１．基本 　星型エンジンは４サイクルエンジンである。これは混合気の吸入開始から燃焼後のガスの排出までが、４つのサイクルから構成されているためにこう呼ばれる。また、別名「４ストローク・サイクル」ともよばれることから分かる通り、４回ピストンが上昇または下降する。 　その４つのサイクルとは、�@「吸気」�A「圧縮」�B「爆発」�C「排気」である。これを細かく見ていくと、まず、�@の「吸気」が開始される時点では、ピストンは気筒内で一番上に上がった状態となっている。この位置を上死点と呼び、反対に一番下がった位置を下死点と呼ぶ。 　�@「吸気」から、�A「圧縮」に移行していく過程でピストンは下がっていき下死点に達したとき�A「圧縮」が開始される。さらに同じように�A「圧縮」から�B「爆発」に向けてピストンが上がっていき、上死点に達すると�B「爆発」が開始され、再び下死点に達して�C「排気」が開始されて、最後にまた上死点に戻り、�@「吸気」の開始となる。実際には、色々な理由から各サイクルはわずかながらオーバーラップしているのだが、ここでは理解しやすくするためにその点は無視することにする。 　この４つのサイクルの間にピストンは２往復している。これは言い換えれば、その間にクランクシャフトが２回転しているということである。そして、その間に「爆発」の行程は１回しかないので、２回転する間に１度だけ爆発するということである。このことは、以下の文を理解する上で大事なこととなるので、覚えておいていただきたい。 　次に、第二次大戦中に使われていた用語を現代語に訳してみたいと思う。 　これは、第二次大戦中の用語では現代の自動車用エンジンに等に馴染んでいる人には理解しにくい面があると考えるからで、特に当時の文献を見てみると現在では多くの人が聞いたこともない用語が使われていたりする。 ・気筒→シリンダ、または気筒 ・弁→バルブ、または弁 ・接合棒→コネクティングロッド（通称コンロッド） ・曲軸→クランクシャフト ・扇車→（過給器）インペラ ・過給器→スーパーチャージャー ・点火栓→スパークプラグ 　これらは現在の書籍でも見かける用語である。現在の書籍にはめったに登場しないが第二次大戦中の文献に登場する用語が以下のものである。 ・活塞→ピストン ・弁動桿（陸軍）、衝棒（海軍）→プッシュロッド ・弁槓桿（陸軍）、動弁腕（海軍）→ロッカーアーム 　とはいえ、本文では何が何でもこの現代語を使用するというわけでもない。たとえば、過給器などは現在ではスーパーチャージャーの方が一般的となったが、航空機の世界においては未だ過給器のままの方が理解しやすいと考えられるからである。また、気筒や弁などはそのままのほうが理解しやすい局面もある。たとえば、エグゾーストバルブなどと無理にカタカナ表記するより、排気弁のままのほうが理解しやすいだろう。 　以下の本文中では、より理解しやすいと思われる方を使用することにする。 ２．コンロッド／クランクシャフトの構造 　星型エンジンのコンロッドとクランクシャフトの結合方式は、一般的なエンジンの構造から言うと極めて特殊な構造をしていると言える。 　他の形式のエンジンの場合、各々のピストンがコンロッドを介して個々にクランクシャフトと結合されているがのほとんどだが、星型エンジンの場合は、１列に対し主コンロッドと呼ばれるサイズの大きなもの１つだけがクランクシャフトに結合されており、残りの副コンロッドと呼ばれるものは、すべてこの主コンロッドに結合されている（図２）。図は９気筒エンジンのもので、主コンロッド下部の丸い穴の部分すべてに副コンロッドが連結されるので、副コンロッドは８本となる。これに主接合分を加えて、合計９気筒となる。 ３．爆発順序、爆発間隔 　上記のようなコンロッドとクランクシャフトの結合形式のため、気筒は時計回り、または反時計回り（以下、便宜上、時計回りに統一）に順番に爆発していくことになる（厳密な表現をすれば「気筒内で混合気が爆発する」となるが、これでは表現が長くなるので、ここでは、これも便宜上「気筒の爆発」と記述する）。一番上に位置するピストン（図２でいくと主コンロッドに連結されるピストン）が上死点に達した後、時計回りに回転すると、次に上死点に達するのはその右隣の気筒となるからである。ただし、時計回りに一気筒ずつ爆発してしまうと１回転、つまり３６０度で全ての気筒の爆発が終了してしてしまうことになる。これでは、４サイクルエンジンの「１つの気筒は２回転で１回爆発する」という基本原則が達成されなくなる。このため、実際には一つ飛ばしで爆発させることになる。 　これを図にしたのが図３である。 　