リカード (エンジン)

リカードエンジン（Ricardo engine）は、第一次世界大戦中にイギリスのエンジニア、ハリー・リカードが設計したガソリンエンジンのシリーズである。

主にイギリス軍の菱型重戦車（マーク V以降）に搭載され、従来のエンジンの排煙問題を解決し、出力と信頼性を向上させた革新的な設計として知られる。このエンジンは、戦車史上で重要な役割を果たし、総生産数は8,000基を超えた。リカードの設計思想は、戦後、航空機や自動車分野に波及した。

以下、前半では設計者ハリー・リカードの伝記を、後半ではエンジンの詳細を記述する。

 ハリー・リカード 

サー・ハリー・ラルフ・リカード（Sir Harry Ralph Ricardo、1885年1月26日 – 1974年5月18日）は、内燃機関の開発初期に著名なエンジン設計者および研究者であったイギリスのエンジニアである。

彼の多くの業績の中には、最初の戦車に使用されたエンジンの改良、オクタン価の使用につながった内燃物理学の研究の監督、スリーブバルブエンジン設計の開発への貢献、そして高速度ディーゼルエンジンを経済的に実現可能にしたディーゼル「コメット」渦流室の発明が含まれる。

 生い立ち 
ハリー・リカードは1885年、ロンドンのベッドフォード・スクエア13番地で生まれた。3人の子供の長男で、唯一の息子であり、建築家のハルジー・リカードとその妻キャサリン・ジェーン（土木エンジニアのサーアレクサンダー・ミードウズ・レンデルの娘）の子である。リカードは著名な政治経済学者デイヴィッド・リカードの兄弟の子孫であり、ポルトガル起源のセファルディ・ユダヤ人であった。彼は1898年に祖父が1台購入したときにイングランドで最初に自動車を見た人物の一人であった。比較的裕福な家庭に生まれ、ラグビー校で教育を受けた。1903年10月、ケンブリッジ大学トリニティ・カレッジに土木工学学生として入学した。リカードは10歳の頃から工具を使い、エンジンを組み立てていた。

 結婚 
1911年、リカードはロンドンのスレイド美術学校で美術学生だったベアトリス・バート・ヘイルと結婚した。彼女の父チャールズ・ボウディッチ・ヘイルはリカード家の家庭医であった。彼らは3人の娘をもうけ、結婚生活の大部分をウェスト・サセックスのランシングとエドバートンで過ごした。

 自動車エンジン 
1904年、ケンブリッジでの1年目の終わりに、リカードは大学自動車クラブのイベントに参加することを決めた。これは1インペリアルクォート（1.14L）のガソリンで最も遠くまで走れる機械を設計する競技であった。彼のエンジンは単気筒で、参加した中で最も重かったが、モーターサイクル設計は競技に勝利し、40マイル（64km）を走行した。彼は次に、機構および応用力学教授のバートラム・ホプキンソンに説得され、エンジン性能の研究に加わった。彼は1906年に卒業し、ケンブリッジでさらに1年間研究を続けた。

リカードは、ローレンス・ポメロイが1908年のRAC 2,000マイル（3,200km）トライアル向けに設計したVauxhallエンジンの設計に手を貸したと、当時のVauxhall共同マネージングディレクターのパーシー・キドナーは述べている。

卒業前に、リカードは混合気の強度が燃焼プロセスに与える影響を研究するための2ストロークモーターサイクルエンジンを設計した。卒業後、小さな会社であるLloyd and Plaister社がそのエンジンの製造に興味を示した。リカードは2つのサイズの設計を作成し、小さい方は1914年の戦争で生産が停止するまで約50基が販売された。

1909年、リカードは従兄弟のラルフ・リカードのために、革新的な2ストローク分割サイクル3.3リットルエンジンを設計した。ラルフはシュアハム・バイ・シーに「2ストロークエンジン会社」という小さな自動車製造会社を設立していた。このエンジンはドルフィン車に使用される予定であった。車はよく作られていたが、製造コストが販売価格を上回った。同社は漁船用のツーストロークエンジンの製造でより良い業績を上げた。1911年に会社は倒産し、ラルフはインドへ去った。リカードは小型発電機用のエンジン設計を続け、これらは1914年まで2つの会社で生産された。

