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2016年12月13日 (火)

バルブ機構(1)

 今年の自動車工学の授業で、バルブ機構を知らなかった学生がいた。最近はエンジンを開けたりしないので仕方ないと思い、以前やっていた自動車工学シリーズの補足をしばらくの間い続けることにする。

 エンジンの面白いことの一つに、エンジンを駆動するための機構が全て自己完結的なところがある。すなわち、スターターでクランク軸を回して着火すれば、後はスロットルの開き具合に応じて自動的に回転するところである。

 バルブ機構は、4ストロークサイクルの燃焼行程に応じてタイミング良く燃焼室の吸排気ポートを開閉する。また、エンジン出力は、エンジントルクとクランクの回転速度の積で表されるので、エンジンを高出力化しようとすれば高回転化しなければならない。そのため、バルブ機構も素早く動くメカニズムである必要がある。バルブの開閉は、基本的にカム機構によりバルブ位置を変位させる。カムシャフトが回転してカム山がバルブを押し、バルブスプリングで元の位置に戻る。ところが、歴史的に燃焼室上のカムが直接バルブを押すようになったのは最近のことで、カムとバルブの間に、タペットやプッシュロッド、ロッカーアームを介する方式を長らく採用していた。

 代表的なバルブ駆動方式は、サイドバルブ(SV)方式、オーバーヘッドバルブ(OHV)方式、オーバーヘッドカムシャフト(OHC)方式、ダブルオーバーヘッドカムシャフト(DOHC)方式である。SV方式は現代のエンジンでは皆無となるものの、ちょっと古いハーレーで見かけることができる。

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