最初に基本として、１つの気筒が爆発して次の気筒が爆発するまでにクランクシャフトが何度回転するかを表す「爆発間隔」を説明すると、これは２回転にあたる７２０度を１列あたりの気筒数で割ればよい。１列あたり９気筒のエンジンでは８０度になる。つまり、ある気筒が爆発してから次に爆発する気筒は時計回りに８０度先にある気筒となる。 　図３を例にして具体的に説明してみよう。図は９気筒エンジンのみを表現してあり、真上の気筒が１番気筒、ここからから時計回りに順に９番気筒まで存在する。これに合わせて、図では�@から�Hまでの数字をふってある。 　まず最初に、１番上に位置している１番気筒�@が爆発したとする。次に爆発する気筒は時計回りに８０度先にある気筒だから、�Bとなる。その次は、さらに８０度先にある�D、その次が�Fで、次に�H、ここで１周して�Aとなり、この順番で最後が�Gとなって、また�@に戻る。 　つまり、７２０度回転した後に再び同じ気筒を爆発させるためには、気筒を１つ飛ばしで爆発させる必要があるということで、これが、星型エンジンの１列あたりの気筒数が奇数である理由である。 　９気筒エンジンの爆発順序をすべて記述すると�@−�B−�D−�F−�H−�A−�C−�E−�G、そしてまた�@となる。 図３−１ 図３−２ 　ここまでは単列エンジンの場合である。これが複列になった場合は前後の列で交互に爆発させることになる。 　本来レシプロエンジンは、上下運動を回転運動に変換しているため少なからず震動が発生する。少しでもその震動の発生を押さえるために、ある気筒が爆発して次の気筒を爆発させるときには、クランクシャフトを挟んでその反対側に近い位置に配置されている気筒を爆発させるのが望ましい。単列の星型エンジンでは、説明した通りこういった爆発順序にすることは不可能だが、複列エンジンの場合はこれを実現することが可能となる。ただし、実際には時計回りに順次爆発させるために、ちょうど反対側よりわずかに回転方向にずれた気筒を爆発させていく。 　複列エンジンの場合、まず重量バランスをとる意味から後列の主コンロッドは前列の主コンロッドの対面１８０度に配置するのが一般的である。誉一一型を例にとって説明すると、エンジンを後ろから見た場合、前列は真下の気筒が１番気筒で、主コンロッドが連結さているのは時計間りに三つ先の４番気筒なので、真下から１２０度、真上の０度から見て３００度の位置となる。これに対し後列は、真上の気筒が１番気筒となり、主コンロッドが連結さているのはやはり４番気筒であるので、真上から１２０度となる。（図４） 　そして、この誉一一型の爆発順序は、前�@→後�A→前�B→後�C→前�D→後�E→前�F→後�G→前�H→後�@→前�A→後�B→前�C→後�D→前�E→後�F→前�G→後�H、で再び前�@となる。前後列交互に爆発させるため、一見バラバラのようであるが、単列ずつは前述の通り後ろから見て時計回りに一気筒飛ばしであるのに注意していただきたい。（図５） 図４ 図５ ４．吸／排気弁作動方式 　次に、吸／排気弁を作動させるためのカムについて説明する。 　星型エンジンの場合、カムはリング状になって１列あたり吸気弁用１個、排気弁用１個の２個ずつ存在する。誉でいうと前列のものが気筒の前に２個、後列のものが気筒の後ろに２個の合計で４個存在する。吸／排気弁を開く役目をするカム山は、９０度の位相で１個のカムにつき４個ある（図６）。このあたりの構造について詳しく見てみよう。 　４サイクルのレシプロエンジンの場合、１工程が前述の４つのサイクルから構成され、これらはクランクシャフトが２回転する間に行われる。このうち、吸気弁が作動する（上下する）のが、�@であり、排気弁が作動するのが�Cである。つまりは、吸気弁、排気弁ともにクランクシャフトが２回転する間には１度ずつしか作動しないということになる。 　一般的な星型エンジンの弁作動方式はオーバー・ヘッド・バルブ（ＯＨＶ）方式であるので、カム山の頂上部分にプッシュロッドの下端が乗っている場合、てこの原理で弁は一番下げられた、つまり一番開いている状態になっている。そして、次にこの同じ弁が一番開いた状態になるのは、エンジン２回転で１度しか動作しない以上、ちょうど７２０度後ということになる。 　カム山は１個のリングにつき４カ所にあり、それぞれが９０度に配されている。気筒の爆発順序は、前述したとおり１列あたり時計回りに�@→�B→�D→・・・である。１番と３番の気筒の間隔は３６０度÷９×２の８０度であるから、ある気筒が爆発してから、次の気筒が爆発するまでの間隔も８０度ということになる。 　一番上から時計回りに１〜４と番号を振った場合、１番気筒と１番カム山が一致した位置にあるとき、２番カム山はその９０度右、つまり、３番気筒の１０度先に位置している。 　