バルブトレイン

バルブトレインまたはバルブトレインは、内燃機関のバルブの動作を制御する機械システムであり、一連のコンポーネントがアセンブリ全体に運動を伝達します。

従来の往復動内燃エンジンはバルブを使用して、燃焼室に出入りする空気/燃料混合物の流れを制御します。

レイアウト

典型的なOHVバルブトレインは、バルブ、ロッカーアーム、プッシュロッド、リフター、カムシャフトで構成されています。バルブトレインの開閉と継続時間、およびバルブトレインのジオメトリは、任意の時点で燃焼室に入る空気と燃料の量を制御します。オープン/クローズ/デュレーションのタイミングは、チェーン、ベルト、またはギアによってクランクシャフトに同期されるカムシャフトによって制御されます。

バルブトレインはいくつかの構成で構築され、それぞれのレイアウトはわずかに異なりますが、エンジンの適切な動作に必要な時間にバルブを開閉するタスクを実行します。これらのレイアウトは、エンジン内のカムシャフトの位置によって区別されます。

カムインブロックカムシャフトはエンジンブロック内にあり、バルブで直接作動するか、プッシュロッドとロッカーアームを介して間接的に作動します。彼らはしばしばプッシュロッドを必要とするため、彼らはしばしばプッシュロッドエンジンと呼ばれています。オーバーヘッドカムシャフトカムシャフト（または採用された設計に応じてカムシャフト）は、シリンダーヘッド内のバルブの上にあり、間接的または直接バルブ上で動作します。カムシャフトはまったくありません。ソレノイドなどの技術は、バルブを個別に作動させるために使用されます。

部品

バルブトレインは、バルブの動作を担当する機械システムです。バルブは通常ポペットタイプですが、スリーブ、スライド、ロータリーバルブなど、他の多くのバルブが開発されています。

通常、ポペットバルブには、カムシャフトによって作動されないときに閉じた状態を維持するために、適切なバルブスプリングと呼ばれる小さなコイルスプリングが必要です。それらはバルブステムの端に取り付けられ、スプリングリテーナー内に収まります。バルブスプリングの代わりに他のメカニズムを使用して、バルブを閉じたままにすることができます。フォーミュラ1エンジンは、空気圧がバルブを閉じる空気圧バルブスプリングを採用し、オートバイメーカーのドゥカティは、バルブを機械的に閉じるデスモドロミックバルブドライブを使用します。

使用する設計に応じて、バルブはロッカーアーム、フィンガー、またはバケットタペットによって直接作動します。オーバーヘッドカムシャフトエンジンは、カムローブが接触するフィンガーまたはバケットタペットを使用し、プッシュロッドエンジンはロッカーアームを使用します。ロッカーアームはプッシュロッドによって作動し、バルブを作動させるためにシャフトまたは個々のボールスタッド上で旋回します。

プッシュロッドは、エンジンブロック内に取り付けられた細長い金属製のロッドです。下端にはプッシュロッドに固定式または油圧式のリフターが取り付けられており、シリンダーブロック内にあるカムシャフトが接触します。カムシャフトがリフターを押し、リフターがプッシュロッドを押し、リフターがロッカーアームを押し、それが回転してバルブを押し下げます。

カムシャフトは、燃焼サイクルの適切な時間にバルブを作動させる必要があります。これを達成するために、カムシャフトは、金属チェーン、ゴムベルト、またはギアトレインを使用して、クランクシャフト（ピストンが作用するメインシャフト）にリンクされ、同期が保たれます。これらのメカニズムはバルブ作動の適切なタイミングに不可欠であるため、それぞれタイミングチェーン、タイミングベルト、およびタイミングギアと呼ばれます。

一般的な通常のエンジンのバルブトレインコンポーネントは、1分あたりの高回転（RPM）で動作するには軽量すぎて、バルブフロートにつながる可能性があります。これは、バルブのバネ力がバルブを閉じるのに不十分な場合（カムがバルブを閉じることを許可してもシートに完全に載らない）など、バルブの動作が完全に開閉しない場合に発生します。バルブトレインの制御の喪失、および出力の低下。バルブフロートは、時間の経過とともにバルブトレインに損傷を与え、ピストンがストロークの最上部に来る間、バルブがまだ部分的に開いているため、バルブが損傷する可能性があります。高圧バルブスプリングにアップグレードすると、バルブトレインの速度を上げることができますが、これによりバルブトレインコンポーネントが過負荷になり、過度の高価な摩耗が発生します。

競技で使用される高出力エンジンは、高いRPM範囲に耐えるように設計されたカムシャフトとバルブトレインコンポーネントを備えています。これらの変更には、空気の流れを改善するために、より大きなサイズのバルブとより自由な呼吸の吸気および排気ポートを組み合わせた追加の変更も含まれます。自動車メーカーは、エンジン出力を向上させるために工場で承認された性能部品を提供しており、多くのアフターマーケット部品ベンダーは、さまざまなエンジン用途向けのバルブトレインの修正を専門としています。