出版・販売：
ノーマン・W・ヘンリー出版社
アメリカ合衆国ニューヨーク市45丁目西2番地

索引

                                         ページ番号

エアブレーキ 21, 24
算術 14, 25, 31
自動車関連書籍 3, 4, 5, 6
自動車用チャート 6, 7
自動車用点火システム 5
自動車用照明 5
自動車に関する質疑応答 4
自動車の修理方法 4
自動車用始動システム 5
自動車トラブルチャート 5, 6
自動車溶接技術 5
航空 7
航空用チャート 7
蓄電池（蓄電式） 5
ベベルギア 19
ボイラー室用チャート 9
ロウ付け 7
カム 19
キャブレタートラブルチャート 6
チェンジギア 19
チャート 6, 7, 8
石炭 22
コークス 9
燃焼 22
圧縮空気 10
コンクリート 10, 11, 12
農業用コンクリート 11
工場用コンクリート 11
化粧品 27
サイクルカー 5
辞書 12
ダイス 12, 13
製図 13, 14
配管工向け製図 28
ドロップフォージング 13
発電機建屋 14
電気ベル 14
電気スイッチボード 14, 16
電気玩具製造 15
電気配線 14, 15, 16
電気全般 14, 15, 16, 17
百科事典 24
E-T空気ブレーキ 24
日常工学 34
工場管理 17
フォード自動車 3
フォードトラブルチャート 6
公式とレシピ 29
燃料 17
ガス構造 18
ガスエンジン 18, 19
ガストラクター 33
ギアとカム 19
航空用語用語集 7, 12
暖房 31, 32
馬力チャート 9
温水暖房 31, 32
住宅配線 15, 17
自動車の運転方法 3
油圧 5
氷と冷蔵技術 20
点火システム 5
点火トラブルチャート 6
インドゴム 30
交換部品製造 24
発明品 20
結び目 20
旋盤加工 20
リンク機構 22
液化空気 21
機関車ボイラー 22
機関車故障事例 22
機関車工学 21, 22, 23, 24
機械工向け教科書 24, 25, 26
機械工学雑誌 34
実技訓練 26
船舶工学 26
船舶用ガソリンエンジン 19
機械製図 13, 14
機械工学雑誌 34
機械運動 25
金属加工 12, 13
オートバイ 5, 6
特許 20
型紙製作 27
香水製造 27
透視図法 13
配管 28, 29
生産ガス 19
パンチ 13
自動車に関する質問 4
暖房に関する質問 32
鉄道事故 23
鉄道チャート 9
レシピブック 29
冷蔵技術 20
自動車修理 4
ロープ加工 20
ゴム 30
ゴム印 30
鋸の刃研ぎ 30
鋸の管理 30
板金加工 12, 13
工場建築 25
工場管理 25
工場実習 25
工場工具 25
スケッチ用紙 14
はんだ付け 7
ロープの継ぎ目と加工 20
蒸気工学 30, 31
蒸気暖房 31, 32
鋼材 32
蓄電池 5
潜水艦チャート 9
スイッチボード 14, 16
テーパー 21
電信・無線通信 17
電話 16
ねじ切り加工 26
工具製作 24
玩具製造 15
列車規則 23
牽引力チャート 9
ガストラクター 33
タービン 33
真空暖房 32
バルブ調整 22
換気 31
時計製造 33
防水加工 12
酸素アセチレン炎による溶接 5, 33
無線電信 17
配線 14, 15
配線図 14

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~自動車とオートバイ~

＝現代ガソリン自動車―その設計、構造、運転技術 1918年版＝ ヴィクター・W・ペイジ著（M.S.A.E.）

本書は、ガソリン自動車とその構成部品に関する最も完全で実用的、かつ最新の解説書である。新たに改訂・増補された1918年版では、自動車の構造・運転・保守に関するあらゆる側面が、誰にでも理解できる平易な言葉で詳細に解説されている。軽乗用車から重量級の自動車トラックやトラクターまで、あらゆるタイプの自動車の各部品について、自動車本体だけでなくそのすべての要素――装備品、付属品、必要な工具、消耗品、予備部品――に至るまで、徹底的に説明されている。
これらの部品の維持管理に必要な事項も網羅的に論じられている。

・自動車産業のあらゆる分野に精通し、技術分野における実践的な独学システムの創始者である専門家によって明快かつ簡潔に執筆されている。自動車技術に関する教養を深めるための包括的な教科書であり、業務あるいは趣味で自動車を運転するすべての人にとって有用である。

本書を読む者は、自動車構造におけるあらゆる改良点に精通することになる。高速アルミニウム製エンジンや多弁式・スリーブバルブ式エンジンといった最新の開発動向も詳細に検討されている。最新の点火システム、キャブレター、潤滑油の使用法についても体系的に解説されている。変速ギアの新形式や最終駆動伝達システム、最新のシャシー改良点などもすべて図示・説明されている。本書は主要な自動車教習所で採用されており、標準教科書として認められている。始動・照明システムに関する章が大幅に拡充され、
これまで一般の人々を長年悩ませてきた自動車工学の諸特徴についても、その基本原理が誰にでも理解できるように明確に説明されている。本書は6年前に初版が刊行されたが、新たに追加された内容が多いため、現在では初版のほぼ2倍の分量となっている。軍用自動車の各種形態や、乗用車だけでなく自動車トラックの設計における最近の発展を網羅した唯一の教科書である。・本書は専門家にとって難しすぎることもなく、また初心者にとって初歩的すぎることもない。家庭でも学校でも活用できる、比類なき参考図書である。1,000ページ（6x9インチ）、約1,000点の図版、12枚の折り畳み図版収録。布装。価格＝3.00ドル＝

本書についての評価：

「現時点で最も優れた自動車解説書である」―J. H. パイル、『自動車貿易ジャーナル』副編集長

「すべての自動車所有者にとって、このような種類の書籍は有用である」―『ザ・トレーダー』誌

「本書はこれまで出版された同種の書籍の中で最高のものである」―『発明の時代』誌

「本書ほど包括的で、自動車構造という広範な分野とその機械的複雑さを、本文と図版の両面においてこれほど明快に扱った書籍は他に知らない」―『ザ・モーターリスト』誌

「本書は非常に詳細に書かれており、自動車の構造や保守・修理に関するあらゆる点を注意深く検討しても、見落としている点は見当たらない」―『アイアン・エイジ』誌

「ペイジ氏の功績は自動車分野にとって大きなものであり、多大な貢献である」―W. C. ハスフォード、ボストン・マサチューセッツYMCA自動車学校長

「自動車を理解したいドライバーにとって、まさに必要な種類の書籍である」―『アメリカン・スレッシャーマン』誌

＝モデルTフォード自動車―その構造、運転、修理技術＝ ヴィクター・W・ペイジ著（M.S.A.E.）

これは完全な取扱説明書である。フォード・モデルT自動車のすべての部品が記述・図解されており、その構造は完全に解説され、運転原理も誰にでも理解できるようになっている。すべてのフォード車所有者にとって必携の実用書である。構造について推測する必要はなく、不具合箇所の特定方法や修理方法も明確に示されている。著者のペイジ氏は長年フォード車を運転してきた経験を持ち、実際の知識に基づいて執筆している。内容は以下の通り：1. フォード車とその部品の機能 2. エンジンと補助装置群 エンジンの作動原理―燃料供給システム―キャブレター―点火スパークの発生―冷却と潤滑 3. シャシーの詳細 変速ギア―動力伝達―差動ギアの動作―ステアリングギア―前車軸―フレームとスプリング―ブレーキ 4. フォード車の運転方法とメンテナンス 制御システムの解説―エンジンの始動―自動車の運転―路上でのトラブル箇所の特定―タイヤの修理―シャシーのオイル注油―冬季の自動車管理 5. 不具合箇所の系統的な特定と対処法 エンジンの不具合―

=ガソリンエンジンの故障箇所を一目で把握できるチャート～ガソリンエンジンの断面図表示＝ ビクター・W・ペイジ（M.S.A.E.）編纂

このチャートは、典型的な4気筒4サイクルガソリンエンジンの全構成部品を明確に示している。

故障しやすい部位を明示するとともに、エンジンの正常な作動を妨げる可能性のある不具合箇所についても詳細に解説している。

学生、ドライバー、整備士、修理工、自動車販売店スタッフ、運転手、モーターボート所有者、トラック・トラクター運転手、航空関係者、モーターサイクリストなど、ガソリンエンジンを扱うすべての人々にとって極めて有用な資料である。

エンジントラブルの原因特定を簡素化し、初心者にとって非常に有益であると同時に、熟練者にとっても有効な参考資料となる。あらゆる公共・民間のガレージ、自動車修理工場、クラブハウス、学校などに掲示すべきものであり、自動車に携行したり、ポケットに入れて持ち運ぶことも容易で、エンジントラブルが発生した際の時間損失を確実に防ぐことができる。

このエンジンの断面図はモータートラブル全般を網羅した完全な解説書である。自動車を実際に運転する者によって作成され、これまで以上に充実した情報を提供している。重要な情報は一切省略されていない。サイズ：縦25インチ×横38インチ。25セントの送料で確実に郵送する。

=フォードエンジンの故障箇所を一目で把握できるチャート＝ ビクター・W・ペイジ（M.S.A.E.）編纂

フォード製パワープラントおよび補助システムの全構成部品を明確に示す断面図を掲載している。エンジン本体、燃料供給システム、点火系統、冷却システムなど、故障しやすい部位を明示するとともに、エンジンの出力低下、始動困難、不規則な動作を引き起こす可能性のあるすべての不具合状態について詳細に解説している。

学生、所有者、運転者にとってエンジントラブルの原因特定を簡素化する貴重な資料であり、初心者にとっては指導教材として、熟練者にとっても参照・復習用の実用的な資料として活用できる。工具箱やポケットに容易に収納可能で、エンジントラブルが初めて発生した際、その費用以上の労力節約効果が期待できる。一般ユーザーのニーズに重点を置いて作成されており、自動車技術者・整備士としての実際の経験に基づいているため、モータートラブル全般を網羅した実践的な解説書となっている。
この図表は、フォード車の動力装置および補助系統の全構成部分を明瞭に断面図で示している。エンジン本体、燃料供給系統、点火系統、冷却系統など、故障が発生しやすい箇所を詳細に解説し、エンジンの出力低下、始動困難、不規則な動作を引き起こす可能性のあるあらゆる不具合状態を網羅している。この図表は、学生、所有者、運転者にとって極めて有用であり、エンジンの不具合箇所を容易に特定できる点で価値がある。初心者にとっては指導教材として、また熟練者にとっても参考・復習用の実用書として活用できる。この図表は工具箱やポケットに容易に収納可能で、エンジントラブルが初めて発生した際、その解決にかかる労力を大幅に削減できる。一般ユーザーのニーズを特に考慮して作成された実用的な内容であり、自動車技術者・整備士としての実務経験に基づいているため、あらゆる自動車トラブルを網羅的に解説している。
=自動車車体の潤滑管理図表= ビクター・W・ペイジ（M.S.A.E.）編
この図表は標準的な6気筒車の車体平面図を示しており、潤滑油を必要とするすべての部品を明確に表示するとともに、潤滑頻度と使用する潤滑油の種類についても明記している。自動車メンテナンスに関心のあるすべての人々にとって実用的な図表である。サイズ：24×38インチ 価格＝25セント＝

=キャブレタートラブルの位置特定を容易にする図表= ビクター・W・ペイジ（M.S.A.E.）編
この図表は標準的な圧力式燃料供給システムの全構成部品を示しており、トラブルの原因、不具合箇所の特定方法、およびそれらの解決方法について詳細に解説している。サイズ：24×38インチ 価格＝25セント＝

=点火系統トラブルの位置特定を容易にする図表= ビクター・W・ペイジ（M.S.A.E.）編
この図表はバッテリー式とマグネトー式電流を使用する典型的な二重点火システムの全構成部品を示しており、点火系統のトラブルを容易に発見する方法と、発見したトラブルの解決方法について具体的な提案を行っている。サイズ：24×38インチ 価格＝25セント＝

=冷却・潤滑系統の不具合箇所の位置特定図表= ビクター・W・ペイジ（M.S.A.E.）編
この複合図表は、ポンプ循環式水冷システムを採用した典型的な自動車動力装置と、最も普及している潤滑方法を示している。オイル供給または冷却系統の不具合に起因する過熱や出力低下といったあらゆる問題の解決方法について提案を行っている。サイズ：24×38インチ 価格＝25セント＝

=オートバイトラブルの位置特定を容易にする図表= ビクター・W・ペイジ（M.S.A.E.）編
単気筒ガソリンエンジンの断面図を示す図表である。この図表は動力装置のトラブル箇所を容易に特定できるように設計されている。簡素化のため単気筒モーターを例示しているが、トラブルが発生しやすいすべての部品を明確に表示するとともに、エンジンの円滑な動作を妨げる可能性のある不具合状態についても詳細に解説している。オートバイの運転、修理、販売に携わるすべての人々にとって有用な内容となっている。省略された詳細は一切ない。サイズ：30×20インチ 価格＝25セント＝

~航空~

=航空用エンジン：設計、構造、作動原理、修理技術= ビクター・W・ペイジ少尉（航空部隊、米国陸軍航空隊）著
航空学生、整備士、飛行中隊の技術将校、および航空機動力装置の構造と維持管理に関心のあるすべての人々にとって有益な実践的解説書である。
航空学への関心が急速に高まり、特に機械的飛行を可能とする高度に発達した内燃機関への関心が高まる中、国内外の航空機用エンジンの作動原理を明確かつ簡潔に説明した、学校や家庭での学習に適した教科書の需要が生じている。
本書は、内燃機関の構造・保守・修理に関する実践的な知識において権威ある著者によって執筆されたもので、他のどの書籍も及ばないこの分野の需要を満たしている。
航空サービスへの就職を目指す学生、整備士、軍人にとって極めて貴重な資料である。専門的な技術書ではなく、航空科学に関心のあるすべての人々にとって分かりやすく実用的な参考図書となっている。全576ページ、特別に制作された図版253点収録。定価＝3ドル（税・送料込）＝

～航空用語辞典～

＝航空用語英仏対照辞典＝ ビクター・W・ペイジ陸軍准尉（信号部隊航空学校勤務）およびフランス空軍飛行隊のポール・モンタリオル少尉が編纂。ニューヨーク州ミネオラにある信号部隊航空学校において信号部隊向けに作成された。
航空関係者および整備士が現場で即座に参照できるよう、携帯に便利な小型版（128ページ）も用意されている。詳細な図版を豊富に収録。定価＝1ドル＝

＝航空トラブル診断図表～航空機動力系統の故障箇所を一目で把握～＝ ビクター・W・ペイジ陸軍准尉（信号部隊航空学校勤務）著
典型的な航空機動力系統の全構成部品を図解し、故障が発生しやすい箇所を明確に示すとともに、一般的な不具合に対する解決策を提案した大型図表。特に航空学校および現場任務に従事する航空士および航空整備士にとって極めて有用である。定価＝50セント＝

＝ガソリンエンジントラブル診断図表～エンジン断面図による故障箇所の特定～＝ ビクター・W・ペイジ陸軍准尉（信号部隊航空学校勤務）編纂
典型的な4サイクル4気筒ガソリンエンジンの全構成部品を明確に図示し、故障の可能性が高い部位を明示するとともに、エンジンの正常な作動を妨げる各種不具合の詳細を解説した図表。学生、自動車所有者、整備士、修理工、自動車修理工場スタッフ、自動車販売員、運転手、モーターボート所有者、トラック・トラクター運転手、航空士、モーターサイクリストなど、ガソリン動力機関に関わるすべての人々にとって貴重な資料である。定価＝25セント＝

～図解資料～

＝航空トラブル診断図表～航空機動力系統の故障箇所を一目で把握～＝ ビクター・W・ペイジ陸軍准尉（信号部隊航空学校勤務）著
典型的な航空機動力系統の全構成部品を図解し、故障が発生しやすい箇所を明確に示すとともに、一般的な不具合に対する解決策を提案した大型図表。初心者にとって極めて有用であるだけでなく、経験豊富な技術者にとっても有効なツールとなる。公共・民間の自動車修理工場、クラブハウス、学校などには必ず掲示すべき資料であり、自動車やポケットに容易に携帯できるため、エンジントラブルが発生した際の時間損失を防ぐことができる。このエンジン断面図は自動車トラブルの総合解説書であり、実践的な自動車愛好家のためにあらゆる細部を網羅している。サイズ：25×38インチ。定価＝25セント＝

