1903年から1905年にかけて、アメリカの発明家チャールズ・ナイトは、従来の内燃機関に代わる画期的な機構を開発した。それはやがて世界で最も名声高い自動車に搭載されることとなる。従来のポペットバルブの代わりに、ナイトのエンジンは作動シリンダー内に同心円状に配置された一対のスライドスリーブを使用し、ピストンはその内部で動く仕組みだった。各スリーブには大きな切り抜き窓が設けられており、スリーブが上下に動くことで、その窓がシリンダー壁の吸気口と排気口に周期的に合致する構造になっていた。スリーブはクランク機構と専用の偏心軸によって駆動され、従来のカムシャフトを完全に置き換えるものだった。
サイレント・ナイト：1906年シカゴ・オートショーでのデビュー
1906年のシカゴ・オートショーにて、ナイトとビジネスパートナーのライマン・キルボーンはサイレント・ナイトを発表した。これは4気筒40馬力のバルブレスエンジンを搭載した自動車だった。その名のとおり、この車の最大の特長は当時の燃焼エンジンと比べて際立って静粛であることだった。当初は購入者の反響が乏しかったものの、自動車業界は強い関心を寄せた。その後の数年間で、サイレント・ナイトは大西洋の両岸にわたるスリーブバルブエンジン開発の波を引き起こし、その波は第二次世界大戦後まで完全には収まらなかった。
世界への普及：ナイト・スリーブバルブエンジンを採用したメーカー
ナイトのスリーブバルブ設計は、アメリカ合衆国、イギリス、フランスでライセンス供与され、製造された。ナイト自身も1900年代後半のうちに数年間、ヨーロッパのメーカーと直接連携して活動し、その後アメリカに帰国した。スリーブバルブエンジンを自社車両に採用した著名な自動車メーカーとしては以下が挙げられる：
- ダイムラー
- メルセデス
- ウィリス
- プジョー
- ヴォアザン
- パナール＝ルヴァッソール
この技術の普及に伴い、エンジニアたちはナイトのオリジナル設計を発展させていった。注目すべき例としては、スコットランドのメーカーアーガイルが挙げられる。同社はシングルスリーブ方式の変種を開発し、1本の可動スリーブがシリンダーの長軸方向に軸方向移動しながら部分的に回転することで、第2のスリーブなしに吸気と排気を単独で処理する仕組みを実現した。
ナイト・スリーブバルブエンジンの利点
当時の従来型バルブ式4ストロークエンジンと比較して、ナイトエンジンはいくつかの重要な性能面・耐久性面での利点をもたらした：
- 大きなガス交換ポート — 広い吸排気窓により、エアフローとエンジンの呼吸性が向上した。
- 高回転時の優れた性能 — 従来のポペットバルブは高回転時に剛性の高いスプリングを必要とし摩擦損失が増大したが、スリーブにはそのような制約がなかった。
- 高い出力 — ガス交換の改善と摩擦の低減の組み合わせにより、ナイトエンジンは同時代の同等バルブエンジンより高い出力を発揮できた。
- 優れた耐久性 — 1920年代、さらには1930年代に至っても、ナイトのスリーブバルブ機構は従来のバルブトレインシステムを大幅に上回る寿命を誇った。
なぜナイトエンジンは廃れたのか？
初期の有望な成果にもかかわらず、スリーブバルブエンジンには根強い欠点があり、従来のエンジン技術が徐々にそれを克服していった。20世紀半ばを通じてポペットバルブ設計が急速に進歩するなか、ナイトの方式はそのペースに追いつくのに苦労した。主な弱点は以下のとおりだった：
- シリンダーシーリングの問題 — 可動スリーブによる気密シールの維持が一貫して困難だった。
- 慣らし運転の問題 — インナースリーブとピストンリングは長期間の慣らし運転を要し、初期摩耗が生じやすかった。
- 潤滑の課題 — シリンダー内のすべての可動面に十分なオイルを供給することが、継続的なエンジニアリング上の難題だった。
- 過剰なオイル消費 — 潤滑需要の直接的な結果として、これらのエンジンは運用コストが高く、実用的でなかった。
これらの欠点により、スリーブバルブエンジンは最終的に主流の自動車生産から姿を消した。独立した発明家たちが20世紀を通じてこの概念の改良を続けたものの、商業的な復活を果たすことはなく、後の用途は模型航空機用小型モーターのようなニッチな分野に限られた。
これは翻訳記事です。原文はこちらでご覧いただけます：https://www.drive.ru/technic/50a0d58ab721423821000055.html
公開日 10月 14, 2021 • 読む時間：2分
