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サイドバルブ - Wikipedia

サイドバルブSidevalve engine省略形しょうりゃくけいSV)とは、4サイクルレシプロエンジンの1形式けいしき主要しゅようしょもとひょうなどには日本語にほんごで「がわべんしき」(そくべんしき)と表記ひょうきされている場合ばあいおおい。また、シリンダーヘッドたいらなかたちをしていることから、「フラットヘッドエンジン」ともばれている。

フォード・モデルT
サイドバルブ水冷すいれい直列ちょくれつ4気筒きとうエンジン

概要がいよう

編集へんしゅう
 
初代しょだいロールス・ロイス・シルヴァーゴーストよう開発かいはつされたサイドバルブ水冷すいれい直列ちょくれつ6気筒きとうエンジン
 
かつてトヨペットSAがたセダン初代しょだい前期ぜんきがた(ST10がたトヨペットコロナなどに搭載とうさいされていたトヨタ・Sがたエンジンカットモデル
 
ハーレーダビッドソンしゃせい
サイドバルブ空冷くうれいVがた2気筒きとうエンジン
 
1935ねんザ・オートカー掲載けいさいされたクロスフロー・Tヘッドエンジンの構造こうぞう
 
シリンダーヘッドをはずした
サイドバルブエンジン
 
どう、バルブスプリングがわ
このしたにカムシャフトが位置いちする

DOHCSOHC自動車じどうしゃオートバイようエンジン主流しゅりゅうとなっている現在げんざい、すでに旧式きゅうしきとなりつつあるプッシュロッド駆動くどうしきOHV(オーバーヘッドバルブ)よりも、さら旧式きゅうしき機構きこうであり、ガソリンエンジンが実用じつようされた初期しょきからもちいられていた方式ほうしきである。吸・排気はいきバルブピストンうえではなく、シリンダーよこならんで上向うわむきに配置はいちされているのがおおきな特徴とくちょう。これをクランクシャフトちかくに配置はいちされたカムシャフト直接ちょくせつ駆動くどうする。

構造こうぞうがシンプルであり、エンジン本体ほんたいとくシリンダーヘッドをコンパクトにすることができ[注釈ちゅうしゃく 1]、エンジン内部ないぶ駆動くどう箇所かしょすくないために丈夫じょうぶなエンジンになる。OHV主流しゅりゅうになる以前いぜんには、どうべんけい運動うんどう部品ぶひんすくないぶん静粛せいしゅくせいまさ利点りてん高級こうきゅうしゃこのまれた時代じだいもあった。ヘッドには点火てんかプラグ以外いがい付属ふぞく部品ぶひん不要ふようで、ヘッドをはずしての清掃せいそう修理しゅうり調整ちょうせい容易よういである。このため、堅牢けんろう整備せいびしやすくてい品質ひんしつ燃料ねんりょう使つかえることから、軍用ぐんよう産業さんぎょうようといった用途ようとなが使つかつづけられてきた。

しかしその反面はんめん燃焼ねんしょうしつよこながひろ形状けいじょうになってしまうため、圧縮あっしゅく十分じゅうぶんげることができない(圧縮あっしゅくひくかったからこそ、耐久たいきゅうせいたかく、またひくオクタン価おくたんか燃料ねんりょうえられたという実情じつじょうもある)。また燃焼ねんしょうしつ表面積ひょうめんせきおおきくねつ効率こうりつひくいうえ、すす蓄積ちくせきしやすく、定期ていきてき清掃せいそうしないとデトネーションこりやすくなる。さらに、OHVOHCSOHC)、DOHCくらべると、燃費ねんぴがあまりにもわるい。

また、おおくのサイドバルブエンジンがターンフローの吸排気はいきレイアウトをことあいまって、吸排気はいきながれが非常ひじょうわるく、火炎かえん伝播でんぱにかかる時間じかんながいため、エンジンの許容きょよう回転かいてんすうも5,000 rpm程度ていどか、それ以下いか制限せいげんされ、圧縮あっしゅくひくいこともあり最高さいこう出力しゅつりょくひくくなるのが最大さいだい弱点じゃくてんである。さらに排気はいきべんおよび排気はいきポートがシリンダーにせっするかたち配置はいちされるため、排気はいきべん付近ふきんのシリンダーが高温こうおんとなる傾向けいこうがあり、圧縮あっしゅくひくさとともこう出力しゅつりょく足枷あしかせとなっていた。また吸気きゅうきポートも排気はいきポートにせっするかたちとなることから吸気きゅうき高温こうおんとなる。これは燃料ねんりょう気化きか寄与きよするめんもあるが効率こうりつてきにはこのましくはない。 これらの欠点けってん解消かいしょうすべく、レシプロエンジンの構造こうぞうはOHV、さらにはOHC(オーバーヘッドカムシャフト、SOHC→DOHC)へと進化しんかしていくこととなったのである。