＝自動車シャーシの潤滑管理図表＝
ビクター・W・ペイジ（M.S.A.E.）編纂
フォード社製エンジンの故障箇所を明瞭に示す断面図。エンジン本体、燃料供給システム、点火系統、冷却システムなど、故障の原因となりやすいすべての部品を明確に表示し、エンジン性能低下、始動困難、不規則な動作を引き起こす可能性のあるあらゆる不具合状態を詳細に解説している。自動車学生、所有者、運転者にとって必須の資料であり、初心者教育用教材としても非常に有用である。同時に、熟練技術者にとっても参照・復習用の実用的な資料として活用できる。工具箱やポケットに容易に収納できるサイズで、エンジントラブルが発生した最初の瞬間にその費用以上の価値を発揮する。一般ユーザーのニーズに特化して作成されており、自動車技術者としての実務経験に基づいているため、技術的な知識のない所有者や運転者でも、容易に認識できる症状を手がかりに体系的な診断が可能となる。単なる推測に頼ることなく、確実な原因特定を可能にする画期的なツールである。サイズ：25×38インチ。厚手のボンド紙に印刷。定価＝25セント＝

＝最新潜水艦構造図表――200部品に番号と名称を明示＝
最新型潜水艦の内部構造を明瞭かつ明確に示す横断面図。本図表を通じて得られる潜水艦の構造と運用に関する情報量は、他のいかなる方法をも凌駕する。細部に至るまで一切の省略がなく、すべての情報が正確かつ縮尺通りに表現されている。海軍技術者の承認を得た完全正確な図面であり、現代潜水艦に搭載されるすべての機械装置と装備品を詳細に表示している。図版の理解を容易にするため、各装置は実際の運用状態を模した形で描かれており、乗組員が任務を遂行する様子も描写されている。この図表はまさに潜水艦に関する百科事典と言えるものであり、教育的価値はその価格をはるかに上回る。チューブ入りで＝25セント＝にて郵送可能

＝有蓋貨車構造図表＝
有蓋貨車の各部品に番号を付し、その正式名称を一覧リストで示した図表。定価＝25セント＝

＝ゴンドラ貨車構造図表＝
ゴンドラ貨車の各部品に番号を付し、その正式名称を一覧リストで示した図表。定価＝25セント＝

＝旅客車構造図表＝
任意の機関車の牽引力または動軸牽引力を、複雑な計算なしに瞬時に確認できる図表。駆動輪のサイズや蒸気圧力が牽引力に及ぼす影響、所望の牽引力を得るために必要なエンジンの仕様など、あらゆる関連情報を網羅している。特に技術者や設計担当者にとって極めて有用な資料である。定価＝50セント＝

＝馬力計算図表＝
あらゆる用途における圧縮空気の包括的解説書。ガードナー・D・ヒックス著。
本書はこの分野においてこれまで出版された中で最も完全な著作であり、35章にわたってこの主題のあらゆる側面を網羅している。いわば圧縮空気に関する百科事典と言えるだろう。
専門家によって執筆された本書（全665ページ）では、あらゆる側面が網羅されており、一つとして省略されている項目はない。真空状態から最高圧力までの空気の物理的特性、熱力学、圧縮方法、伝達技術、動力源としての用途（定置式・携帯式機械の運転、鉱業、空気工具、空気リフト、水・酸・油の揚水）、砂ブラスト洗浄・塗装における空気噴射技術、そして圧縮空気が最も便利で経済的な動力伝達手段として用いられる各種機械・鉄道推進・冷凍技術など、幅広い分野を詳細に解説している。
空気の物理的特性、圧縮・膨張特性、各種作業に必要な体積に関する44の表、1875年以降の圧縮空気関連特許一覧を収録。
500点以上の図版を掲載した第5版、改訂増補版。
布装。定価＝5ドル＝
半モロッコ革装。定価＝6.5ドル＝

＝コンクリート＝

＝コンクリート施工者向け参考図書シリーズ。コンクリート利用者のための実用的なハンドブック集。＝ A・A・ハウトン編 価格＝50セント＝
・著者はこのシリーズの編纂にあたり、一般的な建築工法だけでなく、特許取得されていないものの同等以上の価値を持つ型枠やシステムについても解説と図解を行っている。これらの型枠は非常に簡単に、かつ低コストで製作可能で、操作の簡便さ、作業の迅速性、成形コンクリートにおける最高の施工結果を実現している。各巻とも十分な図版を掲載し、平易な英語で徹底的に解説している。・
＝コンクリート壁型枠＝ A・A・ハウトン著
・新型の自動壁クランプの作動図を掲載。その他の壁型枠、クランプ、分離装置などについても詳細に図解・解説している。（シリーズ第1巻） 価格＝50セント＝
＝コンクリート床・歩道＝ A・A・ハウトン著
・正方形、六角形、その他多くの様式のモザイク床・歩道ブロックの成形用型枠について詳細に図解・解説。（シリーズ第2巻） 価格＝50セント＝
＝実用的なコンクリートサイロの建設＝ A・A・ハウトン著
・モノリシック型とブロック型サイロ用の型枠を含む、各種コンクリートサイロの完全な作動図と仕様書を掲載。本書で提示する表・データ・情報は、あらゆる形式のコンクリートサイロの設計・建設において極めて貴重な資料となる。（シリーズ第3巻） 価格＝50セント＝
＝コンクリート煙突・スレート・蹄鉄型タイルの成形＝ A・A・ハウトン著
・あらゆる種類のコンクリート製スレートおよび屋根タイルの製造方法について詳細に解説。鉄筋コンクリート屋根に関する貴重なデータも収録。ブロック工法とモノリシック工法によるコンクリート煙突の建設方法についても完全図解・解説。多数の装飾的な煙突設計と型枠例を掲載した貴重な著作。（シリーズ第4巻） 価格＝50セント＝
＝装飾コンクリートの成形と養生＝ A・A・ハウトン著
・各種仕上げに応じたセメントと骨材の適切な配合比率、型枠内での徹底的な混合方法と打設方法について詳細に解説。この主題に関する包括的な著作であり、あらゆるコンクリート施工者が日常的に活用し得る実用的な内容となっている。（シリーズ第5巻） 価格＝50セント＝
＝コンクリート製記念碑・霊廟・埋葬用金庫＝ A・A・ハウトン著
・最も高価な切石造を模したコンクリート記念碑の成形方法について、簡単に製作可能な型枠の作動図とともに解説。銘文の彫刻やデザインについても詳細に扱っている。（シリーズ第6巻） 価格＝50セント＝
＝コンクリート製浴槽・水族館・プールの成形＝ A・A・ハウトン著
・多くの様式のコンクリート浴槽、水泳プールなどの成形用簡易型枠と製作手順を掲載。これらの型枠は簡単に製作可能で、迅速かつ確実な作業を可能にする。（シリーズ第7巻） 価格＝50セント＝
＝コンクリート製橋梁・暗渠・下水道＝ A・A・ハウトン著
・装飾的なコンクリート橋の多数の設計例と型枠の図解を掲載。橋梁・暗渠・下水道用の折り畳み式中心芯またはコアについても詳細に図解し、製作手順を解説。（シリーズ第8巻） 価格＝50セント＝
＝コンクリート製ポーチの建設＝ A・A・ハウトン著
・各種デザインと型枠の作動図を詳細に解説しており、高価な型枠を購入することなく、誰でも容易に異なる様式の装飾コンクリートポーチを建設できるようになっている。（シリーズ第9巻） 価格＝50セント＝
＝コンクリート製植木鉢・箱・ガーデンプランターなどの成形＝ A・A・ハウトン著
・多くのオリジナルデザインの植木鉢などを製作するための型枠について詳細に解説。
HOUGHTON 著

・コンクリート製浴槽、プールなど各種形状の型枠と成形方法を簡潔に解説。これらの型枠は簡単に組み立て可能で、迅速かつ確実に作業を行える。（シリーズ7巻）価格＝50セント＝

=コンクリート製橋梁・暗渠・下水管= A. A. HOUGHTON 著

・装飾性の高いコンクリート製橋梁の設計例を多数掲載し、橋梁・暗渠・下水管用の折り畳み式中心芯材についても詳細に図解。組み立て手順を分かりやすく解説。（シリーズ8巻）価格＝50セント＝

=コンクリート製ポーチの施工法= A. A. HOUGHTON 著

・各種デザインの型枠図面を詳細に解説。高価な型枠を購入することなく、誰でも容易に異なるスタイルの装飾コンクリート製ポーチを施工できる。（シリーズ9巻）価格＝50セント＝

=コンクリート製植木鉢・箱・プランターなどの成形= A. A. HOUGHTON 著

・オリジナル性の高い花鉢、植木鉢、プランター、プランターボックスなどの成形用型枠を多数掲載し、詳細な解説を付す。作業者が容易に成形・施工できるよう配慮。（シリーズ10巻）価格＝50セント＝

=コンクリート製噴水と庭用装飾物の成形= A. A. HOUGHTON 著

・芝生用ベンチ、縁石、馬つなぎ柱、パーゴラ、日時計など、芝生や庭園の装飾用コンクリート作品の各種デザイン成形方法を完全図解。（シリーズ11巻）価格＝50セント＝

=砂型によるコンクリート成形= A. A. HOUGHTON 著

・従来は一部の専門家のみが知る秘伝とされてきた成形技術を体系的に解説。砂型を用いたコンクリート成形法は、型枠費用の低さ、作業の簡便さと迅速さ、装飾デザインの完全な再現性、コンクリートの高密度化と強度向上、養生作業の不要さ、デザインのアンダーカット部分があっても容易に型枠を外せる点など、極めて実用的な利点を有する。全192ページ。完全図解入り。価格＝2ドル＝

=型枠不要の装飾コンクリート= A. A. HOUGHTON 著

・従来は秘伝とされてきた型枠を使わない装飾コンクリートの製法を、初めて一般に公開。本書ではこの製法を明らかにするとともに、木材や金属製の各種テンプレートを用いることで、コンクリート作業者が現場で直接、コーニス、アーチヴォールト、柱、基壇、台座、壺、柱脚などをモノリシック構造で成形・造形できる簡便かつ実用的な手法を解説。これらはユニット単位で成形後、要求仕様に合わせて組み立て可能。詳細な図版入り。価格＝2ドル＝
=農場用・工場用コンクリート= H. COLIN CAMPBELL 著（工学士・工学修士）

『農場用・工場用コンクリート』は、表紙から裏表紙まで、家庭作業者が利用できるコンクリートの多様な用途を平易な言葉で分かりやすく解説した新刊書である。主な内容は以下の通り：補強材の原理、コンクリートの適切な硬化を保証するための保護方法、自作ミキサー、手作業および機械による混合方法、図面と写真による型枠の構造説明、コンクリート壁とフェンスの施工方法、コンクリート製フェンス支柱、門柱、角柱、物干し柱、ぶどう棚支柱、貯水槽、給餌床と畜舎舗装、基礎工事、井戸の縁石と作業台、屋内床、歩道、階段、コンクリート製温床と冷温室、コンクリートスラブ屋根、建築物用壁、貯水槽や貯水槽の漏水修理、およびこれらに関連する最良の結果を得るためのあらゆる事項を、初心者が本書の指示に従えば必ず100％の成功を収められるよう、日常的な平易な言葉で十分な分量を割いて解説している。数量見積もりに便利な表や実用的な事例も多数掲載。（5×7インチ）全149ページ、図版51点。価格＝75セント＝

=セメント・コンクリート使用者のための実用ハンドブック= マイロン・H・ルイス 著

・現代建築におけるセメントの製造と使用に関する原理と手法を簡潔にまとめた専門書。著者は本書において、コンクリートとその多様な派生製品を使用する全てのユーザーにとって関心のある要点を網羅している。内容は論理的かつ体系的に整理され、明快な文章で記述され、完全図解入りで、複雑な数学的計算は一切含まれていない。コンクリート作業者が利用する価値のあるあらゆる情報を網羅しており、建築工事で使用されるセメントの種類、コンクリート建築、検査・試験方法、防水処理、着色・塗装、各種規則・表、作業手順とコストデータなどが含まれる。全33章構成：序論、セメントの種類と製造方法、特性、水硬性セメントの試験方法と要求仕様、コンクリートとその特性、コンクリート用砂・砕石・砂利、材料の配合方法、コンクリートの混合と打設方法、コンクリート構造の種類、コンクリートの建築的・芸術的可能性、コンクリート住宅、モルタル・漆喰・スタッコの種類とその使用方法、コンクリート表面の芸術的処理、コンクリート建築ブロック、装飾コンクリートの製造方法、コンクリート製パイプ、フェンス、支柱類など。鉄筋コンクリートの本質的特徴と利点、補強方法、
コンクリート建築ブロックの製造方法、装飾コンクリートの製作方法、コンクリートパイプ、フェンス、支柱類などの必須特徴と利点、鉄筋コンクリートの補強方法、
鉄筋コンクリート梁・スラブ・柱の設計方法。鉄筋コンクリート設計における手法と原理の解説、各種補強システムの適用方法、工場建築や一般建築における鉄筋コンクリートの使用例、基礎工事におけるコンクリートの適用、コンクリート擁壁、橋台、防波堤、コンクリートアーチ橋とアーチ橋、コンクリート桁橋、下水道・排水工事におけるコンクリートの使用、コンクリート製タンク、ダム、貯水池、コンクリート製歩道、縁石、舗装、鉄道建設におけるコンクリートの用途、農場におけるコンクリートの有用性、コンクリート構造物の防水処理技術、液状コンクリートのグラウト工法とその応用、コンクリート工事の検査方法、コンクリート工事の費用見積もり。本書の特筆すべき特徴は以下の通り：1.コンクリート工事の芸術的・建築的側面に対する深い配慮、2.コンクリートの防水処理問題に関する権威ある解説、3.コンクリート工事において遵守すべき規則の優れた総括、4.貴重な費用データと実用的な表の掲載。あらゆるコンクリート・セメント関係者にとって必携の一冊。価格＝2.50ドル＝
【本書に対する評価】
「コンクリート建築分野は網羅的に扱われており、その内容はあらゆる読者にとって十分に理解可能なものである」―『エンジニアリング・コントラクティング』誌
「全国のすべての請負業者、技術者、建築家の書棚に置かれるべき一冊」―『ナショナル・ビルダー』誌

＝コンクリートの防水処理＝ マイロン・H・ルイス著
現代のコンクリートおよびその他構造物の防水処理技術。構造物や建築材料の防水処理・防湿処理において遵守すべき原則、規則、注意事項を簡潔にまとめたもの。ペーパーバック版、図版入り。価格＝50セント＝

～辞典～

＝航空用語辞典：英語-フランス語、フランス語-英語＝
フランス飛行隊所属のビクター・W・ペイジ少尉（陸軍航空通信学校勤務）とポール・モンタリオルが編纂。ニューヨーク州ミネオラの信号隊航空通信学校で使用するために作成されたものである。
収録内容は本質的な用語に限定されており、重要な航空機部品をすべて示すための特殊な折り畳み図版も含まれている。以下の4つのセクションに分類されている：
1.飛行場関連用語 2.航空機 3.エンジン 4.工具・作業場関連用語
英語圏とフランス語圏の航空関係者間の円滑なコミュニケーションを促進することを目的とした、完全かつ図版豊富な一冊。海外赴任を控えたすべての人々にとって非常に有用な書籍である。
米国陸軍通信隊航空通信学校（ニューヨーク州ミネオラ、ヘイゼルハースト飛行場）のW・G・キルナー少佐（陸軍通信隊）により出版が承認された。航空士と整備士がいつでも参照できるよう、各自の装備品に常備すべき一冊。128ページ、詳細な図版入り。価格＝1.00ドル＝

＝標準電気用語辞典＝ T・オコーナー・スローン著
電気工学に関心のあるすべての人々にとって必携の一冊。学生から専門家まで幅広く活用できる実用的な参考図書で、約5,000の固有語、用語、慣用句の定義を収録。定義は簡潔明瞭で、電気工学分野で使用されるあらゆる用語を網羅している。最近刊行された新版。この科学分野の最新動向を把握したいすべての人々の手元に置くべき一冊。完全かつ簡潔で使い勝手が良い。682ページ、393点の図版入り。価格＝3.00ドル＝