1909年のリカード設計の分割サイクルドルフィンエンジンへの関心は続き、2017年にリカードPLCはDolphin-N2という新しいコンソーシアムを形成し、このコンセプトをさらに開発した。2019年にDolphin N2はFPT Industrialに買収され、同社は回収型分割サイクルエンジンが化石燃料使用を最大30%削減し、同時に空気汚染物を将来の計画された規制を大幅に下回るレベルに低減する可能性があると主張している。

 戦車用エンジン 
1915年、リカードは新しい会社「Engine Patents Ltd.」を設立し、最初の成功した戦車設計である英国のマーク V 戦車に最終的に使用されるエンジンを開発した。マーク I 戦車で使用されたデイムラー（Daimler） スリーブバルブエンジンは大量の煙を発生し、位置を容易に露呈させた。リカードは煙い排気ガスの問題を減らすよう求められ、新しいエンジンが必要だと判断した。既存の会社は建設は可能だったが設計はできなかったため、リカード自身がその任務に着手した。彼は煙排出を低減した新しい6気筒エンジンを設計することに成功し、より強力で、既存のものと同じスペースに収まるものであった。出力は150hp（110kW）で、以前の105hp（78kW）と比較して、後年の改良で225hp（168kW）と260hp（190kW）となった。

1917年4月までに、週100基のエンジンが生産された。合計8,000基以上が軍務に投入され、第一次世界大戦のイギリス菱形重戦車の全てをマーク V以降で駆動した。また、150hp（110kW）エンジンの数百基がフランスの基地工房、病院、キャンプなどで電力と照明を提供するために使用された。

 航空機用エンジン 
1917年、旧師匠のバートラム・ホプキンソン（当時航空省の技術ディレクター）が、リカードを軍事航空局の新しいエンジン研究施設（後にRAEとなる）に参加するよう招待した。1918年にホプキンソンがブリストル・ファイターの飛行中に死亡し、リカードはその地位を引き継いだ。それ以降、部門は実験エンジンと研究報告の連続を生産し、イギリスおよび世界のエンジン産業を絶えず推進した。

リカードの最初の主要研究プロジェクトの一つは、不規則燃焼（ノッキングまたはピンポンと呼ばれる）の問題であった。これを研究するために、彼は独自の可変圧縮比試験エンジンを構築した。これにより、燃料のオクタン価システムの開発と、オクタン向上添加剤および精製システムへの多大な投資につながった。高オクタン燃料による燃料使用の劇的な削減は、アルコックとブラウンが彼の改良を施したヴィッカース・ヴィミー爆撃機で大西洋を横断することを可能にした直接的な責任を負っていた。

 エンジン設計の進展 

1919年、リカードはガソリンエンジンおよびディーゼルエンジン内の燃焼に影響を与える現象を研究していた。彼は燃焼室内の乱流が炎速度を増加させることに気づき、シリンダーヘッドをオフセットすることでこれを達成できると判断した。また、室を可能な限りコンパクトにすることで炎の移動距離を減らし、爆発の可能性を低減できると気づいた。彼は後に、ディーゼルエンジンで秩序ある空気運動を達成するための誘導渦流室を開発し、傾斜したポートで渦流を開始し、小さな円筒体積に空気を強制することで強調した。最後に、彼はディーゼルエンジン用の圧縮渦流室を開発した。この設計は激しい渦流を体現し、合理的な圧力上昇率と良好な燃料消費を備えていた。

圧縮渦流室設計は「コメット」設計（1931年に特許取得）と呼ばれ、その後、トラック、バス、トラクター、クレーン、および自家用車やタクシーで使用される多くの会社にライセンス供与された。コメット燃焼室は、ロンドン・ジェネラル・オムニバス社（後にロンドン乗合交通局/ロンドン交通の一部）が1931年に運用した最初のアソシエーテッド・イクイップメント・カンパニー（AEC）ディーゼルバスで使用された。その後の発展版は、世界初の量産ディーゼル乗用車である1934年のシトロエン・ロザリーで採用された。これにより、当時イギリスは道路輸送用の高速度ディーゼル分野で世界をリードした。この優位性は、1938年の予算で課せられたディーゼル燃料への重税により、イギリスから失われた。

