空冷エンジン

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空冷エンジン（くうれいエンジン）とは、内燃機関から発せられた熱を直接外からの空気（外気）を利用して廃熱し冷却するエンジン。

[編集] 概要

空冷エンジンの特徴として水冷エンジンに比べ構造が簡単でコストが安いので二輪車には昔から多く普及している。その反面空冷式は、エンジン表面を流れる空気が冷却の要になるため、風を受けていない(長時間のアイドリング等)状態が続くとオーバーヒートの可能性がある。そのためエンジンオイルも重要な冷却要素となり、両者の冷却バランスを図ることで、初めて安定した性能のエンジンとなる。

自動車用では冷間時と温間時、軽負荷時と高負荷時などの運転状況の変化に対して、全域での燃焼（温度）管理が難しく、排ガス規制への対応が非常に難しい。さらに、温度変化の幅の大きさは、シリンダー、ピストン間の、熱膨張によるクリアランスや真円度の変化にまで及ぶため、それなりの設計と対策が必要となり、高性能化には多くのコストがかかる。

燃料のエネルギーをヒーターなどで有効利用出来ないため、その分は損失となる。

空冷エンジンは走行風を受ける面積を増やすためにシリンダー及びシリンダーヘッドに蛇腹型の形をした冷却フィンが付いている。そのため、体積と表面積のバランスから大排気量では、冷却ファンを含めたスペース面で空冷エンジンは不利で、小型エンジンの方が適している。

その結果、空冷エンジンは比較的小排気量の汎用エンジンや二輪車で一般的であり、自動車用では一時は隆盛を誇ったものの、時代の流れに対応できず、マイクロカー以外では姿を消した。

[編集] 自動車

水冷同様、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンとがある。空冷ディーゼルエンジンは戦車やピンツガウアーなど、軍用車両とその民生用などの一部に限られるが、ガソリンエンジンは、第二次世界大戦後ブームとなったことで、多くの例がある。

米国では、1902年創業のフランクリン社が1934年まで空冷エンジン自動車を生産した。創業者はダイキャストという言葉を作り、それ以前にはダイキャスト事業をおこなっていたハーバート・フランクリン。不凍液の登場までは寒冷となる地域では空冷エンジンが大きな優位性を持っており、いかなる天候時にも乗る必要があった医者に多く用いられた。1905年には6気筒エンジンも製作している。欧州では、チェコのタトラの影響が大きく、その後フォルクスワーゲン・ビートルやポルシェ356がリアエンジンと空冷エンジンを採用した。さらにビートルの成功から、フォロワーが多く現れ、一時はGMやトヨタさえもが手がけるなど、第二次境大戦後の大衆車ではリアエンジンや空冷は流行のエンジニアリングとなった。

リアエンジン以外では、フランスのパナールやシトロエンが、戦前から得意であったFFとの組み合わせで、水平対向エンジンを前車軸後方に置いていた（フロントミッドシップ）。

各メーカーとも簡単な構造で低コストである空冷のメリットを生かすべく、駆動方式はRRかFFが一般的であり、GMも無理をしてその流行に乗ったほどであった。
しかし、その中でRRの操安性の問題に気付いていたトヨタは、また一方では等速ジョイントの信頼性の不安から、FF化にも非常に慎重であり、初代パブリカと、その派生車であるトヨタ・スポーツ800とミニエース（これはキャブオーバー）をFRレイアウトとして発売したが、これは世界的に見ても非常に珍しい例である。

自動車における空冷エンジンの最大の弱点は、エンジンのみで快適なヒーターを実現することが不可能なことである。排気マニホールド部にヒートエクスチェンジャーを設ける方法が一般的であったが、熱量の少なさや、油臭、さらに排気漏れによる一酸化炭素中毒の問題などがあり、後付けの燃焼式ヒーターも用意されたが、外気導入で暖かいフレッシュエアーを大量に供給できる（油臭がないほか、窓の内側も曇りづらい）水冷エンジンの温水式ヒーターに較べると、快適性では大きな隔たりがあることは間違いなく、販売上では大きなマイナスとなった。

騒音に関しても水冷と比較すると非常に不利で、冷却ファンの風切りや、シリンダーフィンの共鳴、また、ウォータジャケット（冷却水の循環する通路）を持たないことなどで大きくなる傾向にある。
このためタトラの一部を除いて高級車には空冷エンジンは存在しない。

空冷の代名詞でもあったポルシェのタイプ993が、通過騒音規制をクリアすることが出来ないことを理由に1998年を最後に、また、メキシコ生産のVWビートルも排ガス規制に適合できず2003年に、それぞれその幕を閉じ、空冷乗用車の歴史は終焉を迎えた。

高度に進化した現代の自動車では、このように、水冷エンジンに対するアドバンテージは無いが（水漏れの心配が無いことぐらいか？）、趣味の世界では空冷エンジン独特の冷却ファンの音を好む人は多く、その希少性からも依然として人気が高い。

[編集] 航空機

航空機のレシプロエンジンでは、その使用環境から、冷却機に不自由しない空冷エンジンが使用されるケースが多い。

現在生産されているものは小型機、小型ヘリコプター用のみで、全て水平対向式となっている。

第二次大戦中の日本では、ドイツから、評価の高いエンジンの設計図を取り寄せたにも拘らず、設計、加工、組み立て技術など、工業レベルが低劣であり、この手のエンジンに対する理解も足りなかった為、長いクランクシャフトやシリンダーブロックの精度や剛性が不十分で、高負荷、高回転運転が出来ない有様であった。また、元設計どおりではなく、日本で変更が加えられたことも不具合の拡大につながったと言われており、結局、この問題は最後まで解決できなかった。そのため陸軍、海軍とも、配備された水冷（液冷）エンジン機の稼働率は依然として極めて低いままであった。
エンジン生産も軌道に乗るどころか遅々として進まず、慢性的なエンジン不足をきたしており、航空機メーカーには「首なし」機がゴロゴロ並ぶこととなった。そのため陸軍のキ-61「飛燕」と海軍の「彗星」艦爆は高望みをやめ、空冷エンジンに換装されることとなった。これらの機体はとりたてて高性能ではなかったものの、慣れ親しんだエンジンを積んだことで扱いやすく、稼働率も一般的なレベルまで持ち直したため、操縦士、整備士ともに現場の評価は上々であった。

最多生産数の零式艦上戦闘機を始めとするほとんどの航空機が星型空冷エンジンを搭載していた。

寒冷地が主な飛行地域である航空機の中には、ソ連のI-15、I-16などのように、過剰冷却を防止する為、カウリング前面にシャッターを設けたものもあった。