～金型・金属加工～

＝金型：現代の薄板金属加工における構造と使用法＝ J・V・ウッドワース著
金属プレス加工に携わるすべての人々にとって極めて有用な一冊。工具、治具、装置の設計、製作、使用方法、およびパワープレス機における効率的な使用法について解説。現在使用されている多種多様な薄板金属製品を、低コストかつ迅速に生産するためのガイドとして設計されている。最小限のコストで最大の生産量を得るための生産手法を体系的に解説。プレス工具の焼入れ・焼戻し処理や、パワープレス機で金型を使用する際に最も効果的に生産可能な作業種類についても詳細に記述。515点の図版には、金型、プレス用治具、薄板金属加工装置の詳細が明瞭かつ実用的に示されており、すべての金属加工技術者が設計、製作、使用方法を理解できるようになっている。本書で解説されている金型やプレス用治具の多くは、著者自身の手によるもの、あるいは監督下で製作されたものである。その他のものは、熟練した技術者によって製作され、大規模な薄板金属加工工場や機械工場で実際に使用されている。第6版改訂増補版。価格＝3.00ドル＝

＝プレス加工用パンチ、金型、工具＝ J・V・ウッドワース著
本書は著者の基礎的著作『金型：その構造と使用法』の姉妹編である。前作ほど金型製作の詳細には踏み込んでいないものの、
【プレス加工用パンチ・ダイ・工具】 J.V.ウッドワース著
本書は著者の入門書『ダイの構造と使用法』の姉妹編である。前作ほど詳細なダイ製作技術には踏み込んでいないものの、プレス機を用いた加工技術の全領域を網羅的に解説している。記載内容の多くは、著者自身の実務経験に基づいている。これはまさに「ダイ製作・パンチ製作・ダイ沈み加工・薄板金属加工・特殊工具・サブプレス・各種装置・機械加工による打抜き・切断・曲げ・成形・穴あけ・引抜き・圧縮・組立加工」、さらには各種工作機械を用いた他素材部品製造に関する百科事典と言える。第2版 価格＝3.00ドル＝
【鋼材のドロップフォージング・ダイ沈み加工・機械成形】 J.V.ウッドワース著
本書は現代の工場実務における実践的技術書であり、鋼材および鉄材を完成品形状に成形する熱間・冷間機械成形技術、ならびに複製品鍛造品や熱間・冷間プレス加工部品の製造に用いられる工具・ダイ・機械設備について詳細に解説している。現代のドロップフォージング工場で実際に行われているこれらの加工技術を、明快かつ簡潔に説明した優れた著作である。ダイ沈み加工（ドロップフォージングや熱間・冷間機械鍛造、スウェージング、プレス加工で使用される雌型の彫刻・沈み加工）とフォースメイキング加工（プレス成形や機械鍛造用の雌型製作に用いる雄型の彫刻・浮き出し加工）については、本書ほど分かりやすく体系的に解説した文献は稀である。これらの加工技術は、ドロップフォージング工場で実際に行われている工程と密接に関連している。
上記の技術に加え、本書ではドロップフォージング設備や加工プラントの設計、条件設定、設備機器、ドロップハンマー、鍛造機などについても具体的な情報を提供している。機械鍛造、油圧鍛造、自生溶接、工場実務に関する内容も網羅しており、全11章構成となっている。各章の情報は、鍛造金属加工に携わる技術者にとって極めて有用な内容となっている。記載されたすべての加工工程は、機械設備の透視図半調版と概略スケッチによって明確に図解されている。詳細図300点収録。価格＝2.50ドル＝

~製図・スケッチ用紙~
【実践的透視図法】 リチャーズ＆コビン著
あらゆる種類の機械図面を実用的な等角透視図法で正確かつ明確に描く方法を解説した書である。この方法を用いれば、どのような技術者でも図面やスケッチを容易に理解できる。製図室での作業時間短縮と工場でのミス防止に役立つ。各種作業分野の実践的な実例を多数収録。第4版 価格＝50セント＝
【独学で学ぶ線遠近法】 ヘルマン・T・C・クラウス著
本書は建築・工学・機械図面に用いられる線遠近法の理論と実践を解説したものである。独学でこの分野を学ぶ者でも、本書の指導に従えば容易に理解でき、適度な練習を積むことで優れた遠近法製図技術者になれる。構成が優れており、図版は左側ページに、説明文はその反対側ページに配置されているため、参照が容易である。図面は作業内容を明確に示す十分な縮尺で描かれており、理解を助ける解説図も明瞭に配置されている。遠近法を完全に理解するために必要な情報を網羅した解説図も付属しており、この図版だけでも本書の価格を大きく上回る価値がある。第2改訂増補版 価格＝2.50ドル＝

【独学で学ぶ機械製図と基礎機械設計】 F.L.シルヴェスター著（M.E.製図技師）、エリク・オーバーグ（『機械工学』副編集長）加筆
本書は機械製図と機械設計に関する実践的な技術書であり、幾何学的・機械的製図の基礎、工場数学、機械力学、材料強度学、および機械部品の計算設計に関する基本原理を網羅している。著者の意図は、実践的な技術者や若手製図技術者のニーズに合わせて本書を構成し、可能な限り明確かつ簡潔に内容を伝えることにある。本対象層の要求に応えるため、機械設計の重要要素はほぼすべて取り上げ、さらに代数公式の解説や実用技術者のニーズに最適な形で三角法の基礎も扱っている。全20章構成で、内容の配列においては、まず純粋な機械製図の原理を徹底的に理解させることを第一としている。これは、物体の表現原理を十分に理解することが、より高度な製図技術を習得する上で不可欠であるためである。
『機械工学』編集者

これは機械製図と機械設計に関する実践的な解説書である。幾何学的製図と機械製図の基礎原理、工作機械の数学、機械力学、材料強度、そして機械部品の計算設計について体系的に解説している。著者の意図は、この教科書を実践的な技術者や若手製図技術者のニーズに合わせて作成し、可能な限り明確かつ簡潔に内容を提示することにある。本クラスの学生の要求に応えるため、機械設計における重要な要素のほぼすべてを網羅し、さらに代数公式の解説や実務者のニーズに最も適した形で三角法の基礎を扱っている。本書は全20章で構成されており、教材の配列においては、まず純粋な機械製図を最初に取り上げている。物体の表現原理を十分に理解することが、機械工学のより高度な学習を促進するためである。これに続いて、後章で扱う機械設計問題の解決に必要な数学、そして理論力学と材料強度に関する実践的な入門解説を掲載している。カム、歯車、スプロケット、コーンプーリー、ボルト、ネジ、カップリング、クラッチ、軸受、フライホイールなど、機械設計に関わる各種要素については、連続的な学習コースの教科書として使用可能になるよう、最適な方法で解説している。本書は限られた事前知識しか持たない学生でも容易に理解し、習得できるよう配慮されている。全330ページ、図版215点。価格＝2ドル＝

=新しいスケッチ用紙=
等角投影法によるスケッチや図面を、計算や煩雑な作業なしに作成できる特別な罫線用紙である。工場図面だけでなく組立図面にも使用されており、1枚のスケッチで通常3枚分の作業をこなすことができ、作業者が必要とする情報を一目で明確に把握できるよう設計されている。

40枚入りパッド（サイズ：40cm×9cm） 価格 ＝25セント＝
40枚入りパッド（サイズ：9cm×12cm） 価格 ＝50セント＝
40枚入りパッド（サイズ：12cm×18cm） 価格 ＝1ドル＝

~電気~

=電気の算術= 教授 T. オコナー・スローン著

あらゆる種類の電気計算を、最も単純な形式の一連の規則に体系化した実践的な解説書である。各規則には具体的な実用問題が1つ以上例示され、それぞれについて詳細な解法が示されている。本書は電気科学分野において最も有用な著作の一つとして位置付けられており、代数公式に馴染みのない読者でも理解できるよう、電気の数学的側面を分かりやすく解説している。第20版。全160ページ。価格＝1ドル＝

=整流子の構造= ウィリアム・バクスター・ジュニア著

直流発電機・電動機の重要な構成要素である整流子について、設計、製作、保守管理の方法を詳細に解説した書である。整流子のトラブル箇所の特定方法とその解決方法を示しており、発電機を扱うすべての技術者にとって必携の一冊である。第4版。価格＝25セント＝

=アマチュア向け発電機の製作法、あるいは50ワット発電機の自作方法=
ニューヨーク電気学会会員 アーサー・J・ウィード著

小型発電機または電動機の詳細な製作方法を段階的に解説した実践的な教科書である。機械加工作業の全工程を小型卓上旋盤で実施できるよう設計されている。各部品の寸法付き作業図面を掲載し、各工程を明確に説明している。発電機として使用した場合の出力は50ワットで、電動機として使用すれば小型ドリルプレスや旋盤を駆動できる。普通の裁縫機の駆動にも使用可能である。本書には60点以上のオリジナル図版を掲載し、各部品の実際の構造を示している。内容は以下の通り：

1. 「50ワット発電機」 2. 「側軸受ロッド」 3. 「界磁穴あけ加工」 4. 「軸受」 5. 「整流子」 6. 「プーリー」 7. 「ブラシホルダー」 8. 「接続盤」 9. 「電機子軸」 10. 「電機子」 11. 「電機子巻線」 12. 「界磁巻線」 13. 「接続と始動」 各章

紙装版 価格 ＝50セント＝
布装版 価格 ＝1ドル＝

=電気ベル= M. B. スリーパー著

電気ベル回路の設置・運用・試験、防犯警報装置、サーモスタット、その他電気ベルと併用される各種機器の実務者向け完全解説書である。

電気技術者も実験者も、この本からそれぞれの業務に不可欠な新しい知見を得られるだろう。工具、ベル、電池、特殊な回路、防犯警報装置、警報システム、サーモスタット、回路遮断器、時間警報装置など、ベル回路で使用される各種機器について、実際の用途、構造、修理の観点から詳細に解説している。機器の製作手順を詳細に説明しているため、特に実験者にとって有用な内容となっている。

実務者にとっては、配線技術、電線サイズの計算と磁極巻線、システムの維持管理、故障箇所の特定に関する章が、業務において最も価値のある内容となるだろう。収録されている章は以下の通り：「ベル作業用工具と材料」「ベル作業の方法と理由」「小規模設置用電池」「ベルと押しボタンの製作」「ベル回路の配線」「警報装置と信号の構造」「防犯警報装置と補助装置」「より高度なベルシステム」「故障箇所の特定と修理」。全124ページ、図版多数掲載。価格＝50セント＝

=電気照明・暖房ポケットブック= シドニー・F・ウォーカー著

本書は、電力会社の送電系統に接続される機器に関する有用な情報を、便利な形式でまとめたものである。単位換算表や電気に関する有用な法則・公式を掲載している。全438ページ、図版300点。革装丁。ポケットブック形式。価格
実験者にとって特に有益な内容となっている。

実務者にとっては、「配線技術」「電線サイズの計算方法とコイル巻き方」「システムの保守管理」「故障箇所の特定方法」の各章が、業務遂行において最も実用的な価値を持つだろう。具体的には以下の内容が含まれる：「電話設備用工具と材料」「電話設備の原理と用途」「小規模設備用バッテリー」「ベルとプッシュボタンの製作」「ベルシステムの配線施工」「警報装置と補助装置の構造」「より高度なベルシステムの設計」「故障箇所の特定と修理方法」。全124ページ、図版多数収録。価格＝50セント＝

=電気照明・暖房ポケットブック= シドニー・F・ウォーカー著

本書は、電力会社の送電系統に接続される機器に関する実用的な情報を、使い勝手の良い形式でまとめたものである。各種単位換算表や電気に関する有用な法則・公式も掲載されており、438ページ、300点の図版を収録。革装丁のポケットブック形式。価格
我が国の多くの若者が日々実験を行い、様々な種類の電気玩具や機器の製作に熱心に取り組んでいる。本書は、まさに必要とされる情報を、分かりやすく実践的な方法で提供し、作業の実施を容易にするための豊富な図版を収録した、まさに待望の一冊である。第20版。価格＝1.00ドル＝

=実用電気学= T・オコーナー・スローン教授著

全768ページに及ぶ本書は、従来『スローン電気技師ハンドブック』として知られていたもので、実際に電気機器を運用・設置する実務者向けの内容となっている。電気に関するあらゆる分野を網羅しており、以下のトピックを含む：電流と回路の理論、電気化学、一次電池、蓄電電池、電力の発生と利用、交流電流、電機子巻き線、発電機とモーター、モーター・ジェネレーター、中央制御盤の操作方法、安全装置、電気照明・電力の配電、
街路送電線、変圧器、アーク照明・白熱照明、電気計測、光度測定、電気鉄道、電話、ベル配線、電気メッキ、電気暖房、無線電信など。不要な理論は一切含まれず、すべてが要点を押さえた内容となっている。電気に関して本当に必要な知識を体系的に学べる、当分野における標準的な専門書である。41章構成、556点の図版収録。価格＝2.50ドル＝

=電気学の簡潔解説= T・オコーナー・スローン教授著

『電気学の簡潔解説』の目的は、このテーマを可能な限り平易に説明し、現代における電気の概念を明らかにすることにある。異なる金属板を酸に浸すだけで地球規模の通信が可能となる仕組み、蒸気機関で回転する銅線の束が街路照明の光源として機能する原理、電圧・抵抗・電流の定義、高電圧・低電圧の意味などを解説。さらに、この分野において常に生じる疑問にも明確に答える内容となっている。
第13版。172ページ。図版入り。価格＝1.00ドル＝

=住宅配線の実際= トーマス・W・ポッペ著

本書は電気照明配線の実際の施工方法、その適切な実施手順、および具体的な施工方法を解説したものである。ポケットに入れて携帯できるコンパクトな体裁で、電気工事士、助手、見習い工を対象としている。あらゆる配線問題を解決し、全米防火協会の規定と矛盾する内容は一切含まない。建物の安全な配線施工に必須の情報のみを厳選収録。主な解説項目：メーターの設置位置、分電盤、スイッチ、プラグ・コンセント、ブラケット、天井照明器具、メーター接続、給電用電線、鋼製装甲ケーブルシステム、フレキシブル鋼管システム、硬質電線管システム。全米防火協会が定める金属配線システムに関する規則を網羅。各種スイッチング方式についても詳細に解説・図示している。三路・四路回路の最も簡単な試験方法、金属配線システムの接地方法とその必要性についても明確に説明。照明器具の金属部品の絶縁処理方法とその意義についても解説・図示。125ページ。第2版、改訂増補版。完全図版入り。柔軟な布装。価格＝50セント＝

=成功する電気工事士になる方法= T・オコーナー・スローン教授著

電気工事士として成功を目指すすべての若者に必読の一冊。平易な言葉で書かれた本書は、電気工事士として成功するための最も確実で容易な方法を明示している。習得すべき学習内容、作業方法、業務範囲、そして成功する電気工事士に求められる要件を明確に示し、詳細に解説している。あらゆる若手技術者にとって、より高度な電気専門書を習得する前に必ず通るべき優れた入門書である。多くの若者が、自分には理解不能な難解な書籍から読み始めようとして挫折している。本書は、公立学校で教える基礎事項と実際の電気学研究との橋渡し役として機能する。表紙から裏表紙まで一貫して興味深い内容となっている。第18版改訂新版。205ページ。図版入り。価格＝1.00ドル＝

=発電機の管理運用= ラムミス＝パターソン著

理論と実践を網羅したハンドブック。本書は3部構成となっている。第1部は発電機の基礎理論を、第2部は現在広く使用されている各種発電機の構造と動作原理を解説。第3部では、発電機とモーターの実用的な管理運用に関する事項を扱っている。第4版。292ページ、図版117点。価格＝1.50ドル＝

=標準電気用語辞典= T・オコーナー・スローン著

電気科学に関心を持つすべての人々にとって必携の書。
学生から専門家まで幅広く活用できる実用的な参考ハンドブック。約5,000語の電気関連用語について簡潔かつ的確な定義を収録。定義は簡潔明瞭で、電気科学で使用されるあらゆる専門用語を網羅している。最近刊行された完全新版。この分野の最新動向を把握したいすべての人々の手元に置くべき一冊である。構成と活字配置が非常に使いやすい仕様となっており、定義語は黒文字で強調表示され、本文はそれより小さいが明瞭な書体で記載されている。定義は専門用語に詳しくない読者にも理解しやすい表現で書かれており、一般的な理解を助けるために同義語や関連用語への参照も記載されている。非常に完全で正確な50ページに及ぶ索引が巻末に収録されており、この索引にはすべての同義語が網羅され、各フレーズも合理的な組み合わせで索引化されているため、本文中の適切な箇所への参照が容易である。このような性格の書籍がどの程度辞書形式を維持すべきか、またどの程度百科事典的な形式を採用すべきかを判断するのは容易ではない。ある目的には簡潔で正確な定義が必要であり、別の目的にはより詳細な説明が求められる場合がある。本書はこれら双方の要求に応え、相当の成功を収めている。682ページ、図版393点。第12版。価格＝3.00ドル＝