サイドバルブは、だい世界せかい大戦たいせん当時とうじ各国かっこく軍用ぐんよう車両しゃりょうアメリカぐんジープハーレーダビッドソン・WLAドイツ国防こくぼうぐんBMW・R12日本にっぽん陸軍りくぐん九七式側車付自動二輪車など)では、本国ほんごくからとおはなれた戦地せんちでの劣悪れつあく補給ほきゅう整備せいび事情じじょう考慮こうりょした結果けっか整備せいびせい信頼しんらいせいたかさをわれて当時とうじ登場とうじょうはじめたばかりのOHVをいてサイドバルブきエンジンが積極せっきょくてき採用さいようされたこともあった。だい大戦たいせんもしばらくは、とくアメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくイギリス日本にっぽんなどでよんりん自動車じどうしゃいたるまでひろ使つかわれていた[注釈ちゅうしゃく 2]とく戦後せんご混乱こんらん日本にっぽんでは戦争せんそうによる生産せいさん設備せつび損傷そんしょう資材しざい欠乏けつぼう生産せいさんせい信頼しんらいせい整備せいびせいなどのてんではSVにメリットがあり、なかには後述こうじゅつトヨタ自動車とよたじどうしゃ工業こうぎょう当時とうじ)のようにOHVからSVに回帰かいきするれいもあった。ただし、どう時期じきよんりんしゃではOHV、二輪車にりんしゃではOHVのほかさらにすすんだOHCが急速きゅうそく普及ふきゅう日本にっぽんしゃではオートバイは1959ねん昭和しょうわ34ねん)のりくおう・RT-2[注釈ちゅうしゃく 3]自動車じどうしゃでは1963ねん昭和しょうわ38ねん)のダットサン・キャブライト生産せいさん終了しゅうりょう最後さいご純然じゅんぜんたるサイドバルブエンジンは姿すがたし、フラットヘッドがた燃焼ねんしょうしつ1973ねん昭和しょうわ48ねん)の三菱みつびし・ジープJ3Rがた[注釈ちゅうしゃく 4]最後さいご姿すがたした。またアメリカせい量産りょうさん乗用車じょうようしゃ最後さいごのフラットヘッドエンジンはランブラー・アメリカン1965ねんモデルに搭載とうさいされた3.2L6気筒きとうである。

トヨタは、戦前せんぜんAAがたで、すでにOHVのAがたエンジン採用さいようしているが、戦後せんごトヨペット・SAがたで、あえてサイドバルブのSがたエンジン採用さいようし、SKBがたトラック(初代しょだいトヨエース)初代しょだいコロナフォークリフトもちいている。事情じじょうどうこう参照さんしょうのこと。

現在げんざいではもはや自動車じどうしゃ道路どうろ運送うんそう車両しゃりょうほうにおける原動機げんどうきづけ自転車じてんしゃ該当がいとうするミニカーと、これまで検討けんとうされてきたちょう小型車こがたしゃのぞく)・オートバイようサイドカーそなえない125 cc以下いか自動じどうりんしゃ原動機げんどうきづけ自転車じてんしゃのぞく)機関きかんとしては成立せいりつせず、用途ようと発電はつでんポンプもちい一部いちぶ管理かんりもちいマキタ沼津ぬまづきゅう富士ふじロビン、げんマキタせい「ラーニー管理かんり」(げん・ラビット管理かんり)シリーズの一部いちぶ)などの汎用はんようエンジンれい富士重工業ふじじゅうこうぎょうげんSUBARUせいロビンエンジン「EYがたガソリン)/EY-Kがたケロシン)シリーズ」とう)にかぎられている。しかしその汎用はんようエンジンでも、近年きんねん排出はいしゅつガス規制きせい影響えいきょう先進せんしんこくではOHV、さら上級じょうきゅう機種きしゅではSOHC(そのほとんどがホンダせい)にってわられた。最後さいごまで汎用はんようがたサイドバルブエンジンの牙城がじょうまもつづけてきた富士重工業ふじじゅうこうぎょうせいロビンエンジンのEYがた/EY-Kがた汎用はんようエンジンシリーズの国内こくない製品せいひん2008ねん平成へいせい20ねん)9がつまでに販売はんばい終了しゅうりょうしたため[注釈ちゅうしゃく 5]日本にっぽん国内こくない販売はんばいされているサイドバルブエンジンは姿すがたすこととなった。

