第55回:カムシャフト進化論
空気を取り込み圧縮する技術

2019.08.08 自動車ヒストリー エンジンの燃焼を制御すべく、吸気バルブと排気バルブを駆動するカムシャフト。エンジンの高出力化・高効率化を果たすべく、動弁機構はどのような進化を遂げたのか? サイドバルブエンジンから始まる“回転によって燃焼を操る”システムの歴史を振り返る。

高性能の証しだったバッジ

1980年代、フロントグリルやリアエンドに「TWIN CAM」というバッジを装着したクルマが増殖した。車種によっては、「DOHC」と記したものもあった。どちらも同じ意味で、エンジンのカムシャフトが2本あることを示す。

技術用語をわざわざクルマの外面に書き記すのも妙な話だが、当時はこれが高性能の証しとしてもてはやされた。自動車用品店には後付けのバッジが並べられていて、ひそかにそれを買って見かけだけ偽装する者も多かった。

現在では、このようなエンブレムを付けたクルマは見られない。DOHCはごく当たり前の技術となり、誇示するようなものではなくなったからだ。以前はスポーツカーや高級車だけに用いられていたが、今ではごく普通のセダンや軽自動車にも当たり前に採用されている技術である。

内燃機関は動力を取り出すためにシリンダー内で燃料を燃やすので、外から空気を取り入れる必要がある。そして、燃焼させるときには完全に密封しなければならない。その動作を担うのが、吸気側と排気側にそれぞれ備えられるバルブである。タイミングよくバルブを開閉して、空気を導入し、閉じ込め、排出する。効率的に空気をマネジメントするため、エンジニアたちは苦心を重ねてきた。

バルブの開閉をつかさどるのがカムシャフトで、クランクシャフトの回転がギアやチェーンで伝えられて動作する。軸には卵型をしたカムが取り付けられており、回転運動を往復運動に変換して一定の間隔でバルブを押す。4ストロークエンジンでは、クランクシャフトが2回転する間にカムシャフトは1回転する。この吸排気弁機構の効率化が、エンジンの性能を高めるのに重要なポイントとなる。

マツダのガソリンエンジン「SKYACTIV-G」の動弁機構(2010年)。カムシャフトが回転すると、卵型のカムがバルブを押し下げ、吸/排気を行う仕組みとなっている。
マツダのガソリンエンジン「SKYACTIV-G」の動弁機構(2010年)。カムシャフトが回転すると、卵型のカムがバルブを押し下げ、吸/排気を行う仕組みとなっている。拡大
1981年に登場した6代目「日産スカイライン」のスポーツグレード「2000RS」。ボディーサイドには誇らしげに「4VALVE DOHC」の文字が書かれている。
1981年に登場した6代目「日産スカイライン」のスポーツグレード「2000RS」。ボディーサイドには誇らしげに「4VALVE DOHC」の文字が書かれている。拡大
「スカイライン2000RS」の2リッター直4 DOHCエンジン「FJ20E」。1本のカムシャフトが吸気用の8本のバルブを、もう1本のカムシャフトが排気用の8本のバルブを制御した。
「スカイライン2000RS」の2リッター直4 DOHCエンジン「FJ20E」。1本のカムシャフトが吸気用の8本のバルブを、もう1本のカムシャフトが排気用の8本のバルブを制御した。拡大
日本で初めてDOHCエンジンを搭載した市販車は、1963年に登場した「ホンダT360」。まさかの軽トラックだった。
日本で初めてDOHCエンジンを搭載した市販車は、1963年に登場した「ホンダT360」。まさかの軽トラックだった。拡大
あなたにおすすめの記事
新着記事