=蓄電電池の簡潔解説= ビクター・W・ペイジ（M.E.）著

蓄電電池の動作原理、修理方法、応用技術に関する包括的な専門書。現代の工学・機械分野における蓄電電池の利用拡大に伴い、このテーマを総合的に扱う書籍への需要が高まっている。
この索引は巻の末尾に配置されており、すべての同義語を網羅するとともに、あらゆる合理的な単語の組み合わせで各フレーズを索引化しているため、書籍本文中の該当箇所を容易に参照できる。このような性格の書籍が辞書形式を維持するべきか、それとも百科事典的な形式を取るべきかを判断するのは容易ではない。ある目的には簡潔で正確な定義が必要であり、別の目的にはより詳細な説明が求められる。本書はこれら双方の要求に応え、十分な成功を収めている。全682ページ、図版393点。第12版。価格＝3.00ドル＝

=蓄電装置の簡潔解説= ヴィクター・W・ペイジ（M.E.）著

蓄電装置の動作原理、修理方法、応用技術に関する包括的な解説書。現代の工学・機械分野における蓄電装置の利用が飛躍的に増加している現状を踏まえ、このテーマを包括的かつ専門的に扱った書籍の需要が高まっている。
本書はこれまでこの分野において出版された中で最も徹底かつ権威ある著作である。技術者でない一般読者でも理解できるよう、専門用語を極力用いない平易な表現で書かれており、蓄電装置の基本原理からその実用的な工業応用までを体系的に理解できる。すべての電気自動車とガソリン自動車は蓄電装置を使用している。自動車の修理工、ディーラー、販売員であれば、自動車機構において重要なこの部品の保守・修理に関する知識が不可欠である。本書では蓄電装置の充電方法、メンテナンス方法、再生方法を解説するとともに、あらゆる工業用途についても概説している。路面電車、機関車、工場用トラックなどでの使用例をはじめ、潜水艦、孤立照明施設、鉄道の転轍・信号システム、船舶用途などにおける重要な機能についても理解できる。さらに、中央待機サービスにおける使用法、自動車エンジンの始動用、点火システムへの応用など、現代の蓄電装置のあらゆる実用的な使用法を網羅している。全320ページ、図版完全収録。価格＝1.50ドル＝

=スイッチボード= ウィリアム・バクスター・ジュニア著

本書は、実務的な側面を知りたいすべての技術者や電気技師にとって有用な一冊である。各種発電機の種類とその接続条件、回路構成について取り上げ、図表と図解によってスイッチボードの正しい接続方法を具体的に示している。直流・交流回路用のスイッチボードに加え、アーク照明用、白熱灯用、電力回路用のスイッチボードについても解説している。特に電力送電用の高電圧スイッチボードについては特別に詳しく扱っている。第2版。全190ページ、図版収録。価格＝1.50ドル＝

=電話機の構造・設置・配線・運用・保守= W・H・ラドクリフ、H・C・カッシング共著

本書は、自宅やオフィス、作業場の部屋間で電話通信を確立したいアマチュア技術者、配線工、あるいは技術者を対象として執筆された。理論よりも実用的な応用に焦点を当てており、読者にとって実際に役立つ内容のみを取り扱っている。
ベル式と独立式の両電話機の構造原理と動作原理、それらの適切な設置・配線方法、落雷や異常電流からの保護方法、直列接続またはブリッジ接続による運用方法、検査・保守のための規則などを解説している。電話回線の配線や、特殊な電話システムの配線・運用方法についても詳述している。複雑な数学的計算は避け、全ての機器・回路・システムについて徹底的に説明している。付録には本文中で使用される単位と用語の定義を収録。特に役立つ配線表も掲載している。取り扱い内容は以下の通り：電話機の構造・動作・設置；電話機の検査・保守；電話回線の配線；電話回線の電線・ケーブルの試験；特殊電話システムの配線・運用など。第2版、改訂増補版。全223ページ、図版154点。価格＝1.00ドル＝

=無線電信・無線電話の簡潔解説= アルフレッド・P・モーガン著

これは間違いなく、この主題に関する最も完全で理解しやすい解説書の一つであり、その内容を詳細に研究すれば、無線によるメッセージ伝送のあらゆる詳細を習得できるだろう。著者は長年の需要に応え、無線電信・無線電話の理論と実践について、平易な言葉で明快かつ理解しやすい説明を提供することに成功した。
本書の内容は以下の通り：序論；無線伝送と受信―空中線システム、接地接続―送信装置、スパークコイルと変圧器、コンデンサ、ヘリックス、スパークギャップ、アンカーギャップ、空中線スイッチ―受信装置、検波器など―同調と結合、同調コイル、緩結合器、可変コンデンサ、指向性波システム―その他の機器、電話受信機、通信可能範囲、静電干渉―無線電話、音と音波、声帯と耳―無線電話、音がどのように電気波に変換されるか―無線電話、使用機器―要約。全154ページ、図版156点。価格＝1.00ドル＝

=住宅の配線= ハーバート・プラット著

すでに建築済みの住宅を題材に、配線作業をどのように開始すべきかを具体的に解説している。どこから手をつけるべきか、使用する電線の種類、保険規定に従った配線方法など、実際に必要な情報を提供している。これらの指示は作業場にも同等に適用可能である。第4版。価格＝25セント＝

~工場管理・その他~

=現代機械工場の建設・設備管理・運営= O・E・ペリゴー（M.E.）著

現代の機械工場について記述した唯一の著作であり、

スイッチ類――受信装置、検出器など――調整と結合、同調コイル、自由結合器、可変コンデンサ、
指向性電波システム――その他の装置、電話受信機、放送局の周波数範囲、静電干渉――無線電話、
音と音波、声帯と耳――無線電話、音を電気信号に変換する仕組み――無線電話、装置の解説――
まとめ。全154ページ、図版156点。価格＝1ドル＝

=住宅の配線工事= ハーバート・プラット著
既存住宅の配線工事方法を具体的に解説。どこから手をつけるべきか、使用する電線の種類、
保険規定に従った配線方法など、実際に必要な知識を網羅。工場にも適用可能な内容。第4版。
価格＝25セント＝

~工場管理・その他~

=現代機械工場の建設・設備管理・運営= O・E・ペリゴー（M.E.）著
米国で一般的に使用される燃料の燃焼によって生じる熱生成に特化し、敷地選定時から製品出荷までの
現代的な機械工場・製造施設の建設過程を詳細に記述した唯一の専門書。32章にわたる丁寧な解説により、
実務者は経済的かつ効率的に現代的な機械工場を建設・設備し、効果的に運営する方法を習得できる。
現代的な工場建築の新設、既存工場の改修・組織再編、最新の工場管理手法や時間・コスト管理システムの導入を
検討する人々にとって必携の一冊。理論書を読む時間のない実務者のために、実務家である著者が
実践的な事実を分かりやすくまとめた、同種の書籍としては最も包括的な決定版。工場の見習いから
事務所の社長まで、幅広い実務者向けの実用書。最もシンプルで効率的な時間・コスト管理システムを
詳細に記述・図解している。改訂増補版、最新版。全384ページ、図版219点。
価格＝5ドル＝

~燃料~

=石炭の燃焼と煙害防止= W・M・バー著
本書は米国で一般的に使用される燃料の燃焼による熱生成に特化し、特に固定式および機関車用蒸気ボイラーにおける
瀝青炭の経済的かつ無煙燃焼を実現するために必要な条件について詳細に解説したものである。
この重要なテーマを体系的かつ段階的に解説。本書の構成は一連の実践的な問題提起とそれに対する正確な解答で成り立っており、
技術的な専門用語を排した平易な表現で、米国産燃料の炉内燃焼に関わる各種プロセスを説明。
完全な燃焼を実現する必須条件を明確に示し、与えられた品質の石炭から最大限の熱を得るための
炉構造の最適設計方法を提示している。約350ページ、図版多数収録。価格＝1ドル＝

=煙害防止と燃料節約= ブース＆カーショー共著
煙害防止と燃焼技術に関心のあるすべての人々のための包括的な専門書。ドイツのエルンスト・シュマトーラの著作を
基にしているが、単なる翻訳にとどまらず、多くの追加内容が含まれている。著者らは可能な限り簡潔に、
燃料燃焼の原理、現在および過去に用いられてきた燃焼方法、さらに石炭に含まれる全エネルギーを
煙を発生させることなく効率的に燃焼させるための科学的に適正な方法について論じている。
廃棄ガスの分析にも十分なページを割き、付録では燃焼装置に関する各種特許の概要も掲載。
本書は完全体系化された内容で、大規模プラントを管理するすべての人々にとって貴重な情報源となる。
全194ページ。図版収録。価格＝2.50ドル＝

~ガスエンジンとガス~

=ガス・ガソリン・石油エンジン= ガードナー・D・ヒックス著、ビクター・W・ペイジ（M.E.）改訂
最新版1918年版、改訂増補版。ガスエンジンを使用するすべての人々にとって必携の一冊。
簡潔で分かりやすく、最新の内容を網羅した唯一の完全専門書。内燃機関工学に関するあらゆる事項を詳細に解説し、
ガス・ガソリン・灯油・原油エンジンの各形式について、設計、構造、実用的な応用方法を包括的に扱う。
潤滑システム、燃料噴射、点火システムなどの補助システムについても詳細に記述。
定置用・船舶用、自動車、航空機、モーターサイクルなど、あらゆる形式の爆発機関の理論と管理方法、
さらには生産者ガスとその生成方法についても考察。現代動力技術に関わるすべての人々にとって
貴重な指南書。400点以上の図版を収録、その多くは工学図面から特別に作成されたもので、
すべて正確な縮尺で描かれている。全650ページ、図版435点。価格＝2.50ドル（税別）＝

=農場におけるガソリンエンジン：操作・修理・用途= ゼノ・W・プットナム著
ガソリンエンジンと灯油エンジンに関する実践的な専門書。エンジンの適切な管理方法と、
あらゆる種類の農作業に最適な活用方法を知りたい読者向けの内容となっている。
本書には農場での活用に関する実践的なヒントやアドバイス、家庭や主婦向けの提案が豊富に盛り込まれており、
その内容の価値は限られたスペースでは十分に表現しきれないほどである。要約すると、これは
すべての農家が高く評価し、農場には必ず備えておくべき種類の書籍と言える。農場作業に最適なエンジンの選定、
最も便利で効率的な設置方法に加え、以下の章を収録：
現代の動力技術に関する包括的な解説書。400点以上の精密な図版を収録し、その多くは工学図面から直接作成されたもので、すべて正確な縮尺で描かれている。全650ページ、図版435点。定価＝2.50ドル（税別）＝

=農場におけるガソリンエンジンの運用・修理・活用法= ゼノ・W・プットナム著

　本書はガソリンエンジンと灯油エンジンに関する実践的な解説書であり、エンジンの正しい管理方法と、あらゆる農作業に最適な活用方法を学びたい読者を対象としている。

　本書には農場で役立つ実践的なヒントやアドバイスが満載されており、家庭や主婦向けの提案も含まれている。その内容の価値は非常に高く、このような限られたスペースでは十分に紹介しきれないほどである。一言で言えば、これはすべての農家が高く評価し、すべての農場に常備すべき一冊と言える。農場作業に最適なエンジンの選定方法、最も便利で効率的な設置方法に加え、耕作、整地、収穫作業、道路整地におけるトラクターの使用法について詳細に解説している。さらに、道路上でのトラクターの取り扱い方法についても平易な手順を示している。特に注目すべきは、手作業で行うには面倒な小さな作業を動力化することで、農場生活の重労働を軽減する方法について詳細に論じている点である。薪の切断、台所・菜園・納屋への水供給、干し草の積み込み・運搬・荷下ろし、穀物の貯蔵庫や飼料桶への運搬など、家庭で活用できる様々な工夫も紹介されている。また、エンジンを使って牛の乳搾りやバター作り、洗濯、家屋の掃除、窓拭きなどを行う方法も具体的に解説している。稼働部品の図面や、定置型・可搬型・トラクター用エンジンが様々な農作業を行う様子を詳細に描いた図版を豊富に収録。実際に収益を上げているすべての農場では動力が活用されている。本書を読めば、動力の活用方法を学ぶことができる。これは
＝結果を求める人のための貴重な指針であり、最新の知識を求める農家、学生、鍛冶職人、農機具販売業者、そして実際に定置型ガソリンエンジンやガストラクターの実用的な知識を活用できるすべての人々にとって不可欠な一冊である。全530ページ。図版約180点。定価＝2.00ドル＝

＝本書に対する評価：＝

「本書には非常に満足しており、内容が非常に充実していて最新のものであることを実感している。このような著作を必要としていると思われる学生や農家の方々に心から推薦したい。これは極めて優れた作品だと確信している」―N・S・ガードナー教授、サウスカロライナ州クレムソン農業大学農学部長兼農業実験ステーション所長

「プットナム氏の本書は、農家が知っておくべき主要なポイントを網羅していると感じている」―R・T・バーディック、バーモント大学農学講師、バーリントン校

=ガソリンエンジン：その運用・用途・保守管理= A・ハイアット・ヴェリル著

　ガソリンエンジンに関する最も簡潔で最新かつ包括的な一般向け解説書
　ガソリンエンジンとは何か、その構造と動作原理、設置方法、選定方法、使用方法、遭遇するトラブルの対処法について詳細に解説。あらゆる種類のガソリンエンジンの所有者、運転者、使用者を対象としている。本書では、モーターボート、自動車、定置作業で使用される各種ガソリンエンジンの種類について完全に記述・図解している。点火装置、燃料、潤滑、動作、エンジントラブルに関する章を設け、各部の構成部品、付属品、関連機器についても詳細に説明している。特に、エンジンの保守管理、運転操作、修理方法について重点的に解説し、緊急時の応急修理や一時的な対処法についても実用的なヒントや提案を掲載している。専門用語の完全な用語集と、トラブルとその症状をアルファベット順に整理した表は、このマニュアルの特に貴重でユニークな特徴である。本書に掲載されている図版のほぼすべてが著者自身によって作成されたオリジナル作品である。どのページも興味深く、高い価値を持つ内容となっている。これは決して欠かすことのできない一冊である。全275ページ、特別に作成された図版152点。定価＝1.50ドル＝

=ガソリンエンジンの構造：半馬力ガソリンエンジンの自作方法= パーセル＆ウィード共著

　300ページに及ぶ実践的な解説書で、各種ガソリンエンジンの動作原理と理論、および半馬力ガソリンエンジンの設計と構造について解説。実際の作業工程を図解するとともに、各種部品の寸法を明確に示した詳細な図面を掲載。学生、科学研究者、アマチュア整備士を対象としており、理論よりも実践の観点からこのテーマを扱っている。ガソリンエンジンの動作原理は明確かつ簡潔に説明されており、その後で実際に半馬力エンジンを段階的に組み立てる方法を詳細に解説している。第3版。全300ページ。定価＝2.50ドル＝
=2サイクル・4サイクル船舶用ガソリンエンジンの運転と設置方法= C・フォン・キュリン著

　改訂増補版が刊行されたばかりの本書は、趣味または仕事でエンジンを使用するものの、専門的な技術書を読む時間や意欲のない初心者や多忙な人々のためのポケットサイズの入門書として作成されている。各トラブル、対処法、主題がアルファベット順に索引で参照できるようになっており、トラブルの原因、対処法、予防策を素早く確認できる、自身のエンジンを使いこなすための便利な参考書となっている。ポケットサイズ。ペーパーバック。定価＝25セント＝

=現代ガソリンエンジンと生産者ガスプラント= R・E・マホット著

　ガスエンジン設計者、使用者、技術者向けのガイドであり、ガスエンジンの設計、選定、購入、設置、運用、保守管理に関する包括的な解説書である。ガスエンジンに関する書籍は他にも複数存在するが、本書は
　これまでこの分野に一切踏み込んでこなかった。何よりも、マホット氏の著作は実践的なガイドとしての性格を強く持っている。著者は、動力源として依存するエンジンについて徹底的に理解したいガスエンジン使用者のニーズを認識し、数学的な計算や複雑な理論説明を一切用いずに主題を解説している。ガスエンジンの各部品について詳細かつ簡潔明瞭に記述されており、機械技術者の実務的な要求を十分に考慮した内容となっている。エンジンの購入、設置、保守、運用に関する実践的なアドバイスが随所に盛り込まれており、本書の最も価値ある特徴となっている。320ページ、詳細な図版175点収録。定価＝2.50ドル＝