リカードは1921年のT.T. Vauxhallエンジンを設計し、モータースポーツのセシル・クラットンによって1922年のRAC T.T.で「tour de force」と記述された。T.ペインがリカードVauxhallで3位に入り、1921年グランプリ・サン-beamのジャン・シャサーニュが全体優勝した。このエンジンは後にメイズとヴィリアーズによって開発され、スーパーチャージャーを装備し、15年後でも優勝した。

1922年と1923年にリカードは2巻構成の「The Internal Combustion Engine」を出版した。

リカードはスリーブバルブを発明したわけではないが、1927年にスリーブバルブの利点を概説した画期的な研究論文を発表し、ポペットバルブエンジンが1500hp（1,100kW）を超える出力を提供できないと示唆した。この論文に続き、多くのスリーブバルブ航空エンジンが開発され、特にNapier、Bristol、Rolls-Royceによってであった。Bristolはパーサス、ハーキュリーズ、タウルス、ケンタウルスを生産、NapierはNapier Sabreを、Rolls-RoyceはEagleとCrecyを生産し、いずれもスリーブバルブを使用した。

 リカードエンジン 
 開発の背景 
第一次世界大戦初期に導入されたイギリスの初期型菱形重戦車（マーク IからIV）では、デイムラー社製の袖弁式エンジン（Daimler 105 hp）が使用されていた。しかし、このエンジンは過剰な排煙が発生し、戦車の位置を敵に露呈しやすい欠点があった。これに対し、1915年、リカードは「Engine Patents Ltd.」を設立し、新たなエンジン開発に着手した。1917年初頭、戦車開発責任者のアルバート・ジェラルド・スターン中佐の依頼により、プロトタイプが完成。袖弁式からポペットバルブ式への変更により、煙を大幅に低減し、出力も向上させた。このエンジンは、マーク V 戦車の標準動力源として採用され、ウィルソン少佐設計のエピサイクリック変速機と組み合わせることで、戦車の操縦性を飛躍的に向上させた。

生産は1917年4月から開始され、週100基のペースで進められた。

リカードエンジンは、エンジニアのハリー・リカードが1915年に設立した「Engine Patents Ltd.」（現在の「Ricardo PLC」）が設計を主導したが、製造自体は、設計会社のライセンスに基づき、主に以下の英国企業によって行われた。

 Mirrlees, Bickerton & Day（ストックポート、イングランド）：主に150馬力の6気筒エンジン（重型および軽型アルミニウム製）を生産。

 Peter Brotherhood Ltd.（イングランド）：150馬力エンジンを生産し、一部はトラクター用としてオーストラリア・ニュージーランドへ輸出。

 Crossley Bros（マンチェスター、イングランド）：300馬力のV12エンジンを生産。

これらの企業による総生産数は8,000基を超えた。これにより、マーク V以降のイギリス菱形重戦車（マーク V*、V**を含む）に広く使用された。戦後には発電機用としても数百基がフランスの基地で活用された。

 仕様 
リカードエンジンは、直列6気筒ガソリンエンジンとして設計され、マーク V 戦車の菱形ボディに適合するコンパクトな寸法を有する。

主な仕様は以下の通りである。

 項目  詳細（標準型: 直列6気筒） タイプ  水冷直列6気筒ガソリンエンジン（ポペットバルブ式） 排気量  19リットル 出力  150 hp (110 kW) / 1,200-1,250 rpm（マークV**: 225 hp / 168 kW）（最高試験: 260 hp / 190 kW） ピストン設計  クロスヘッドピストン（潤滑油と燃焼熱の分離、呼吸改善） 重量  約680 kg（推定） 燃料容量  93インペリアルガロン（約420 L） 製造元  Mirrlees, Bickerton & Day / Peter Brotherhood Ltd. / Crossley Bros. バリエーション(V12: マーク VIII用)  水冷V12、排気量38 L、出力300 hp (220 kW)

