カムシャフト

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。