=現代ガソリントラクター= ビクター・W・ペイジ（M・E）著

　ガソリンエンジン、灯油エンジン、石油エンジントラクターの全種類・全サイズを網羅した包括的な解説書である。設計と構造について徹底的に考察し、メンテナンス、運用、修理に関する完全な手順を提供
　道路や現場での実用的な応用方法を概説している。農場用トラクターおよびトラクター動力プラントに関する最も優れた最新の著作であり、農家、学生、鍛冶屋、機械技術者、販売員、農機具ディーラー、設計者、技術者にとって必携の一冊である。第2版改訂版。504ページ、図版228点、折り畳み図版3点収録。定価＝2.00ドル＝

~歯車とカム~

=ベベルギア表= D・A・エンストロム著

　機械技術者や製図技術者にとってすぐに有用性が実感できる一冊である。ベベルギアに関する三角法や複雑な計算を不要とし、誰もが正確に設計したり正しく製作したりできるようにしている。あらゆるサイズや組み合わせに必要な寸法をすべて示した36ページ分の詳細な表を収録。頭を悩ませるような計算や推測は一切不要。設置距離、全ての角度（切削角度を含む）、使用する正しいカッターなどを明示している。本書を一冊備えておけば、ベベルギア関連のあらゆる作業に対応できる。第3版。66ページ。定価＝1.00ドル＝

=変速装置= オスカー・E・ペリゴー著

　各種機械に必要な変速機構の発明と開発に関心を持つ、あらゆる設計者、製図技術者、機械技術者にとって実用的な一冊である。このテーマに関する必要な情報をすべて取り上げ、分析・分類・整理し、多忙な人々が膨大な無関係な情報の中から選別する時間を節約できるよう、実用的な形で凝縮している。

　これまでにどのような技術が開発され、どのように実施され、いつ、誰が実施したのかを明確に示している。特許記録を調べたり古いアイデアを再発明したりする時間を大幅に節約できる。88ページ。第3版。定価＝1.00ドル＝

=カムの製図= ルイ・ルイリオン著

　カムの設計配置は、正しい方法を知らないと難しい作業である。本書はあなたが遭遇する可能性のあるあらゆる種類のカムについて、正しいアプローチ方法を提供
　している。第3版。定価＝25セント＝

~油圧~

=油圧工学= ガードナー・D・ヒックス著

　あらゆる用途における水の特性、動力、資源に関する専門書である。河川流量の測定、管路や導水路における水の流れ、落下水の馬力、タービン水車・衝撃水車、波力モーター、遠心ポンプ、往復ポンプ、空気揚水ポンプなどについて詳述。300点の図表と36の実用的な表を収録。水力開発に関心のあるすべての人々にとって、本書は有用な一冊となるだろう。なぜなら本書は現在極めて重要なテーマについての完全に実践的な解説書であり、広範な影響力を持つことは確実だからである。このため、あらゆる技術者の実務用図書館に所蔵されるべき一冊と言える。本書で扱われている主題は以下の通り：歴史における油圧工学、水の特性、河川流量の測定、地下開口部やノズルからの流量、管路内の水の流れ、各種サイフォン、ダムと大規模貯水池、都市・町の上水道、井戸とその補強方法、空気揚水による水の揚水方法、自噴井戸、乾燥地帯の灌漑、水力発電、水車、ポンプおよびポンプ装置、往復ポンプ、油圧動力伝達、水圧採掘、運河、用水路、導水路・パイプライン、海洋油圧工学、潮汐・海面波力発電など。320ページ。定価＝4.00ドル＝

~氷と冷蔵~

=冷蔵と氷製造のポケットブック= A・J・ウォリス＝テイラー著

　本書は冷蔵と低温貯蔵に関する最新かつ最も包括的な参考図書の一つである。現在使用されている各種冷媒の特性と冷却効果、冷蔵機器の運用管理、必要な配管表面を備えた低温室の構造と断熱方法、凍結混合物と非凍結ブライン、各種低温度域における温度管理などについて詳細に解説
~機関車工学~

=空気ブレーキ教本= ロバート・H・ブラックオール著
この書籍は標準的な教科書として広く用いられている。ウェスティングハウス式空気ブレーキ装置（No. 5型およびNo. 6型E-T機関車用ブレーキ装置）、貨物用クイックサービス・トリプルバルブ、クロスコンパウンドポンプなど、空気ブレーキシステムの全装備を網羅している。各装置の作動原理を詳細に解説するとともに、その特性や不具合を実践的に診断し、適切な対策を講じるための方法を体系的に示している。2,000問の設問と解答を収録しており、鉄道関係者が空気ブレーキに関するあらゆる試験に対応可能な内容となっている。米国のほぼすべての鉄道で空気ブレーキの指導員や試験官によって推奨・使用されている。第26版。411ページ、カラー図版・図解を豊富に収録。価格＝2.00ドル＝

=アメリカ式コンパウンド機関車= フレッド・H・コルヴィン著
機関車運転士や整備工向けのコンパウンド機関車に関する唯一の専門書で、実際の使用状況における各種コンパウンド機関車の特徴を平易かつ実践的に解説している。製造方法から、故障時や動作不良時の対処法までを網羅。以下の章構成となっている：「歴史の一端」「蒸気シリンダーのコンパウンド理論」「ボールドウィン式2気筒コンパウンド」「ピッツバーグ式2気筒コンパウンド」「ロードアイランド式コンパウンド」「リッチモンド式コンパウンド」「ロジャース式コンパウンド」「スケネクタディ式2気筒コンパウンド」「ヴォークラン式コンパウンド」「タンデムコンパウンド」「ボールドウィン式タンデム」「コルヴィン-ワイトマン式タンデム」「スケネクタディ式タンデム」「バランス機関車」「ボールドウィン式バランスコンパウンド」「バランス調整の設計」「ブローイング位置の決定」「故障時の対応」「バルブ調整」「ドリフト調整」「バルブ動作」「バルブ切断機構」「コンパウンド機関車の出力特性」「実用上の注意点」

完全図解版で、重厚なプレート紙を使用した特別「デュオトーン」挿入図10点を収録。各種コンパウンド方式の違いを詳細に示している。142ページ。価格＝1.00ドル＝

=超過熱蒸気の機関車への応用= ロバート・ガルベ著
機関車の効率向上を真剣に追求する動力技術者に強く推奨する実践的な専門書。超過熱蒸気の生成、超過熱蒸気と2気筒単純機関の関係、コンパウンド方式と超加熱の組み合わせ、機関車用超過熱器の設計、超過熱蒸気を使用する機関車の構造的詳細など、専門的な章を特別に設けている。実験結果と実用実績に基づく内容で、折り畳み図版と表を収録。布装。価格＝2.50ドル＝

=石炭の燃焼と煙の防止= WM.M.バー著
本書は米国で一般的に使用されている燃料の燃焼による熱生成に特化して執筆されたもので、特に固定式蒸気ボイラーおよび機関車用蒸気ボイラーにおける瀝青炭の経済的かつ無煙燃焼を実現するために必要な条件について詳しく解説している。

この重要なテーマを体系的かつ
機関車の最高効率維持に情熱を燃やす動力技術者にとって、これ以上推薦できない実践的な一冊。特に「超過熱蒸気の生成」「超過熱蒸気と2気筒単純機関」「複合機関と超加熱」「機関車用超過熱器の設計」「超過熱蒸気を使用する機関車の構造詳細」といった専門的な章を収録。実験結果と実用実績に基づき、折り畳み図版と表を用いて解説。装丁。価格＝2.50ドル＝

=石炭の燃焼と煙害防止= ウィリアム・M・バアー著

本書は米国で一般的に用いられる燃料の燃焼による熱生成に特化して執筆されたもので、特に固定式蒸気ボイラーおよび機関車用ボイラーにおける瀝青炭の経済的かつ無煙燃焼を実現するために必要な条件について詳しく解説している。

この重要なテーマを体系的かつ段階的に解説。本書の構成は一連の実践的な問題とそれに対する正確な解答で成り立っており、技術的な専門用語を排した平易な表現で、米国産燃料の炉内燃焼に関わる各種プロセスを詳細に説明。完全な燃焼を実現する必須条件を明確に示し、与えられた石炭の品質から最大限の熱効率を得るための炉体構造の最適設計方法を提示する。全350ページ、豊富な図版を収録。価格＝1.00ドル＝

=転車台主任の日記= T・S・ライリー著

これまで出版された鉄道関連書籍の中でも最高の一冊。人材管理や組織運営など、鉄道業務に携わる者なら必ず目を通すべき貴重な情報と示唆に富んでいる。176ページ。価格＝1.00ドル＝

=リンク機構・弁装置・弁位置調整= フレッド・H・コルヴィン著（『アメリカン・マシニスト』誌副編集長）

技術者や機械工にとって必携の実用的な一冊。弁位置調整に関する難解な問題を明快に解決する。各種弁機構の動作原理とその理論的根拠を分かりやすく解説。異なるタイプのピストン弁とスライド弁の構造と機能を図版付きで詳細に説明。動力部門に携わるすべての鉄道技術者が備えておくべき必携書。機関車用リンク機構、弁動作、スライド弁の調整方法、図表による解析手法、最新の運用技術、ブロックの滑り、スライス弁、ピストン弁、ピストン弁の調整方法、ジョイ・アレン式弁機構、ワルシャート式弁機構、グーチ式弁機構、アルフリー・ハッベル式弁機構など、多岐にわたる内容を収録。全ページ図版付き。価格＝50セント＝

=機関車ボイラーの構造= フランク・A・クラインハンス著

ボイラーの一般的な構造原理を解説した後、機関車ボイラーを工場工程に沿って各部ごとに詳細に解説。使用されるあらゆるタイプのボイラーを取り上げ、その構造詳細、実用的な知見（リベットの寿命、打抜き工具の仕様など）、1日あたりの作業量、
鋼板の曲げ加工やフランジ加工に関する諸データなどを包括的に網羅。最新の機関車ボイラー検査法規と検査官向けの試験問題と解答も収録。工程設計、フランジ加工と鍛造、打抜き加工、せん断加工、鋼板平面加工、一般表、部品仕上げ、曲げ加工、機械部品、リベット接合、ボイラー細部、煙室細部、組立てとコーキング、ボイラー工場用機械設備など、多岐にわたる内容を収録。

新規製作であれ修理作業であれ、ボイラー業務に携わるすべての技術者にとって必携の一冊。メーカー、工場長、主任技術者、ボイラー作業員――どのようなボイラーを扱う場合でも、この書籍には欠かすことのできない豊富な情報が掲載されている。全400ページ以上、大型折り畳み図版5点収録。価格＝3.00ドル＝

=機関車の故障とその対策= ジョージ・L・ファウラー著 改訂版 ウィリアム・W・ウッド（空気ブレーキ指導員） 最新版発行

このポケット版『機関車の故障とその対策』に収められた全内容を一言で説明するのは不可能である。一般的な技術者が遭遇し得るあらゆる故障事例を想像し、さらに予期せぬ故障――これまで考えたこともなかったようなトラブルまで含めれば、それらすべてが最良の修理方法で網羅されている。ワルシャート式機関車弁機構の故障、電気式前照灯のトラブルに加え、空気ブレーキに関する質疑応答も網羅。全312ページ。第8版改訂版。全ページ図版付き。価格＝1.00ドル＝

=機関車問答集= ロバート・グリムショー著

ロバート・グリムショーによる『機関車問答集』の改訂新版は、表紙から裏表紙まですべてが新作。従来の版の2倍のページ数と2倍の図版を収録。現代機関車の構造と運用に関する実践的な情報としてはこれまでにない豊富な内容を収めている。特にワルシャート式機関車弁機構、空気ブレーキ装置、電気式前照灯に関する特別章を新設。

本書は直ちにすべての機関士と火夫、そして試験や昇進を目指すすべての人々に推薦できる。平易な言葉で書かれており、試験官が問うすべての質問に完全かつ詳細に答えるだけでなく、経験の浅い者がベテランに尋ねるであろう質問や、熟練者が「難問」として挙げるような質問まで網羅している。まさに機関車に関する百科事典と言えるもので、数学的な記述は一切なく、理解しやすく、常に最新の内容に更新されている。全4,000問以上の試験問題と解答を収録。825ページ、図版437点、折り畳み図版3点収録。第28版改訂版。価格＝2.50ドル＝

=機関車火夫・機関士向け実践的指導書兼参考図書= チャールズ・F・ロックハート著

機関車に関する全く新しい書籍。あらゆる

エアブレーキ指導員 WM. W. ウッド著

鉄道関係者、そして鉄道技術者を目指す人々のために書かれた本書は、ウェスティングハウス社製E-T機関車ブレーキ装置に関する唯一の包括的な専門書である。エアブレーキ指導員としての豊富な経験を持つ著者によって執筆された本書は、この分野のあらゆる側面を徹底的に網羅している。新型ウェスティングハウス式エンジンおよび炭水車用ブレーキ装置、標準型No. 5ブレーキから改良型No. 6ブレーキに至るまで、詳細な解説がなされている。平易な英語で記述され、カラー図版を豊富に収録しているため、装置全体における圧力の流れを正確に把握できるようになっている。エアブレーキに関する書籍としてこれ以上のものはなく、初心者にも熟練技術者にも等しく有用である。いかなる試験にも万全の準備を整えることができ、あらゆる技術的疑問に明確かつ簡潔に答えてくれる。鉄道技術者や機関助士にとって必須の一冊と言える。

本書にはE-Tブレーキ装置に関する試験問題と解答が収録されている。E-Tブレーキの仕組み、正しい操作方法、故障時の対処法など、No. 5型およびNo. 6型E-Tブレーキ装置に関するあらゆる質問が網羅されており、本書に掲載されていない質問は存在しない。E-Tブレーキ装置を完璧に理解したいのであれば、この書籍を手に入れるべきである。あらゆる細部にわたって解説されており、エアブレーキに関するトラブルや試験問題を容易に解決できるようになるだろう。価格は＝1.50ドル＝である。

~機械工場実習~

=アメリカ式工具製造と交換部品生産技術= J. V. ウッドワース著

理論や実験的手法に偏らず、実用的な内容に特化した本書には、不正確な比率の図版やカタログ用の切り抜きなどは含まれていない。著者自身の豊富な経験から生まれた、工具製造に関する貴重な図面と解説の集大成である。500ページ余りの本書では、工具製造という単一のテーマとそれに関連する事項のみが扱われている。本書に並ぶものはなく、アメリカ式工具製造技術と今日アメリカで実践されている交換部品生産システムに関する完全かつ実践的な専門書である。機械製造業や金属加工業において、生産性、生産能力、部品の相互交換性が要求されるあらゆる現場で使用される各種小型工具、治具、特殊装置の全種類が詳細に記述・図解されている。治具製作の科学は徹底的に論じられており、特にドリル治具、穴あけ加工、プロファイリング加工、フライス加工用治具など、加工対象部品を装置内に正確に位置決め・固定するための装置に重点が置かれている。本書で図示・解説されているすべての工具、治具、装置は、実際にドリルプレス部品、旋盤部品、特許取得機器、タイプライター、電気機器、機械器具、真鍮製品、複合部品、鋳型製品、薄板加工品、ドロップフォージング、宝飾品、時計、メダル、貨幣などの製造に使用されてきたものである。531ページ。価格は＝4.00ドル＝である。

=ヘンリー実用工学百科事典 関連技術編= ジョセフ・G・ホーナー編（A.M.I., M.E.）

この5巻セットは約2,500ページにわたり、図解や断面図を含む数千点の図版を収録している。土木工学と機械工学のあらゆる実践分野を網羅したこの著作には、各分野の著名な専門家が寄稿している。この百科事典は、初心者や独学で技術を習得した実務者、機械技術者、設計者、製図技師、工場監督者、現場責任者、機械工など、あらゆる技術者のニーズに完璧に対応している。本書は進歩を目指すあらゆる技術者にとって成長の糧となるだろう。その範囲は包括的であり、技術的主題の扱いは徹底的かつ実践的で、記述内容は簡潔明瞭、かつ不必要な専門用語や公式は一切含まれていない。各記事は可能な限り簡潔にまとめられているが、主題を合理的かつ明確に説明しており、執筆者たちはそれぞれの専門分野において豊富な実務経験を有している。工学に関するあらゆる知識をこれほど簡潔明瞭に、かつ理解しやすい形で提供している参考図書は他にない。5巻セット、価格は＝25.00ドル＝である。

