進化するバルブクリアランス調整：シムレスバルブリフター

進化するバルブクリアランス調整：シムレスバルブリフター

動弁系における課題

自動車の心臓部であるエンジンにおいて、空気と排気の流れを調整する動弁系は、その性能を左右する重要な役割を担っています。ピストンの上下運動をクランクシャフトで回転運動に変換する過程で、吸気バルブと排気バルブを正確なタイミングで開閉する必要があります。この精密な制御を可能にするのが、カムシャフトとバルブ機構です。カムシャフトはエンジン回転と同期して回転し、カムと呼ばれる山がバルブリフターを押し上げます。バルブリフターはロッカーアームやバルブステムを介して、最終的にバルブを開閉させます。

しかし、エンジンは高温で動作するため、部品の熱膨張による伸縮を考慮しなければなりません。特に、バルブとバルブリフターの間には適切な隙間（バルブクリアランス）が必要です。このクリアランスは、冷間時に設定されますが、高温になると部品が膨張し、クリアランスが変化します。もしクリアランスが小さすぎると、バルブが完全に閉じなくなり、圧縮漏れや排気漏れが発生し、出力低下や燃費悪化につながります。反対に、クリアランスが大きすぎると、バルブが開くタイミングが遅れたり、開く量が不足したりして、同様にエンジンの性能低下を招きます。

従来、このバルブクリアランスの調整は、整備士が手作業で一つずつ調整ネジを回して行っていました。そのため、調整には熟練の技術と時間が必要でした。近年では、油圧式バルブリフターの採用や、可変バルブタイミング機構の導入により、自動的にバルブクリアランスを調整するシステムが登場しています。これにより、整備の手間を省き、常に最適なバルブクリアランスを維持することが可能となりました。しかし、これらの機構は構造が複雑で、コストも高いため、全ての車に搭載されているわけではありません。現在も多くの車種で、定期的なバルブクリアランスの点検と調整が必要とされています。

そのため、動弁系における課題は、更なる高効率化、低燃費化、環境性能の向上に向けて、より精密で効率的なバルブ制御システムの開発が求められています。 また、整備性の向上も重要な課題であり、調整の手間を省くための技術革新が期待されています。

シムによる調整方法

機関の調子を左右する重要な要素の一つに、弁と駆動軸の間の隙間、つまり弁隙間があります。この隙間を適切に調整する方法として、薄い金属片である調整片を用いる方法が広く知られています。調整片は、揺棒と呼ばれる部品と駆動軸の間に挟み込まれ、その厚さを変えることで弁隙間を微調整します。調整片の厚さは多種多様で、機関の種類や使用状況、目指す性能に応じて最適な厚さを選ぶ必要があります。

この調整片を用いた調整方法は、比較的容易で費用も抑えられるという利点があります。特別な道具を必要とせず、基本的な工具さえあれば作業ができます。しかし、調整には相応の知識と経験が必要です。弁隙間は機関の性能に直結するため、不適切な調整は機関の不調や損傷に繋がる可能性があります。調整作業を行う際は、整備解説書をよく読み、手順を正しく理解することが大切です。

また、調整の度に調整片を交換する必要があることも留意すべき点です。一度使用した調整片は再利用できないため、適切な厚さの調整片を都度用意する必要があります。そのため、多くの種類の調整片を常備しておくか、必要な調整片を迅速に入手できる供給体制を確保しておくことが重要です。場合によっては、入手が困難な調整片もあり、整備に時間を要することもあります。

調整片による弁隙間の調整は、手軽さと費用の面で優れていますが、作業の正確さと調整片の管理に注意が必要です。調整作業は慎重に行い、機関の状態を常に確認しながら進めることが重要です。もし自身がない場合は、専門の整備工場に依頼することをお勧めします。適切に調整された弁隙間は、機関の性能を最大限に引き出し、滑らかで力強い走りを提供してくれるでしょう。

シムレスバルブリフターの登場

吸排気弁を動かすしくみ、バルブ機構は、エンジンの出力を左右する重要な部品です。このバルブ機構を構成する部品の一つに、バルブリフターと呼ばれる部品があります。バルブリフターは、カムシャフトからの動きをバルブへと伝える役割を担います。従来のエンジンでは、このバルブリフターとカムシャフトの間の隙間（バルブクリアランス）を、薄い金属片（シム）で調整するのが一般的でした。しかし、この調整作業は非常に手間がかかり、専門的な知識と技術が必要でした。また、エンジンの使用に伴いバルブクリアランスは変化するため、定期的な調整が欠かせません。この調整を怠ると、エンジンの出力低下や燃費悪化、さらにはエンジン故障の原因となる可能性がありました。

こうした面倒な調整作業を不要にする革新的な技術が、シムレスバルブリフターです。名前の通り、調整用のシムを必要としないこの機構は、リフター内部に油圧調整機構を備えています。この油圧機構は、エンジンオイルの圧力を利用してリフターの高さを自動的に調整し、常に最適なバルブクリアランスを保ちます。これにより、エンジンの出力と燃費が向上するだけでなく、騒音や振動も低減されます。