同じように３番カム山は５番気筒の２０度先、４番カム山は７番気筒の３０度先にある。以上を考えると、１番気筒が爆発して、次の３番気筒が爆発するまでの間に、カムは１０度回転し、かつ３番気筒の真下にカム山の頂点が来ている必要がある。 　ということは、カムは気筒とは逆の反時計回りに回って、３番気筒の真下に来るカム山は２番カム山ということになる。そして、この３番気筒が爆発するときには、当然、他のカム山も反時計回りに１０度動いているわけだから、３番カム山は５番気筒の１０度先、４番カム山は７番気筒の２０度先ということなる。そうなると、次の５番気筒が爆発するときには３番カム山がさらに反時計回りに１０度動いて、５番気筒の真下に来るというわけである。 図６−１ 図６−２ 図６−３ 　ところで排気弁だが、これの細長い棒状部分は実は中空になっていて、その中には、通り抜けていく排気ガスにさらされ非常に高温になる排気弁の温度を下げる意味で金属ナトリウムなどが封入してあるものが多い。これは第二次大戦中の星型エンジンのほとんどに実施されているわけだが、現在の市販自動車のパンフレットを見ると、このことを声高に説明しているものがある。これは最新の技術のような印象を与えるが、この当時から当たり前に利用されていた技術である。 ５．潤滑油循環方式 　潤滑油（以下、オイル）の循環方式には、大きく分けてドライサンプとウェットサンプの２種類が存在する。この違いを簡単に言うと、オイルをオイルタンクに溜めるか、エンジン内下部のオイルパンと呼ばれる場所に溜めるかである。 　現代の市販自動車についてはポルシェの空冷エンジンなどを除きほとんどがオイルパンを持つウエットサンプ方式である。 　これに対し航空エンジンの場合、常にエンジン下部を下にして飛行するわけにはいかないためにオイルパンを設置できないので、ほとんどの場合ドライサンプとなっている。 　では、星型エンジンはどのようにしてオイルを循環しているのか？ 　基本的には飛沫による潤滑とポンプでの圧力による循環の２種類で、その流れは以下の通りとなる。 　給油ポンプによってオイルタンクから出たオイルは、過給器のインペラ軸に供給されると同時にクランクシャフトへ導かれる。クランクシャフト表面には小さな穴が開いており、これの主コンロッドとの接合部分のものは主コンロッドの軸受け部を潤滑後、その主コンロッド内の送油管を通り、副コンロッドの軸受け部を潤滑する。クランクシャフト上の転軸部からしみ出したオイルは遠心力により飛沫となって飛び散り、シリンダ内壁、ピストン、ピストン軸等を潤滑する。 　その後、クランクシャフト内のオイルはプロペラ軸内を経由して、前部カム室に到達する。 　気筒頭部の給排気弁を駆動するためのロッカーアーム部分については、カム室から伸びたプッシュロッド覆いの中を通してオイルが供給される。星型エンジンの各気筒間には、オイルの送油管で結ばれていて、最下部に位置する気筒（誉であれば前列の１番気筒）の頭頂部にはオイル溜まりがある。ロッカーアーム部を潤滑したオイルは、気筒間の送油管を通って、最終的にはこのオイル溜まり溜まることになる。ただし、エンジン上部に位置する気筒の分についてはこの限りではなく、再びプッシュロッド覆い内を通してカム室に戻している。 　これとは別に、クランクシャフト室内に充満している飛沫となったオイルは、その後、前部カム室に落ちるようになっており、それが、さらにその先の減速室に到達し減速室下部のオイル溜まり溜まることになる。 　さて、下部の気筒にはオイルが溜まりそうであるが、まず、ピストン裏側のものは激しい上下運動で飛び散り、とてもピストンに留まってはいられない。ビストンの側面から燃焼室へ流れ込もうとするものは、ピストン下部が下死点ではクランク室内まで露出するため、その大部分はオイルリングで掻き出されてクランク室内に戻される。オイルリングの隙間から燃焼室内に達するものも、その多くは、前述の通りロッカーアーム室から気筒間送油管を通って気筒頭オイル溜まりに溜まる。しかしながら、それでも燃焼室に溜まっているものもあるようで、整備時に点火栓を抜くと、オイルがドッと出てくることも多いらしい。 　最後に、１番気筒下部の気筒頭オイル溜まりと減速室下部のオイル溜まりに溜まったオイルは、ポンプによって吸い出され、オイルタンクに戻っていくのである。なお、誉のようなクランク室の前後にカムのあるエンジンは、エンジン後部にもオイル溜まりがあり、気筒頭オイル溜まりと減速室下部オイル溜まりに溜まったオイルは、一旦、この後部オイル溜まりに集められてからオイルタンクに戻される。この際に気化器の周辺にオイルを導き、気化器の凍結防止を行っているエンジンもある。