=現代機械工= ジョン・T・アッシャー著

本書は、平易な解説と本書のために特別に制作された豊富な図版によって、現代の機械工場における最良の実践方法、工具、機器のすべてを明らかにしている。マキシム氏が述べるように、「アメリカの機械工がいかにして世界最高の技術者となったか」を示すものであり、あらゆる記述において、著者が機械工場のあらゆる側面に精通していることが随所に感じられる。
技術用語や形式ばった表現は一切用いていない。各記事は可能な限り簡潔にまとめられているが、それでいて主題を合理的かつ明確に、かつ具体的に説明しており、執筆者たちはそれぞれ専門分野で豊富な実務経験を有している。工学に関するあらゆる必要な情報を、これほど簡潔で明快、かつ要領よくまとめた著作は他に類を見ない。全5巻セット、価格＝25ドル＝

=現代機械技術者のための手引き= ジョン・T・アッシャー著

本書は、平易な解説と特別に制作された豊富な図版によって、現代の機械工場における最良の実践方法、最先端の工具・機器、そして最高水準の効率性を実現する技術を余すところなく紹介している。マキシム氏が述べるように、「アメリカの機械技術者がいかにして世界最高の技術者となったか」、その道筋を明示している。著者が工場現場での日常的な作業の細部に至るまで精通していることをあらゆる箇所から感じ取ることができ、金属の成形や仕上げに携わるあらゆる実務者にとって間違いなく有益な一冊となるだろう。

本書には実験的あるいは空想的な内容は一切含まれておらず、すべての技術が実際に使用され良好な成果を上げている。工場作業の多様な手法を体系的にまとめた本書は、工場長から現場作業員に至るまで、多くの技術者に新たな発想をもたらす様々な特殊工具や機器を紹介している。機械技術者の蔵書として必ず備えておくべき貴重な一冊であり、穴あけ加工、フライス加工、旋盤加工、平面加工など、あらゆる作業において新たな課題に取り組む際には必ず参照すべきものである。第5版、320ページ、250点の図版収録。価格＝2.50ドル＝

=ヒコック氏の2冊の著作が網羅する機械運動の全領域=

_我々はガードナー・D・ヒコックによる2冊の著作を出版している。これらの書籍は、過去に既に考案されたものを「再発明」することを防ぎ、従来思いつかなかった新たな手法を提案するものである_
多くの技術者が、ある機械的な問題について時間と費用をかけて熟考した末に、実はその問題が他者によってはるか以前に解決され実用化されていたことを知るという経験をしている。既に達成されたことを実現しようと費やした時間と費用は、すべて「無駄」となってしまうのだ。これら2冊の書籍は、既知のあらゆる機械運動と実用的な機器を網羅している。もしあなたが求めるものが発明済みであれば、それらの書籍に図示されている。もし未発明であれば、あなたの目的に最も近い類似技術や機器、あるいはあなたのケースに適用可能な動作原理や装置、あるいはそこから発展させるべき鍵となる概念を見つけることができるだろう。これまで出版されたどの書籍よりも、発明家、製図技術者、あるいは実践的な機械技術者にとって真に価値ある書籍は、以下に紹介する2冊の著作に他ならない。_

=機械運動・動力・特殊装置= ガードナー・D・ヒコック著
本書は、様々な機械運動と機器を収録した1,890点の図版と適切な解説文からなるコレクションであり、発明家、製図技術者、そして機械工学に関心を持つすべての読者にとって極めて価値のある一冊となっている。内容は18の章に分類されており、以下の主題別に整理されている：機械動力；動力伝達；動力測定；蒸気動力；空気動力機器；電気動力とその構造；航行と道路；歯車装置；運動と機器；運動制御；時計機構；鉱業；製粉所・工場用機器；構造と装置；製図用機器；その他の特殊機器など。第15版、400オクターヴォ判ページ。価格＝3.00ドル＝

=機械機器・機械運動・斬新な構造の新機軸= ガードナー・D・ヒコック著

これは機械運動に関する先行著作を補完する続編である。第1巻がより基礎的な内容であるのに対し、本書では様々な機械分野で見られる多様な運動の組み合わせや機械装置・機器の多くの事例を図版と解説文で紹介しており、各装置については動作原理と操作方法を解説した線画とともに掲載されている。記述・図示されている膨大な数の機器の中から、特に言及すべきものとして、コンベヤ・エレベータ、ポニー式ブレーキ、温度計、各種ボイラー、太陽熱機関、石油燃料燃焼装置、凝縮器、蒸発器、コルリス式その他のバルブギア、ガバナー、ガスエンジン、各種水力モーター、飛行船、モーター・発電機、自動車・モーター自転車、鉄道用信号機、車両連結装置、リンク機構と歯車運動、ボールベアリング、重砲用後座ブロック機構、そして同等の重要性を持つその他多数の機器が挙げられる。特別に制作された1,000点の図版収録。第4版、396オクターヴォ判ページ。
価格＝3.00ドル＝

=機械工場用工具と作業技術= W・H・ヴァンダーヴォールト著

555ページ、673点の図版を収録した本書は、手工具と工作機械の構造・操作・取り扱い方法を詳細に解説している。やすりがけ、部品の合わせ加工、表面仕上げに関する章をはじめ、ドリル・リーマ・タップ・ダイス、旋盤とその工具、平削り盤・形削り盤とその工具、フライス盤とその切削工具、歯車切削用工具と歯車加工、穴あけ加工機とその作業、研削盤とその加工、焼入れ・焼戻し処理、歯車装置・ベルト伝動装置・動力伝達機器、実用的なデータと表類などを収録。第6版。価格＝3.00ドル＝

=機械工場用算術= コルヴィン＝チェニー著

これは日常業務で必要となる数学の実用的な解説書である。以下の内容について平易に解説している：図形の面積の求め方、球体・球面の表面積または体積の計算方法、便利な計算手法、複合歯車機構、ねじ山の切削方法、

あらゆる旋盤でのタップ穴加工、ドリルの回転速度、タップ・研磨砥石・研削砥石・フライス切削工具などの各種工具、メートル法の解説と換算表、金属の特性、ボルト・ナットの強度、インチの十進換算値など。あらゆる機械工場で必要な計算事項と1,001項目に及ぶ内容を収録しており、これらの知識は本書の価格以上の価値があると言える。上司への問い合わせの手間を省くことができるからだ。第6版。131ページ。価格＝50セント＝

=現代機械工場の設計、設備、管理= オスカー・E・ペリゴー著

現代の工場施設や製造プラントについて、用地に草が生える段階から完成品の出荷に至るまでの全工程を解説した唯一の専門書である。現代的な工場建物の建設、老朽化した工場の建て替え・再編成、あるいは現代的な工場管理手法の導入を検討している人々にとって必携の一冊である。実務に精通した著者が実務家のために執筆・図解した、同種の書籍としては最も包括的な内容を誇る。改訂第2版。大型クォート判384ページ。オリジナルの図版および特別に作成された図版219点収録。改訂増補第2版。価格＝5.00ドル＝

=現代フライス盤：その設計、構造、操作方法= ジョセフ・G・ホーナー著

本書はフライス盤とその加工方法を、簡潔明瞭かつ説得力のある表現で解説し、その主題を極めて明確かつ完全に図解している。最新の機械技術者、学生、あるいは機械工学者にとって、本書に含まれる貴重な情報は欠かすことのできないものである。本著はこの種の初期機械だけでなく、それらが今日の優れた機械へと徐々に発展してきた過程を詳述し、著名なメーカーが製造する各種タイプ・形状・特殊機能の設計と構造について解説している。

アメリカ国内外のメーカーによる製品を網羅。304ページ、300点の図版収録。ハードカバー。価格＝4.00ドル＝

=『工場の困りごと』= ロバート・グリムショー著

400ページ、222点の図版を収録した本書は、他のどの機械工場実務書とも異なる独自の内容を持つ。従来のスタイルから脱却し、著者は一般的な工場作業の慣行を避け、通常よりも優れた方法で、より低コストかつ迅速に作業を行う特別な手法に絞って解説している。その結果、世界の先進的な工場施設で採用されている先進的な手法を読者が活用できるようになっている。本書は経営者に対して大幅なコスト削減が可能な箇所を示し、製品品質の向上方法を提示する。従業員にとっては、適切に活用すれば昇進を早めることのできる示唆に富む内容となっている。いかなる工場も本書を欠くことはできない。貴重な知見と実践的な提案が満載されており、見習い工から経営者まで、あらゆる立場の人々にとって有益である。あらゆる年齢の機械技術者が本書の内容を学ぶべきである。第5版。価格＝2.50ドル＝

=ねじとねじ切り加工= コルヴィン＆ステイベル共著

本書は、二重ねじ・三重ねじ、内ねじ、噛み込みねじ、ホブの使用法など、ねじ切り加工に関する多くの謎を解明している。実用的なヒントを多数収録し、複数の表も掲載。第3版。価格＝25セント＝

~手動訓練~

=手動訓練の経済性= ルイ・ルイリオン著

手動訓練に関心を持つすべての人々が必要とする情報を、建物・設備・教材に関して正確に提供する唯一の専門書である。幼稚園から高等普通学校まで、あらゆる教育段階に必要な教材を明示し、手動訓練作業で使用されるすべての物品の明細リストとその適正価格を提示する。さらに、教材の購入先なども紹介している。174ページ、完全図解。改訂第2版。価格＝1.50ドル＝

~船舶工学~

=造船技師・造船工のための公式・規則・表集、および船舶技師・測量士のための実用参考書= クレメント・マクロウ＆ロイド・ウールラード共著

この最も包括的な専門書の第11版改訂増補版がこのほど刊行された。船舶建造業界に携わるすべての人々にとって絶対に不可欠な一冊であり、通常必要とされるあらゆるデータと公式をコンパクトな形態に凝縮している。本書は最新の内容に更新されており、航空工学に関する章を含むなど、多岐にわたる分野を網羅している。750ページ、ソフトカバー。価格＝5.00ドル（ネット価格）＝

=船舶用エンジンとボイラー：その設計と構造= ドクター・G・バウアー、レスリー・S・ロバートソン、S・ブライアン・ドンキン共著

バウアー博士の言葉によれば、本書の起源は、船舶用エンジンとボイラーの設計に用いられる理論的・実践的な規則を体系化した簡潔な専門書が長らく必要とされていたことにある。このような著作の必要性は、船舶の建造・運用に携わるほとんどの技術者によって認識されていた。

『船舶用機関とボイラー：設計と構造』 ゲーリー・バウアー博士、レスリー・S・ロバートソン、S・ブライアン・ドンキン共著
【本書の特徴】
バウアー博士が述べるように、本書は船舶用機関とボイラーの設計に用いられる理論的・実践的な諸規則を簡潔にまとめた文献の必要性に応えるものである。この種の著作の必要性は、若手技術者だけでなく経験豊富な技術者の間でも長らく認識されていた。原書が有名なシュテッティン・ヴァルカン工場の主任技師によって執筆されているという事実自体が、本書があらゆる面で最新の知見を網羅し、最高水準の船舶用機関とボイラーの設計・建造に必要な情報を完全に収録していることの証左である。近年シュテッティン工場で建造された高速ドイツ客船に搭載されたバウアー博士設計の動力装置は、現代船舶工学における最良の実践例と言える。本書は明快な記述、体系的な構成、理論的な正確性を兼ね備えており、図面・表・統計資料の質にも一切の妥協がない。図版には実際の設計図から精密に再現したものに加え、完成した機関やボイラーの高品質な写真も収録されている。全744ページ、図版550点収録。ソフトカバー、定価＝9.00ドル（税別）
【鉱業分野】

=鉱床論：探鉱者向けの補足章付き= J・P・ジョンソン著
【本書の内容】
本書は南アフリカで現在知られている各種鉱床について簡潔にまとめたものである。同時に、探鉱者向けの実践的なガイドとしても設計されている。理解に必要なのは地質学の基礎知識と多少の鉱業経験のみである。これらの条件を満たせば、金属鉱物の鉱床探索において大いに役立ち、特に単純な鉱石に関しては、発見した鉱床の可能性をある程度判断できるようになるだろう。図版収録。ソフトカバー、定価＝2.00ドル

=実践的石炭鉱業= T・H・コッキン著
【本書の特徴】
428ページ、213点の図版を収録した重要な著作で、石炭鉱業の基本原理に関する一般的な知識だけでなく、関連分野についても深い理解を直感的に得られるよう構成されている。
【本書は各章とも最新の知見に基づいており、炭鉱技師、地質学者、鉱山経営者、監督者、現場責任者など、この産業に関心を持つすべての関係者が手元に置くべき一冊である。第3版。ソフトカバー、定価＝2.50ドル】

=鉱業における物理学と化学= T・H・バイロム著
【本書の目的】
鉱業関連の試験準備や炭鉱経営者資格認定を目指すすべての人々を対象とした実践的な教科書である。著者の目的は、学生が研究を進める上で有用な権威あるデータを明確かつ分かりやすく提示し、最大限の学習支援を提供することにある。同種の書籍としては唯一の存在であり、収録されている情報は鉱業を学ぶ学生、鉱業技術者、炭鉱経営者、その他現代の鉱業問題に関心を持つすべての人々にとって、極めて実用的な価値を持つ。全160ページ、図版収録。定価＝2.00ドル

~型紙製作~
=実践的型紙製作技術= F・W・バローズ著
【本書の内容】
現在第2版が刊行されている本書は、型紙製作に関する包括的かつ実践的な専門書である。木材と金属の両方における型紙製作技術を詳細に解説し、石膏ボードの工業的使用法についても明確な指示を与えている。型紙製作者が使用する材料について具体的かつ詳細な記述を行い、作業台用工具からより高度な工作機械に至るまでを網羅。旋盤、丸鋸、帯鋸に関する章も設けられている。各事例について豊富な図版とともに詳細な解説を付しており、その多様な内容はあらゆる型紙製作者、特にこの分野のより高度な技術を学ぼうとする若手技術者にとって大いに興味を引く内容となっている。

【第2版では、長年この厳しい職業に従事してきた者にとっても新たな知見が数多く含まれている】
モールディングマシン用に最適化された型紙設計の記述においては、鋳造品の迅速かつ経済的な生産を長年妨げてきた多くの技術的課題が解決されている。この新しい重要な分野についても多くのページが割かれている。ストリッププレート加工、スツールプレート加工、より安価な振動板加工（ラッピングプレート加工）などについても詳細に解説されている。

【日常的な型紙コスト削減のための簡潔なルールに加え、全分野に適用可能な完全な原価管理体系、作業のあらゆる段階に適用可能な詳細なマーキング方法、型紙の名称、固有識別番号、製作日、使用材料、製作個数とコアボックスの数、型紙保管庫内の位置など、すべてを最も完全なカード記録に凝縮し、相互参照索引を付している。本書の最後には、この分野における独創的で実践的な方法が提示されている】
この書籍は約350ページ、170点の図版を収録しており、価格は2ドルである。

~香水・化粧品~

=香水と化粧品：その調製と製造法= G. W. アスキンソン（調香師）著
香水師および化粧品製造業者にとって有用と考えられるあらゆる情報を網羅した包括的な専門書である。ハンカチ用香水、嗅ぎタバコ、サシェ、燻蒸用タブレットの製造方法をはじめ、皮膚・口腔・毛髪のケア製品、化粧品、染毛剤、その他の化粧用品の調製方法を詳細に解説。さらに芳香物質について、その性質、純度試験方法、健全な製造法を詳述し、合成製品に関する章と使用処方も収録している。専門家だけでなく一般読者にも有用な、薬剤師や香水製造業者のみならず、広く一般の需要に応える一冊である。主な内容は以下の通り：

