エンジンのバルブって何をしているの?

エンジンのバルブはどこにある?

バルブ バルブスプリング

エンジンは、おもに次の3つで構成されています。

・往復運動を回転運動に変える働きをする、クランクシャフトを支持しているクランクケース
・ピストンが往復運動するシリンダーを固定しているシリンダーブロック
・吸・排気バルブとそれを動かす動弁系機構を組み込んでいるシリンダーヘッド

吸気バルブは、シリンダーヘッドに形成された吸気ポートに配置されており、燃料と空気の混合気をシリンダーに送り込むときに開きます。一方、排気バルブは、排気ポート側に配置され、シリンダーの燃焼ガスを排出するときに開きます。

バルブは、傘部とステムで構成され、棒状のステムの先端に円形の傘が付いた、キノコ形状をしています。上下に動くバルブ傘部のバルブフェースと、吸・排気ポートそれぞれに装着された弁座(バルブシート)の間隔(バルブリフト)によって、混合気燃焼ガスの流れを開放したり、遮断したりしています。

最近のエンジンでは、1気筒あたり吸・排気バルブがそれぞれ2個ずつ、合計4個の4バルブエンジンが主流です。

吸・排気バルブの役割

バルブ

では、どのようなタイミングで吸・排気バルブは開閉するのでしょうか。

4サイクルエンジンは、次の4つの行程で構成されており、そのなかでエンジンは2回転します。

①燃料と空気の混合気をシリンダーに吸入する「吸気」
②吸入した混合気を圧縮する「圧縮」
③圧縮した混合気に点火して爆発する「燃焼」
④燃焼ガスをシリンダーから排出する「排気」

まず「吸気」行程で、ピストンが下降し始めると、吸気バルブが開き、シリンダー内に混合気が吸い込まれます。ピストンが、最下点(下死点と呼びます)付近で、吸気バルブは閉じ「圧縮」、さらに「燃焼」が行われます。このとき吸・排気バルブは、閉じた状態です。

そして「排気」行程で、排気バルブを開いて、ピストンの上昇ととも燃焼ガスをシリンダーから排気管へ押し出します。ピストンが、最上点(上死点)付近でバルブは閉じます。

本来、吸・排気バルブにはオーバーラップというものがあり、同時に開いているタイミングがありますが、ざっと燃焼行程を説明すると上記のようになります。

この行程を連続的に繰り返すことによって、エンジンはスムーズに回転するのです。

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