このエンジンは、従来エンジンと「同じフットプリントを保ちつつ」（技術用語で、機器や部品が床面（または設置面）で占める面積や輪郭の形状を維持すること）、高背設計を採用し、戦車の内部スペースを有効活用した。

V12バリエーションは、マーク Vに搭載されていた水冷直列6気筒を基に、水冷V型12気筒化して拡張し、「単一エンジンとして」出力2倍（300 hp）を実現したものである。

マーク VIII 戦車（イギリス版）のエンジンを、「リカード水冷直列6気筒（150 hp）×2基（並列配置）」とするのは、誤解である。

 運用と性能 
マーク V 戦車に搭載されたリカードエンジンは、最高速度5 mph（約8 km/h）を達成し、航続距離約72 kmを実現した。燃料満載で約10時間の稼働が可能で、変速機との統合により、運転手1名で全操作が可能となった。これにより、従来の4人制から簡素化され、乗員の負担を軽減した。

1918年のアミアン攻勢などで実戦投入され、信頼性が高く評価された。マーク V*（延長型）では重量増加により性能が低下したが、マーク V**ではエンジン出力強化と履帯幅拡大により改善された。出力重量比は雄型で5.2 hp/tonから向上した。

 バリエーションと進化 
リカード (エンジン)の進化は、主に出力強化と信頼性向上に焦点を当てた。主なバリエーションは以下の通り。

 バリエーション  年  主な進化点  スペック  生産数/用途 マーク V (標準)  1917–1918  基本型。煙低減と出力向上。  150 hp、19 L、6気筒  400基以上。主力重戦車。 マーク V*  1918–1919  ハル延長で乗員増。通気問題継続。  150 hp  579基。休戦後完成。 マーク V**  1918  シリンダー拡大とエンジン後方移動。トラック幅67 cm拡大。  225 hp  25基。機動性向上。 マーク VIII (イギリス版)  1918–1919  V12に拡張。最初の試作車はロールス・ロイスV12を搭載。後にリカードV12に換装。  300 hp、38 L、V12  試作車1輌＋6輌（戦時量産）＋24輌（戦後量産）。幻の重戦車。

マーク VIII 戦車（Heavy Tank Mark VIII、別名Liberty Tank）は、米英共同プロジェクトで、リバティ（Liberty）エンジンの遅延が原因でイギリス版はリカードV12を採用し搭載。出力重量比約7.9 hp/tを達成し、最高速度6 mph（10 km/h）を予定したが、戦争終結で7輌のみ完成、実戦投入なし。

 イノベーションと影響 
リカードエンジンの導入は、戦車の伝達システムを革新した。巨大なディファレンシャルギアを廃止し、後部スペースを指揮官用キャビンや追加装備に活用可能にした。これにより、視界向上と指揮効率の改善が図られた。また、リカードの設計思想（乱流燃焼最適化、クロスヘッドピストン）は戦後、航空機エンジン（例: ロールス・ロイス クレシー）や自動車エンジン開発に波及し、イギリスの内燃機関技術の基盤を形成した。

V12版の戦後用途は限定的だが、類似設計が陸上スピードレコード車（Flying Spray, 1936年、1,200 hpディーゼルV12派生）やディーゼル機関車（Fell Diesel, 1950年代、Paxman-Ricardo V12）に転用された。これにより、リカード社はBridge Works工場を設立し、現在の「Ricardo PLC」へ成長した。

 問題点 
一方で、エンジンの中央配置により熱と騒音が発生し、乗員の不快感を招いた。換気システムの不備から一酸化炭素中毒のリスクが高く、数時間の運用で戦闘不能となる事例もあった。後期型で追加シャッターを設置したが、根本的な解決には至らなかった。また、伝達系の耐久性を考慮し、出力は当初の提案200 hpから150 hpに抑えられた。マーク VIIIのV12も燃料消費大と重量増が課題となった。

 脚注 

 関連項目 
 マーク V 戦車
 マーク VIII 戦車

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