【今さら聞けない】可変バルブタイミング&リフト機構って何?

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最適な吸気を行うためにバルブの開く量とタイミングを調節

エンジンにとって大事なことは、空気を吸い込むことです。どんなエンジンも吸気した空気の量に合わせてパワーが出ます。空気に対して燃料はいくらでも入りますから、あまり気にする必要がありません。エンジンの性能のためには、吸気が大きな鍵を握ります。

いかにより良い吸気をさせることができるか? それがパワーだけでなく、燃費にも、快適性にも、とても大事なことなんです。

空気はスロットルボディで流れる量が制限されたあと、インテークマニホールド、インテークポートを通って燃焼室のなかに吸い込まれていきます。

このインテークポートと燃焼室の間にあるのがバルブです。強風で裏返った傘のような形をしています。このバルブをカムを使った機構で上から押し出すことで、燃焼室との間に隙間が生まれます。その隙間から空気が入っていくことになります。

可変バルブリフト機構というのは、この隙間の大きさを変えるシステムです。高負荷のときには、隙間が大きいほうがパワーが出ますが、低負荷の時には逆に充填効率が悪くなるのが一般的です。

バルブのカム機構には、サイドバルブ、OHV、OHC、DOHCなどがありますが、どの機構であってもカムシャフトの山に合わせてゆっくりと開き、そしてゆっくりと閉じるようになっています。開くタイミング、閉じるタイミングは、低負荷だと遅めに開いて早めに閉じる、高負荷だと早めに開いて遅めに閉じる、というのがベターです。吸い込む空気の量に対して、バルブが開いている時間が適切であるほうが都合がいいからなんです。それは吸気速度が関係するからなんです。吸気速度はある程度速くなると、その勢いで燃焼室の中に入っていきます。しかし吸気速度が遅いと勢いが悪くて、燃焼室に中に入りにくくなってしまうんです。

パワーと環境性能を両立させることが目的

ホンダのVTECが口火を切った可変バルブタイミング&リフト機構は、そうしたロジックで作動していました。目的はハイパワーを得ることではなく、当時のグループAというツーリングカーレースで活躍していたシビックのパワーをそのままに、排出ガス規制に対応するためでした。

つまり排出ガス規制の走行モードでは低速側カムで走らせることでクリーン化し、高速側カムではグループA譲りのパワーを発揮させるというのがコンセプトだったのです。

しかしその後、スポーツモデルだけではなく、低燃費モデル、そして現在はほぼ全てのモデルに可変バルブタイミング機構が装備されています。それはエンジンの効率を高めて燃費を向上させるために有効だからです。とくに効率が大幅に高くなるミラーサイクル(またはアトキンソンサイクル)を通常のエンジンで実現するのに不可欠でもあります。

吸気バルブを通常よりも早く閉じる、あるいは遅く閉じて吸気ポート側に押し戻す、といったバルブタイミングの変更をすることで、ミラーサイクルになるからです。加速時などはバルブタイミングを通常に戻せば、パワフルになります。

パワー、燃費、排出ガスのクリーン化など、エンジンに大きな影響を与えるのが吸気です。その瞬間にマッチした吸気にするために、最適なバルブタイミングにしようというのが、可変バルブタイミング機構や可変バルブリフト機構なのです。