1. 香水史
2. 芳香物質一般について
3. 植物界に由来する香り
4. 香水製造に用いられる芳香性植物物質
5. 香水製造に用いられる動物性物質
6. 香水製造に用いられる化学製品
7. 香りの抽出法
8. 芳香物質の特異的特性
9. 精油の偽装とその識別方法
10. 合成製品
11. 芳香化学物質の物性表
12. 香水製造に用いられる精油・抽出物
13. 最も重要な精油・抽出物の調製方法
14. 香水製造の分類
15. ハンカチ用香水の製造法
16. ハンカチ用香水の処方
17. アンモニア系および酸性香水
18. ドライ香水
19. ドライ香水の処方
20. 燻蒸用香水
21. 香水の殺菌・治療効果
22. 香りの分類
23. 特殊な香水製品について
24. 衛生学と化粧品としての香水
25. 皮膚ケア製品の調製
26. カゼインの製造法
27. エマルジョンの処方
28. クリームの処方
29. ペースト・野菜ミルクの処方
30. 毛髪用調製物
31. 毛髪用トニック・修復剤の処方
32. ポマードとヘアオイル
33. ポマードとヘアオイルの製造処方
34. 染毛剤と脱毛剤
35. ワックスポマード・バンダリン・ブリリアンチン
36. 皮膚用化粧品とフェイスローション
37. 爪用調製物
38. 水軟化剤と入浴剤
39. 口腔ケア製品
40. 香水製造に使用される着色料
41. 化粧用具について
    第4版、大幅に内容を拡充し最新の知見を反映。約400ページ、図版入り。価格は5ドル。

この書籍についての評価：
「香水学に関する書籍の中で、これまでで最も満足のいく作品である」
「実用的で優れた処方が掲載されており、読者の技術レベルでも容易に再現できる内容である」
「自信を持って推薦できる一冊であり、たとえその実用処方の1%しか使用しなかったとしても、購入価格に見合う価値があり、それ以上の利益を得られるだろう。この情報はあらゆる利用者にとって有益である」―『製薬記録』誌

~配管技術~

=配管工のための機械製図= R. M. スターバック著
配管業に携わるあらゆる職種の人々にとって、現代の多様な用途に対応した機械製図の簡潔かつ包括的な実践的解説書である。製図の知識は、配管工が作業の見積もりや顧客・作業員への説明を行う上で極めて有用であり、作業員が現在の立場を超えてより責任ある立場に昇進するためにも計り知れない価値がある。収録されている章は以下の通り：

1. 配管工にとっての製図知識の有用性、必要な道具とその使用方法、機械製図で必要とされる一般的な図面
2. 配管構造の表現における透視図法と機械製図の比較
3. 配管図面における正しい方法と誤った方法、平面図と立面図の解説
4. 床・地下室の平面図と立面図、縮尺図面、三角形の使用方法
5. 三角形の使用方法、継手・トラップなどの図面作成
6. 配管の立面図と継手の図面作成
7. 配管立面図の図面作成手順
8. 配管器具の図面作成；縮尺図面
9. 器具と継手の図面
10. 図面へのインク入れ
11. 図面の陰影付け
12. 図面の陰影付け
13. 断面図；ねじ山の図面作成
14. 建築家の設計図からの配管立面図
15. 配管システムの個別部分の立面図
16. 建築家の設計図からの立面図
17. 詳細配管接続図の作成
18. 建築家の設計図と配管
    本書は配管工事における最高水準の技術を体系化したものである。アメリカ合衆国政府はキューバ、プエルトリコ、フィリピンにおける衛生事業において、また米国およびカナダの主要な衛生委員会においても、本書を参照図書として採用・活用してきた。 本書にはあらゆる種類の設備機器とその接続方法、寸法、動作データが網羅されている。熟練配管工が顧客への説明や工事計算を行う際に大いに役立つ内容となっている。また、機械工や学生が最も先進的な配管技術を迅速に習得できるよう配慮されている。配管工事の見積もりに関する実践的なアドバイスも随所に盛り込まれている。本書は一言で言えば、最新かつ最良の配管技術の集大成であり、建築設計に携わる者、衛生工学者、配管工など、この重要な建築要素について常に最新の知識を維持したいすべての専門家が手元に置くべき一冊である。以下の章で構成され、各章には見開きページの図版を掲載：キッチンシンク、洗濯用浴槽、野菜洗い用シンク；トイレ、パントリーシンク、大理石製シンクの仕様；浴槽、フットバス、シッツバス、シャワーバス；水洗トイレ、トイレの換気システム；低床式水洗トイレ、フラッシュバルブ式水洗トイレ、トイレ用レンジ；汚物受けシンク、小便器、ビデ；ホテル・レストラン用シンク、グリーストラップ；冷蔵庫、廃棄物処理システム、洗濯排水、冷蔵庫用排水管、バーシンク、ソーダファウンテン用シンク；馬小屋、
    耐寒仕様の水洗トイレ；Sトラップの接続方法と換気システム；ドラムトラップの接続方法；汚水管の接続方法；汚水管の支持方法；主トラップと外気取入口；床排水口と地下排水口、地下排水システム；トイレと床排水口の接続；局所換気システム；浴室用接続方法；浴室用接続方法（続き）；不適切な施工事例；試験準備完了状態の配管工事；配管システムの試験方法；連続換気システムの方式；2階建て建築物向け連続換気システム；3階以上の建物で2系統の設備機器を設置する場合の連続換気システム；水洗トイレの連続換気システム；コテージ住宅向け配管工事；地下配管の施工方法；住宅向け配管工事、特殊継手の使用法；2階建て住宅向け配管工事；集合住宅向け配管工事、二戸一住宅向け配管工事；オフィスビル向け配管工事；公衆トイレ向け配管工事；公衆トイレ向け配管工事（続き）；入浴施設向け配管工事；配管工事
    エンジンルーム・工場向け配管工事、学校・工場等における自動洗浄システム；洗浄バルブの使用方法；公衆トイレ用小便器；ダーラム式システム、電解による配管腐食；鉛を使用しない施工方法；自動汚水揚水システム；自動排水ピット；農村地域向け配管工事；浄化槽の施工方法；浄化槽と自動汚水サイフォンシステム；田舎の住宅向け上水道；電気による水道本管と給水栓の凍結防止；二重ボイラー；大規模建築物向け温水供給システム；温水タンクの自動制御システム；配管工事見積もりに関する実践的アドバイス。407ページのオクターヴォ判、57点の見開きページ版画による完全図解。第3版改訂増補版、最新版。価格＝4.00ドル＝
    =標準実用配管技術= R. M. スターバック著 全450ページに及ぶ実践的な総合解説書で、現代配管技術のあらゆる分野を網羅している。特に温水供給・循環システムとレンジボイラー工事については、非常に詳細かつ実用的な解説が割かれている。30章構成で、配管工事に関するあらゆる側面を網羅しており、熟練配管工、見習い配管工、初心者にとって必携の一冊となっている。以下の章を収録：配管工用工具；ハンダ付けの拭き取り方法；接合部の拭き取り技術と使用法；鉛作業；トラップ；トラップのサイフォン作用；換気システム；連続換気システム；家屋の排水管と下水道接続；家屋の排水システム；汚水管の敷設；主トラップと外気取入口；床排水口、庭排水口、地下排水口、雨水排水口など；設備機器からの排水；水洗トイレ；換気システム；改良型配管接続方法；住宅向け配管工事；ホテル・学校・工場・厩舎等向け配管工事；現代農村地域向け配管技術；下水と上水道の濾過システム；温水・冷水供給；レンジボイラー；循環システム；循環用配管；レンジボイラーに関する諸問題；大規模建築物向け温水供給；水の揚水とその利用方法；
    =温水ボイラーの多重接続方式；供給システムによる放射暖房；配管工向け理論解説；配管工用図面集＝
    347点の精密な図版を収録。価格＝3.00ドル＝

~レシピ集~

=ヘンレー『20世紀レシピ・公式・工程集』=
ガードナー・D・ヒスコックス編集

科学・化学・技術・実用分野から厳選された1万件以上の公式・レシピ・工程を収録した、最も価値ある技術化学公式集。
これまでに出版された公式集の中で最も包括的な一冊であり、日常生活で役立つ貴重な製品の製造法を数千種類にわたって紹介。実用的なヒントや裏技、秘密の工程なども掲載。あらゆる有用技術を網羅し、数千通りの金儲けの方法を提供。あらゆる人が手元に置きたい必携の書である。
対象分野を現代的な視点で網羅しており、芸術・産業分野における最新の公式と、長年の経験が証明した永久保存に値する工程を忠実に収録。この貴重な著作に含まれる全ての主題について限られた数を紹介するだけでも困難である。本書には科学的な趣味人や、芸術・工芸・製造業で使用される多様な工程に関する知識を得ようとする人々にとって、計り知れないほど興味深く実用的な内容が収められていることを保証しよう。小規模・大規模製造業者向けの参考図書として、また知的探求者が工程を実施するために必要な情報を提供するものとして、冶金学者、写真家、調香師、画家、接着剤・ペースト・セメント・粘液質製品の製造業者、合金調合者、
料理人、医師、薬剤師、電気技師、醸造業者、技術者、鋳物職人、機械工、陶芸家、皮革業者、菓子職人、足病医、マニキュアリスト、化学雑貨・化粧用品製造業者、染色業者、電気メッキ業者、琺瑯職人、帽子職人、インク製造業者、眼鏡技師、農家、酪農家、製紙業者、木材・金属加工業者、雑貨商・石鹸製造業者、獣医外科医、一般技術者など、あらゆる分野の専門家にとって極めて貴重な資料となる。
情報の宝庫であり、あらゆる面で最新の内容を保持。あらゆる有用技術を網羅した本書は、あらゆる人にとって価値ある一冊となるだろう。各家庭に一冊、各事務所・工場・店舗・公共・民間事業のあらゆる場所に一冊ずつ備えるべきである。800ページ。価格＝3.00ドル＝

本書についての評価：

「『20世紀レシピ・公式・工程集』を確かに受け取りました。これを所有できることを嬉しく思います。もし買い替える必要が生じたとしても、金銭では代えがたいものです。私がこれまで見た同種の書籍の中で最高の一冊です」（M. E. トラクス、ウィスコンシン州スパルタ）

「この本には、一冊の価格の数倍の価値がある単一の公式を見つけられない人はいないだろう」―『商人記録・ショーウィンドウ』誌

「約1年前に『ヘンレー『20世紀レシピ・公式・工程集』』を購入しましたが、これはまさに『金にも匹敵する』価値がある」―W. H. マレー、バーモント州ベニントン

「世界で最も有用な書籍の一つ」

「少し前に貴社の『20世紀公式集』の一冊を入手し、それ以来それで生計を立てています。夫の死後、幼い子供2人を抱えて一人で生活しており、懸命に子供たちを養っています。本書の指示に従って作成した化粧用品を購入してくれる顧客がいますが、その全てが素晴らしい品質でした」―オハイオ州ウェストトレド在住 J. H. マッケイン夫人

~ゴム~

=ゴム製ハンドスタンプと天然ゴムの加工技術= T. オコナー・スローン著

本書は、インドゴム製造のあらゆる分野を始めるにあたって理解すべき要点を、簡潔かつ分かりやすく解説している。各種ゴム製ハンドスタンプの製作方法、小型ゴム製品、米国政府規格配合物、日付印スタンプの作成、シートゴムの加工、玩具用風船、インドゴム溶液・接着剤・黒色塗料・再生処理・ニス・ゴム靴の手入れ方法など、あらゆる工程を平易で分かりやすい説明形式で掲載。ゴムタイヤの製造と加硫に関する章、外科手術におけるゴムの用途に関する章も収録。さらに、インドゴムの発見・収集・製造過程についての簡潔な解説も含まれている。

第3版改訂増補版 175ページ
図版入り =1.00ドル=

~鋸~

=鋸の刃研ぎと管理技術= ロバート・グリムショー著

バンドソーの刃研ぎ、接着、圧入、ハンマー加工、丸鋸の速度調整、作業方法、運転動力などに関する実践的なハンドブック。鋸の管理責任者や自分で刃研ぎを行う技術者にとって便利な一冊で、あらゆる種類の鋸歯の適切な形状と刃先間隔について解説するとともに、接着・調整・刃研ぎに関する多くの実用的なヒントと規則を掲載。あらゆる用途の鋸を使用する人々にとって実用的な補助書となっている。各種鋸の適切な形状・刃先間隔・歯数・サイズに関する完全な表も収録。第3版改訂増補版。図版入り。価格 =1.00ドル=

~蒸気機関工学~

=アメリカ式定置機関工学= W. E. クレーン著

本書はボイラー室から始まり、発電所全体の設備を網羅している。エンジン・ボイラーおよび関連機器に関する日常的な作業について、専門的な知識や数学的知識を必要としない平易な言葉で解説している。数式はすべて単純な形式で記載されており、基本的な算術が理解できれば誰でも容易に理解できるようになっている。著者は本書を最も実用的な実用書として完成させ、長年の経験に基づく知見を盛り込み、エンジンルームや発電所に関するあらゆる事項を網羅した。読者は一つの疑問も残されることなく、各種条件下での期待される結果の見方、最良の結果を得る方法、「停止」や「修理」を防ぐ方法など、発電所管理に必要なあらゆる事項を明確に理解できる。実務者にも十分理解できる平易さでありながら、この分野の専門家にとっても価値ある内容となっている。
目次の一部：ボイラー室、ボイラーの清掃・火入れ・給炭、ポンプの点検・修理、煙突の寸法と費用、配管、石工作業、基礎工事、セメントの試験、杭打ち、低速・高速エンジン、バルブ、バルブ調整、コーリス式エンジンのバルブ調整（単・複偏心式）、空気ポンプと凝縮器、各種凝縮器の種類、必要な水量、整列作業、ポンド単位、クロスヘッドやクランクにおけるピンの直角不良、技術者用工具、ピストンとピストンリング、軸受用金属、硬化銅、シリンダージャケットからの滴下パイプ、ベルトの製造方法と手入れ、潤滑油、グリース、潤滑剤の試験方法、蒸気表を含む規則と表、円弧の面積、平方根と立方根、立方体の面積と立方根、円の面積と円周。その他の解説項目：煉瓦工事、爆発事故、ポンプ、ポンプバルブ、加熱器・経済器、安全弁、ラップ・リード・クリアランス。免許試験用の完全な問題集も収録。第3版。345ページ、図版入り。価格 =2.00ドル=

=機関助手のための教理問答= ロバート・グリムショー著

定置機関技術者向けの実践的な解説書で、アメリカ合衆国で使用されている主要な蒸気機関の設置・調整・運転方法を説明している。各種特殊エンジンや著名なエンジンの主要特徴について詳述：テンパーカットオフ方式、輸送・受入基礎、設置・始動方法、バルブ調整、保守・使用方法、緊急時対応、特殊エンジンの設置・調整など。

本書で提示される質問は明確で要点を押さえており、回答は誰にでも容易に理解できる平易な言葉で記されている。記載されているすべての指示は完全かつ最新のもので、専門用語や数学的公式を一切用いない平易な表現で書かれている。携帯に便利なサイズで、明瞭かつ適切に印刷され、美しく装丁され、豊富な図版を収録している。

若手技術者、特に資格認定試験の準備をしている者にとって本書は大きな価値があり、一般の技術者にとっても、この種の内容としては他では得られないほど実用的で有用な情報が豊富に含まれている。387ページ。第7版。価格 =2.00ドル=

=理論と実践による現代蒸気工学= ガードナー・D・ヒックス著

これは定置機関技術者と機関助士向けに発行された完全かつ実践的な著作で、ボイラー・エンジン・ポンプ・過熱蒸気・冷凍機・発電機・モーター・エレベーター・空気圧縮機など、現代の技術者が熟知すべきあらゆる分野の管理と運用を扱っている。試験委員会から出題される可能性が高い蒸気工学と電気工学に関する約200の質問と解答も収録されている。
章立て内容：歴史的観点：蒸気とその特性、蒸気発生装置、ボイラーの種類、煙突とその機能、給水の熱効率、蒸気ポンプとその機能、スケール付着とその影響、過熱蒸気以上の蒸気に関する事項
...（以下、原文のまま）

=現代蒸気工学の理論と実践= ガードナー・D・ヒコック著

本書は定置式機関技術者および機関士向けに完全かつ実践的に編纂された著作である。ボイラー、機関、ポンプ、過熱蒸気、冷凍機、発電機、電動機、エレベーター、空気圧縮機など、現代の技術者が熟知すべきあらゆる分野を網羅している。試験委員会から出題される可能性の高い蒸気工学・電気工学に関する約200の設問とその解答例を収録している。

収録章題：歴史的観点から見た蒸気とその特性／蒸気発生装置／各種ボイラーの種類／煙突とその機能／給水の熱効率／蒸気ポンプとその作用／スケール付着とその影響／大気圧を超える蒸気／ノズルからの蒸気流量／過熱蒸気とその用途／蒸気の断熱膨張／指示計とその機能／蒸気機関の設計比率／スライドバルブ機関とバルブ動作／コーリス式機関とそのバルブ機構／複合機関とその理論／三重膨張・多重膨張機関／蒸気タービン／冷凍技術／エレベーターとその管理／動力コスト／蒸気機関の故障／電気動力と発電所設備。487ページ、405点の図版収録。第3版。価格＝3.00ドル＝