てい開発かいはつ諸国しょこくではガソリンが高価こうか品質ひんしつ安定あんていしていないため、ガソリンのわりにケロシン使つかうサイドバルブしき汎用はんようエンジンが依然いぜんとしておお使つかわれている。おおくはロビンエンジンのEY-Kがたおよびそのコピーひんであるが、本田技研工業ほんだぎけんこうぎょうおよびその現地げんち提携ていけいさき企業きぎょうからはケロシン対応たいおうでサイドバルブしきのEBKシリーズが現時点げんじてんでも販売はんばいされている。これ以外いがいにも、おおくのメーカーからケロシン仕様しようのサイドバルブしきのエンジンが供給きょうきゅうされている。これらはひやあいだ始動しどうときにはガソリンを使つかい、暖気だんき灯油とうゆ使つか構造こうぞうになっている。このためキャブレターのフロートしつ内容ないよう敏速びんそくえるためのべん装備そうびされているのが特徴とくちょうてきである。

内燃ないねん機関きかん燃焼ねんしょう特性とくせい研究けんきゅうするさいに、たいじょう試験しけんきょうするたん気筒きとうエンジンのヘッドまわりを透明とうめい強度きょうどのある石英せきえいガラス材料ざいりょうえ、高速度こうそくどカメラで燃焼ねんしょうしつない動画どうが撮影さつえいおこな手法しゅほうがある。サイドバルブしきのバルブ方式ほうしきことなり、ボア全体ぜんたい透明とうめい素材そざいえて燃焼ねんしょうしつ直上ちょくじょうから撮影さつえいできるため、燃焼ねんしょうしつない様子ようすとらえやすいことから、OHV燃焼ねんしょうしつようさない試験しけん撮影さつえい用途ようとにはつづ多用たようされている。

Tヘッドエンジン

編集へんしゅう

サイドバルブからOHVへといた過程かてい中途ちゅうとには、どうべん形式けいしきがわべんのままで吸排気はいきレイアウトのみをクロスフロー改良かいりょうしたものが存在そんざいした。どうべんけい配置はいち構造こうぞう複雑ふくざつとなるわり出力しゅつりょく向上こうじょうひくく、また通常つうじょうのターンフローがたサイドバルブヘッドにくらべてさら燃焼ねんしょうしつ面積めんせきひろがってしまうことから、圧縮あっしゅくげるのにてきさなくなってしまう。後発こうはつのOHVに出力しゅつりょくめんでも生産せいさんせいでもおとっていたことから、短期間たんきかんうち姿すがたしている。この形式けいしきはシリンダーと燃焼ねんしょうしつていする形状けいじょうからTヘッドエンジンともばれ、サイドバルブをターンフローとクロスフローにえて分類ぶんるいしてろんじるさいには、シリンダーとバルブのレイアウトから前者ぜんしゃLヘッド(レイアウトてきにはぎゃくL)、後者こうしゃをTヘッドとして区分くぶんおこなわれる。

IOE(Fヘッドエンジン)

編集へんしゅう
 
1911ねん Yale IOE エンジン
 
ローバーしゃ3リッターIOEエンジンのシリンダ
傾斜けいしゃしたピストン、排気はいきべん独特どくとく燃焼ねんしょうしつ確認かくにんできる

初期しょきのガソリンエンジンには、吸気きゅうきべんのみをOHV、排気はいきべんをSVとした折衷せっちゅうてきレイアウトも存在そんざいした。これをIOE(intake/inlet over exhaust)エンジンび、レイアウトから米国べいこくなどではFヘッドともわれる。