シムレスバルブリフターの最大の利点は、手動でのバルブクリアランス調整が不要となる点です。定期的な調整作業から解放されることで、整備にかかる時間と費用を大幅に削減できます。さらに、常に最適なバルブクリアランスが保たれるため、エンジンの性能を常に最高レベルで維持することが可能です。このシムレスバルブリフターは、近年の自動車エンジンで広く採用されており、高性能化、低燃費化、そして整備性の向上に大きく貢献しています。まさに、自動車技術の進化を象徴する部品と言えるでしょう。

シムレスの仕組みと利点

なめらかな動きを生み出す「シムレス」の仕組みについてご説明します。

「シムレス」は、油の力を用いて自動で隙間を調整する仕組みです。エンジン内部の「バルブ」という部品は、開閉を繰り返すことで空気や排気ガスの流れを制御しています。このバルブと、それを押す「タペット」という部品の間には、わずかな隙間が必要です。この隙間を「バルブクリアランス」と言います。

従来は、この隙間を調整するために薄い金属片である「シム」を挟み込んでいました。そのため、定期的に隙間の測定と、必要に応じてシムの交換という作業が必要でした。しかし、「シムレス」はこの調整作業を不要にしました。

「シムレス」の心臓部は、タペット内部にある小さな油の部屋です。エンジンオイルの圧力によって、この部屋の高さが変化します。この油圧制御によって、熱で膨張することによるバルブクリアランスの変化を自動的に補正することが可能になります。

「シムレス」の利点は、まず調整の手間が省けることです。従来のシム方式では、定期的にバルブクリアランスを測定し、シムを交換する必要がありました。シムレスではこの作業が不要になるため、整備の手間と費用が大幅に削減されます。

常に最適なバルブクリアランスを維持できることも大きな利点です。最適なクリアランスを保つことで、エンジンの力強さが増し、燃費も向上します。さらに、バルブ動作音が小さくなるため、エンジン音も静かになり、快適な運転につながります。

様々な調整機構

開閉部の隙間、すなわちバルブクリアランスの調整方法は、様々な種類があります。部品を挟みこむ方式だけではないのです。その調整方法には、それぞれ得手不得手があります。代表的なものをいくつか見ていきましょう。

まず、「調整ねじ式」と呼ばれる方法があります。この方法は、部品にねじ込まれた調整ねじを回すことで、開閉部の隙間を調整します。まるでネジ回しのように、ねじを回すことで隙間の広さを細かく変えることができます。この方法は、部品を挟みこむ方式に比べて、より細かな調整が可能です。しかし、調整ねじを締める強さを正確に管理する必要があるため、注意が必要です。締め付けが弱すぎるとねじが緩んでしまい、強すぎるとねじが壊れてしまう可能性があります。

次に、「油圧式部品」と呼ばれる方法があります。この方法は、部品の中に油の力を利用した仕組みが備わっています。この仕組みによって、潤滑油の圧力を使って部品の高さを自動的に調整し、開閉部の隙間を常に適切な状態に保ちます。部品を挟みこむ方式と同様に、定期的な調整や部品交換が不要であるため、手間がかかりません。つまり、整備の手間を省くことができるという利点があります。

さらに、部品を挟みこむ方式にも様々な種類があります。部品の厚さを変えることで開閉部の隙間を調整しますが、部品の種類や材質によって、耐久性や調整の精度、費用などが異なります。例えば、薄い金属片を複数枚重ねて隙間を調整する方式もあれば、一枚の金属片で調整する方式もあります。

このように、開閉部の隙間を調整する方法は様々です。それぞれに利点と欠点があります。そのため、動力部の種類や使用目的、製造費用などを考慮して、最適な方法が選ばれているのです。

今後の展望

車の心臓部である原動機、その中でも空気の出し入れを司る弁の動きは、車の性能を大きく左右します。弁を持ち上げる部品、突き棒は、これまで、すきま調整が必要でした。このすきま調整を不要にしたのが、すきま無し突き棒です。これは、原動機の組み立てや整備を簡単にするだけでなく、性能向上にも貢献してきました。

しかし、車の性能向上への要求はとどまることを知りません。より力強く、より燃費が良く、より環境に優しい車を作るためには、突き棒にも更なる進化が求められています。

今後の突き棒は、開閉時期や持ち上げ量を自在に調整できる技術との組み合わせが鍵となります。弁の開閉時期を最適化することで、原動機の出力と燃費を同時に向上させることができます。また、持ち上げ量を変化させることで、よりきめ細やかな制御を実現し、低速から高速まで、あらゆる回転域で最適な性能を引き出すことが可能になります。

突き棒の材料にも注目が集まっています。より軽く、より丈夫な材料を使うことで、原動機全体の軽量化につながり、燃費向上に貢献します。また、高い耐久性を持つことで、長期間にわたって安定した性能を維持することが可能になります。

これらの技術革新は、突き棒単体の進化にとどまらず、原動機全体の性能向上、ひいては車全体の進化に大きく貢献するでしょう。突き棒の進化は、未来の車の姿を大きく変える可能性を秘めているのです。