=蒸気機関問答集= ロバート・グリムショー著

本書は413ページに及ぶ独自の構成を持つ問答集であるだけでなく、蒸気機関の運転・管理に関するあらゆる問題について、公式と解答例を体系的に収録している。各種バルブとその機構の動作原理を図解で解説。進歩を目指す技術者・機関士が必ず参照すべき34の必須表を収録しており、
この分野の専門家としての実力を身につけたいと志す者にとって極めて有用な教本である。著名な技術者たちからも高く評価されており、初心者向けの教育書としてだけでなく、技術者必携の参考書としても推奨されている。あらゆる詳細事項を網羅した完全な索引を備えており、蒸気機関に関するあらゆる重要設問とその解答がこの貴重な一冊に集約されている。第16版。価格＝2.00ドル＝

=蒸気機関技術者のための算術= コルヴィン＝チェニー著

蒸気機関技術者向けの実用的なポケットブック。機関室での各種計算問題の解き方とその「理由」を解説。機関・ボイラーの馬力算出方法、ボイラー面積の計算方法、各種面積・円周表、蒸気表、工学用語辞典を収録。発電所関連のあらゆる計算における細かな注意点を網羅。熱単位、絶対零度、断熱膨張、機関の負荷、安全係数など、
多岐にわたる重要事項を平易かつ簡潔に解説している（最も難解な計算方法ではなく、最も理解しやすい方法を採用）。第2版。価格＝50セント＝

=機関試験とボイラー効率= J・ブケッティ著

本書は蒸気機関、タービン、爆発式モーターの出力試験方法を詳細に記述・図解したものである。蒸気の特性と燃料の蒸発能力、燃料の燃焼特性と煙道ドラフト、計算式の解説または実用的な計算方法を収録。255ページ、179点の図版。価格＝3.00ドル＝

=馬力換算表=

いかなる定置式機関の馬力も、計算なしで即座に確認できる。シリンダー径・ストローク、蒸気圧力、切離点、回転数、復水式・非復水式の区別を問わず、すべて網羅。操作が簡単で正確、かつ時間と計算作業を大幅に節約できる。特に技術者や設計者にとって極めて有用。価格＝50セント＝

~蒸気暖房と換気~
=実用蒸気・温水暖房・換気技術= A・G・キング著

本書は当該分野において現在最も標準的かつ最新の著作であり、蒸気・温水暖房・換気業務に携わるすべての者向けに作成されたものである。独創的で網羅的な内容を持ち、暖房工事の受注方法、暖房・換気設備の設置方法、最適な業務手法、さらに現場で役立つ「業界のコツ」まで解説している。放射熱の推定やコスト計算のための規則・データ、蒸気・温水・真空・蒸気・真空蒸気暖房の主要システム、最新の温水循環システム、換気技術とファン・ブロワー式暖房・換気システムに関する章を収録。
以下の章構成：I. 序論 II. 熱 III. 人工暖房装置の進化 IV. ボイラーの表面面積と設定 V. 煙道排気管 VI. 配管と継手 VII. 各種バルブ VIII. 放射面の形状 IX. 放射面の配置 X. 放射熱の推定 XI. 蒸気暖房装置 XII. 排気蒸気暖房 XIII. 温水暖房 XIV. 温水高圧システム XV. 温水機器 XVI. 温室暖房 XVII. 真空蒸気・真空排気暖房 XVIII. その他の暖房方式 XIX. ラジエーターと配管の接続 XX. 換気 XXI. 機械式換気と高温送風暖房 XXII. 蒸気機器 XXIII. 地域暖房 XXIV. 配管・ボイラーの被覆 XXV. 温度調節と熱制御 XXVI. 業務手法 XXVII. その他 XXVIII. 規則・表・有用な情報。367ページ、300点の詳細図版収録。第2版（改訂版）。価格＝3.00ドル＝

=蒸気・温水・蒸気・真空暖房技術に関する直接的な質問への簡潔な500の回答= アルフレッド・G・キング著

本書は印刷完了直後のもので、質問と回答形式で構成されている。経験の浅い若手設備工のための指導書兼教科書として、またすべての設備工向けの参考図書として作成された。本書は「どのように」行うかだけでなく、「なぜ」そうするのかについても解説している。この種の著作はこれまで出版されたことがない。この種の各方式・システムに関するあらゆる質問に回答しており、専門学校や蒸気設備工協会における教科書・参考書として、また試験問題としても使用可能である。規則、データ、表、記述方法に加え、各種暖房方式に携わる実務者が日常的に活用できる詳細な情報を豊富に収録している。試験準備を行う者にとって貴重な資料である。現代の蒸気・温水・蒸気・真空暖房に関するあらゆる質問に完全に対応している。
収録内容：熱の理論と法則 暖房方式 煙突と排気管 暖房用ボイラー ボイラーの調整と設定 放射熱 蒸気暖房 蒸気暖房用ボイラー・ラジエーター・配管の接続 温水暖房 温水暖房の二管重力方式 温水暖房の回路方式 温水暖房の天井方式 重力式温水暖房システム用ボイラー・ラジエーター・配管の接続 加速式温水暖房 膨張タンク接続 家庭用温水暖房 バルブと空気抜き弁 真空蒸気・真空排気暖房 機械式真空暖房システム 非機械式真空システム 蒸気システム 大気圧式・調圧式システム 温室暖房 情報・規則・表。200ページ、127点の図版収録。オクターヴォ判。布装。価格＝1.50ドル＝

~STEEL~

=鋼材の選定・焼鈍・焼入れ・焼戻し= E・R・マーカム著
本著は以前『アメリカ鋼材加工技術者』として知られていたが、新版改訂版の刊行に伴い、より適切なタイトルに変更された。あらゆる種類の鋼材の焼入れ・焼戻し・焼鈍に関する標準的な専門書である。本書では、地球上のあらゆる用途に用いる鋼材の選定方法と加工方法について解説している。特定の工具クラスの焼入れ方法だけを説明し、他の種類の工具の処理を読者の想像と判断に委ねるようなことはせず、タップ、リーマー、単なるドライバーに至るまで、あらゆる工具の細部にわたる丁寧な指示を提供している。小型時計用スプリングの焼入れ、刃物の焼入れ、金型の焼鈍などについても詳述している。実際、鋼材加工者が知り得るあらゆる情報を網羅している。あらゆる等級の鋼材の選定・焼入れ・焼戻しに関する標準的な教科書である。章立ての主な項目は以下の通り：
序論；作業者；鋼材；加熱方法；工具鋼の加熱；鍛造；焼鈍；焼入れ浴；焼入れ用浴；鋼材の焼入れ；焼入れ後の焼戻し；焼入れの具体例；パック焼入れ；表面焼入れ；スプリング焼戻し；機械用鋼材による工具製作；特殊鋼材；各種工具用鋼材；トラブルの原因；高速度鋼材など 400ページ。非常に詳細に図版収録。第4版。価格＝2.50ドル＝

=鋼材の焼入れ・焼戻し・焼鈍・鍛造= J・V・ウッドワース著
現代の鋼材の加熱・焼鈍・鍛造・溶接・焼入れ・焼戻しに関する最新の全工程を、明確かつ簡潔に解説した新しい著作である。金属加工技術者全般にとって極めて実用的な価値を持つとともに、各種工業で使用されるすべての鋼工具の効果的な焼入れ・焼戻しに関する特別な指示も含まれている。具体的には、フライス加工用カッター、タップ、ねじ切りダイス、ソリッド・シェル型リーマー、中空ミル、パンチ・ダイス、あらゆる種類の板金加工用工具、剪断刃、鋸、高級刃物、あらゆる種類の金属切断工具、さらには大小さまざまな鋼製工具の加工に適用可能な、最も簡単で満足のいく焼入れ・焼戻し工程が記載されている。

主要ブランドの鋼材の用途が簡潔に提示され、異なる条件下での加工方法が説明されているほか、特殊ブランド鋼材の焼入れ・焼戻しに関する特別な手法についても言及されている。

ケース焼入れのための各種工程に充てられた章も含まれており、機械用鋼材を各種工具に適応させる方法についても特別に言及されている。第4版。288ページ。201点の図版収録。価格＝2.50ドル＝

~TRACTORS~

=現代ガソリントラクター= ビクター・W・ペイジ（M.E.）著
ガソリン、灯油、石油エンジン式トラクターの全種類・全サイズを網羅した包括的な解説書。設計と構造について徹底的に考察し、保守管理、操作、修理に関する完全な手順を提供。道路および現場での実用的な応用方法を概説した、農場用トラクターとトラクター動力装置に関する最新かつ最良の著作。農家、学生、鍛冶屋、機械工、販売員、農機具ディーラー、設計者、技術者にとって必携の書。改訂増補第2版。504ページ。約300点の図版と折り畳み図版収録。価格＝2.00ドル＝

~TURBINES~

=船舶用蒸気タービン= ドクター・G・バウアー、O・ラシェ共著。E・ルートヴィヒ、H・フォーゲルが協力。
ドイツ語原書の翻訳版で、M・G・S・スワローが編集。本書は本質的に実用的な内容であり、パーソンズ式のように複数の独立したタービンが2つ以上の軸を駆動する方式や、カーティス式のように吸気から排気圧力までの蒸気膨張が単一軸内で完結する方式など、各種蒸気タービンについて論じている。設計者が蒸気タービンの設計に必要な標準的な計算をすべて行えるように構成されており、より大規模で理論的な著作では十分に扱われていないこの分野の需要に応えている。多数の表、曲線、図版を収録しており、蒸気タービンブレードの設計理由、各種タービンにおける蒸気の流れ、蒸気タービン計算の熱力学、蒸気タービンの蒸気消費量に対する真空の影響など、極めて明快に解説されている。要するに、蒸気タービンの設計者・製作者が最も必要とする情報を網羅した一冊である。大型オクターヴォ判、214ページ。完全図版入りで、エントロピー曲線を含む18の表を収録。価格（税別）＝3.50ドル＝

~WATCH MAKING~

=時計職人ハンドブック= クラウディウス・ソニエ著
本書に比肩する明快さと網羅性を備えた著作は他にない。498ページに及ぶ本書は、時計製造および関連機械技術に携わる人々のための実践的な手引書として作成されている。約250点の銅版図版と14点の図版を収録。時計製造分野における標準的な著作である。価格＝3.00ドル＝

~WELDING~

=酸素アセチレン炎による自動車溶接= M・キース・ダンハム著
使用する機器の説明、その取り扱い方法、必要な作業場設備の組み立て方を簡潔に解説。その後、あらゆる自動車部品の実際の溶接方法について、誰にでも理解できる方法で説明している。決して忘れてはならない基本原理を明示。アルミニウム、鋳鉄、鋼、銅、真鍮、青銅、可鍛鋳鉄などについて詳細に解説するとともに、燃焼ヘッドから炭素を除去する適切な方法についても明確な説明を記載。この書籍は極めて価値が高い。金属を融点まで加熱する際に生じる難解な問題が完全に解明され、それらを克服するための適切な方法が示されているからである。167ページ、完全図版入り。価格＝1.00ドル＝

あらゆる実践的な技術者にとって、物事の作り方ややり方を教えてくれる雑誌は欠かせない存在である。

=当社の購読サービスにご登録ください。市場で最も優れた機械工学専門誌を年間1ドルで12号分お届けします。今すぐ=

=Everyday Engineering=

日常的な技術者向けの実践的な機械工学専門月刊誌。本誌の目的は、工学を科学として普及させ、応用力学と電気工学の基礎を分かりやすく教えることにある。編集部に設置した独自の実験室で、投稿記事に記載された装置を実際に試作・試験した上で掲載するという重要な革新的手法を採用しており、これにより掲載記事の品質を極めて高い水準に維持するとともに、正確性と信頼性を保証している。

本誌は国内で唯一の、実践的な模型製作に特化した専門誌である。過去の号では、潜水艦や追跡艇を含む数多くの模型船、模型蒸気機関・ガソリンエンジン、電気モーター・発電機など、包括的な設計図面を掲載してきた。この特徴は本誌の恒久的な特色となっている。

もう一つの人気コーナーは自動車と航空機に関する部門である。保守管理、メンテナンス、操作については完全かつ権威ある解説がなされている。すべての記事は、専門家の立場からではなく、日常的な技術者の視点から執筆されている。

本誌は楽しみながら学べる雑誌である。実践的な信頼性の高い情報を、技術的な訓練をほとんど受けていない人でも容易に理解し応用できるようなスタイルで提供することを目的としている。実践的な機械工学に関心を持つ人々に向けて、「現在何が行われており、どのように行われているか」というテーマについて、簡潔で明快、かつ読みやすい形で一連の記事を掲載している。これらの記事には、雑誌独自のスタジオで技術的訓練を受けた専属のイラストレーター兼編集者が特別に撮影した、主題を明確に説明するための鮮明で印象的な写真が豊富に添えられている。
=本雑誌の購読料は年間12号分で1ドルである。見本号は10セントの送料で送付する。=

この実用的な専門誌の購読は、書店を通じてお申し込みいただきたい。

=ノーマン・W・ヘンリー出版社=
=ニューヨーク市 西45丁目2番地=

この雑誌は楽しみながら学べる内容となっている。技術的専門知識を持たない一般読者でも容易に理解し、実践に活かせるよう、実用的で信頼性の高い情報を親しみやすい文体で提供することを目的としている。特に、実践的な機械工学に関心のある読者に向けて、「現在の技術動向とその具体的な応用方法」について、簡潔で明快、かつ読みやすい形で解説している。これらの記事には、専門のイラストレーター兼編集者チームが、雑誌独自のスタジオで特別に撮影した鮮明で分かりやすい写真を豊富に掲載している。
=本雑誌の購読料は年間12号分で1ドルである。見本号は10セントの送料で送付する。=

この実用的な専門誌の購読は、書店を通じてお申し込みいただきたい。

=ノーマン・W・ヘンリー出版社=
=ニューヨーク市 西45丁目2番地=

【転写者注記】

1. 目次、各章ごとの項目リスト、および実際の記事タイトルの間に表現の差異が見られる場合があるが、これらは原文の意味が明確であるため、そのまま再現している。
2. 56ページの図表において、第1列の「図8」は本資料中の図8とは対応していない。
3. 原典には図89は存在しない。
   【修正箇所】
4. 原文のテキスト内容（アクセント表記、スペル、ハイフン使用、レイアウトの不統一、および本文・図版・広告間の差異を含む）は基本的にそのまま踏襲した。ただし、以下に挙げる明らかな誤植については黙示的に修正している。
5. 著者が乗算記号として”x”を使用している箇所は、本文中では”x”に統一した（広告文や図版内の表記は変更していない）。
6. 図版の配置を見直し、本文の流れが途切れないように調整した。
7. 原典ではエンジンや航空機の型式表記が統一されていない場合があったが、CurtissエンジンのO X 2、OX-2、0X2はすべてOX-2に、Curtiss航空機のJN4とJN-4はJN-4に統一した。
8. 複数ページにわたる表については、重複する見出しを削除し、連続した1つの表として処理した。
9. 22ページ：「積の計算」に関する記述を最初の数式内に移動した。
10. 25ページ：「B × r = Mの場合」を「P × r = Mの場合」に修正した。
11. 74ページ：「.225 / .775 = .2905」を「.225 / .775 = .2905」に修正した。
12. 137ページ（キャプション）：「Bavary」を「Baverey」に統一した。
13. 172ページ：「明らかに」を「明白な」に修正した。
14. 214ページ：「Oまで降下」を「0まで降下」に修正した。
15. 248ページ：「一般的なものから直接作動」を「共通の機構から作動」に修正した。
16. 256ページ：「値」を「バルブ」に修正した。
17. 280ページ：「図6」を「図112」に修正した。
18. 306ページ：「図127、B」を「図127、C」（2回目の言及）に修正した。
19. 324ページ：「Rhone」を「Le Rhone」に統一した。
20. 334ページ：「値を確認」を「バルブを確認」に修正した。
21. 364ページ：「LeRhone」を「Le Rhone」に統一した。
22. 390ページ：「図62、D」を「図168、B」に修正した。
23. 408ページ：「Stilson」を「Stillson」に統一した。
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*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍『航空機用エンジン：設計・構造・運用・修理』 完結 ***
《完》