エンジンの動弁系と呼ばれる重要な部品構成の一つに「カムシャフト」があります。今回は、エンジンの仕組みを理解するための基礎知識として、カムシャフトについて簡単に解説します。
カムシャフトとは
前回の記事で「カム」について説明しましたが、4シリンダーなどの多シリンダー(多気筒)エンジンの中には、シリンダー毎に多数のカムが付いています。これらは「カムシャフト」と呼ばれる部品によってつながっています。カムシャフトはカムを串刺しにする串のような役割と考えてもよいでしょう。カムシャフトによって、カムの動作やさらにその先の吸気弁・排気弁の動作を駆動させることができています。
カムシャフトは以下のようなイメージ図です。
カムシャフトの構造と仕組み
カムシャフトに取り付けられるカムの凸部の向きは、シリンダーごとに異なっています。これによって、バルブが開閉するタイミングがズラされ、各シリンダーの点火順序が変わります。このように、カムはクランクシャフトとともにシリンダーの点火順序を決定する重要な役割を果たしています。
カムシャフトの端には「カムシャフトプーリー」という滑車が取り付けられており、カムシャフトプーリーは「タイミングベルト」というベルトを通じてクランクシャフトと接続しています。ピストンが往復運動を行い、クランクシャフトが回転すると、自動的にカムシャフトも回転してバルブが開閉することになります。このように動弁系は、エンジン自体の運動エネルギーを利用して作動しています。
カムシャフトの回転数とクランク軸の回転数は異なる？
この質問はよく頂くのですが、4ストロークエンジンの場合は、カムシャフトの回転数とクランク軸の回転数は異なります。なぜなら、エンジンの4行程が一巡する間にクランク軸が2回転して、カムシャフトは1回転するからです。(4ストの場合、排気と吸気の行程が2回転で1回のみだからです)。そのため、4ストエンジンでは、駆動力の伝達の途中で変速を行い、回転を2分の1にしています。また、タイミングベルトの代わりにチェーンが使われることもあります。
2ストロークエンジンの場合は、カムシャフトの回転数とクランク軸の回転数は同じです。なぜなら、2ストの場合、排気と吸気の行程が毎回転実施されるからです。
まとめ
今回はカムシャフトについて、簡単に紹介しました。カムシャフトはエンジンのカム動作やバルブ動作を制御する重要な部品です。次回は、バルブシステムに関連して、タイミングベルトやカムシャフトの配置などについて、紹介します。
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