ごく初期しょきのIOEエンジンは、吸気きゅうきバルブの駆動くどうをカムからの伝達でんたつたよらず、よわ調整ちょうせいしたスプリングのみをもちいることで、吸気きゅうきのピストン下降かこうあつによりポペットバルブの開閉かいへいおこなった。このたね設計せっけいはガソリンエンジン実用じつよう1890年代ねんだいからられる。あつ吸気きゅうきIOEはヘッドに複雑ふくざつどうべん機構きこう存在そんざいせず、サイドの排気はいきバルブの駆動くどうのみでむというてんで、吸排気はいきともサイドバルブをもちいるエンジンよりシンプルで軽量けいりょうコンパクトになったが、あつ開閉かいへいおこなうという受動じゅどうてき作動さどうでは吸気きゅうき効率こうりつ確実かくじつせいひくく、回転かいてんすう向上こうじょう対応たいおうできないという欠点けってんがあり、自動車じどうしゃようとしては通常つうじょうがたSVエンジンにはや主役しゅやくゆずった。もっとも、構造こうぞう簡易かんいさから二輪車にりんしゃのうようエンジンなどではそのもちいられた(れい初期しょきのハーレーダビッドソンやFN Fourみぎ画像がぞうなど)。

これにわり1900年代ねんだいには吸気きゅうきバルブをもカムとプッシュロッドで開閉かいへいする進歩しんぽしたIOEがたエンジンが実用じつようされ、一部いちぶ自動車じどうしゃもちいられるようになった。

IOEのメリットとしては吸気きゅうき排気はいきがヘッドとブロックでかれているためSV(Lヘッド)やOHVよりもおおきなバルブが使つかいやすく、SVよりも燃焼ねんしょうしつをコンパクトにでき、点火てんかプラグをより理想りそうてき位置いち配置はいち吸気きゅうきのスワールりゅうなどをつくりやすいというてんなどがある。また吸排気はいきがヘッドとブロック分離ぶんりしていることから吸排気はいき隣接りんせつするターンフローOHVと比較ひかくすると吸気きゅうき温度おんど排気はいき影響えいきょうけにくく、吸排気はいきまわしが容易よういであるなどSVとOHVの折衷せっちゅうてき印象いんしょう以上いじょう相応そうおうのメリットは存在そんざいした。

一方いっぽう排気はいきはサイドバルブとわらないレイアウトのため、幾分いくぶんかは改善かいぜんされるとはえサイドバルブのデメリットをきずるかたちとなり、燃焼ねんしょうしつ形状けいじょうがサイドバルブ同様どうよう制限せいげんけるてんわらずおおきなデメリットとなった。

またヘッドにロッカーアームなどのどうべん機構きこう配置はいちされることぜんこうたかくなるといったサイズてきなデメリットや、それに関連かんれんするかたち複雑ふくざつによるコストぞう整備せいびせい悪化あっかなどOHVにおける短所たんしょともにSVの短所たんしょをいくらかったままかたちとなる。とくにヘッドの複雑ふくざつによる整備せいびせい悪化あっかは、ヘッド構造こうぞう簡略かんりゃくであったサイドバルブの利点りてんおおきくスポイルする。

IOEレイアウトはSVエンジンのブロックの排気はいきポートやバルブトレーンを流用りゅうようでき、完全かんぜんなOHVくらべてヘッドまわりの構造こうぞう簡素かんそてんなど、SVエンジンの効率こうりつにおいて採用さいようしやすい機構きこうであった。このため完全かんぜんなOHV比較ひかくするとIOEはより容易よういであり、現代げんだいにおいてもふるいSVエンジンをIOEするキットなども存在そんざいする。

もっともSVとOHV両方りょうほう短所たんしょかかえるIOEレイアウトをもちいるならば吸排気はいきともにOHVるメーカーもおおく、それらメーカーにおいては過渡かとてき存在そんざいにとどまり、主流しゅりゅう方式ほうしきとはならなかった。しかし、一時期いちじき特定とくていのメーカーで相応そうおうもちいられたレイアウトでもあった。だい世界せかい大戦たいせんローバー高級こうきゅうしゃランドローバーふくかくモデルに搭載とうさいし、ランドローバーよう一部いちぶ1980年代ねんだい初頭しょとうまで生産せいさんされた。また1920年代ねんだい一時いちじOHVに移行いこうみだったロールス・ロイスにおいても、だい大戦たいせん直前ちょくぜん原型げんけい設計せっけいされたシルヴァーレイスようエンジン(1946ねん以降いこう市販しはん)からこのレイアウトが使つかわれ、1959ねんまでつくられたシルヴァークラウドIまで使用しようされたほか、おな設計せっけいでロールス・ロイスからイギリス軍用ぐんよう車両しゃりょうけエンジンとして供給きょうきゅうオースチン・チャンプひとし搭載とうさいされている。日本にっぽん国内こくない馴染なじふかいものとしては三菱みつびし・ジープ搭載とうさいされたハリケーンエンジン(1950ねん - 1971ねん)があり、三菱みつびしにてJH4エンジンとしてライセンス生産せいさんし、製造せいぞう終了しゅうりょう1973ねん昭和しょうわ48ねん)までうちせいされていた。

とく前述ぜんじゅつのローバーIOEエンジンは戦後せんご長期ちょうきわたって製造せいぞうされたことからもわかるように、たんなるSVとOHVの折衷せっちゅうてき設計せっけいえるようなものではなく、傾斜けいしゃしたシリンダーヘッド、独特どくとく形状けいじょうのピストントップと燃焼ねんしょうしつなどをち、バルブの配置はいちふく一般いっぱんてきなFヘッドとは形容けいようしがたいレイアウトとなっている。それらから構成こうせいされる燃焼ねんしょうしつ形状けいじょうHEMIエンジンなどにみられる半球はんきゅうがた正確せいかくにはぎゃく半球はんきゅうがた)となり、IOEレイアウトにおいて最適さいてきされたエンジンとなっていた。

また特殊とくしゅれいとはなるがIOEとはぎゃくとなる吸気きゅうきべんがSV、排気はいきべんがOHVというEOI(Exhaust over intake)エンジンも存在そんざいした(れい初期しょきABC Skootamotaや1936/37ねんIndian Four)。Indianでは燃料ねんりょう気化きかめんでメリットがあり実際じっさい出力しゅつりょくたかかったが、排気はいきとおるヘッドは高温こうおんとなり、排気はいきべんリンケージの頻繁ひんぱん調整ちょうせい必要ひつようとなった。このため、1938ねんからはIOEにもどされることになる。

近年きんねん動向どうこう

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2007ねんスペインガスガストライアルバイク4ストロークにあたりサイドバルブを採用さいようする車両しゃりょう発表はっぴょうした。燃料ねんりょう噴射ふんしゃ装置そうち採用さいようした水冷すいれいたん気筒きとうエンジンは、サイドバルブの特徴とくちょうかし、トライアルバイクとして有利ゆうりな、きわめてコンパクトで軽量けいりょうかつてい重心じゅうしんなものとなっている。

また、共産きょうさんけんでは軍用ぐんようバイクとして近年きんねんまで、あるいは現在げんざいでもサイドバルブ仕様しようのオートバイやサイドカーが生産せいさんされている事例じれいもある。その代表だいひょうれい中国ちゅうごく長江ながえ・CJ-750である。これらは戦前せんぜんBMWせいオートバイのコピー生産せいさんひんであり、なが期間きかん戦前せんぜんとほぼおな形態けいたい製造せいぞうされつづけられていることから、比較的ひかくてき安価あんか入手にゅうしゅ可能かのうなサイドバルブ車両しゃりょうとして世界中せかいじゅうでカルトてき人気にんきはくしている。

脚注きゃくちゅう

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注釈ちゅうしゃく

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  1. ^ ただし、サイドバルブ主流しゅりゅうであった時代じだい自動車じどうしゃは、後年こうねん自動車じどうしゃくらべてボアがちいさくストロークのながロングストロークかたであり、またエンジンぜんこうしてボンネットがたかつくられる傾向けいこうがあったため、エンジン全高ぜんこう抑制よくせいのメリットはあまりきなかった。
  2. ^ べいえいでは1930年代ねんだい設計せっけいのサイドバルブエンジンでも、終戦しゅうせん直後ちょくごはまだ一応いちおう市場いちば競争きょうそうりょくがあったが、1950ねんごろから戦後せんご設計せっけいのOHVが輩出はいしゅつされたことで在来ざいらいSVの旧態きゅうたい顕著けんちょとなり、OHV移行いこう促進そくしんされた。日本にっぽんでもそのながれはすうねんおくれでかえされた。
  3. ^ 本家ほんけハーレーダビッドソンでは、サイドバルブエンジンはサービカーようとして1973ねんまで製造せいぞうされつづけた。
  4. ^ J3RがたジープのJH4ジャパンハリケーンエンジンは吸気きゅうきがOHV、排気はいきがSVのIOE(Fヘッド)構成こうせい後述こうじゅつであった。
  5. ^ なお、EYがた/EY-Kがた汎用はんようエンジンシリーズは開発途上国かいはつとじょうこくようかぎ2011ねん平成へいせい23ねんごろまで生産せいさん販売はんばい継続けいぞくしていた。

出典しゅってん

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関連かんれん項目こうもく

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外部がいぶリンク

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