カムシャフト＆バルブ
●カムシャフトとバルブの構造
　４サイクルエンジンにおいては、吸気･排気の２動作を、シリンダーヘッドに設けられた吸気ポート・排気ポートを開くことによって行っている。この時、それぞれのポートを開くのが吸気バルブ・排気バルブと呼ばれるものである。バルブはバルブスプリングと呼ばれるスプリングの張力を利用して開閉し、強力な力でシリンダー内の密閉を保つようになっている。この開閉をクランクシャフトから間接的に促すのがカムシャフトである。
　カムシャフトとは、カム(山)を連ねたシャフト(棒)で、クランクシャフトからギヤ、チェーンなどを経て駆動される。そしてカムシャフトが一回転するごとにカムがバルブを開き、吸気・排気が行われるのである。このカムシャフトの数や位置、またカムの山の位置や高さによって、エンジンの性能が大きく変わってくる。
　２サイクルの場合、バルブはクランクケースの吸気側にセットされ、一時圧縮時の吹き戻しをなくすためにワンウェイ(一方通行)方式のバルブが採用されている。直接燃焼室に接する場所にないので、４サイクルよりもシンプルな構造である。


●ＯＨＶ ◆ＯＨＶ
オーバー・ヘッド・バルブ
　４サイクルエンジンが実用化されてまもなくは、ＳＶエンジンと呼ばれるエンジンが主流であった。ＳＶとはサイドバルブのことで、バルブがシリンダーの横に並ぶようにとりつけられたのでこう呼ばれた。ＳＶエンジンは構造上、吸気・排気効率があまり良くないので、その改善策としてシリンダーの上にバルブを設けたのがＯＨＶエンジンである。ＯＨＶエンジンのＯＨＶとは、オーバー・ヘッド・バルブの略で、カムシャフトは通常クランクケース内に配置される。このカムがプッシュロッドと呼ばれる棒を押し上げ、シリンダーヘッド内のロッカーアームの一端を押し上げる。ロッカーアームと言うのはシーソー式になっているので、これで反対側の一端に接するバルブを押し下げる事になる。ＳＶよりも吸気・排気効率の良いＯＨＶであるが、カムからバルブまでの間に介在物が多いため高回転・高出力を得ることが難しい。得にプッシュロッドがカムの動きに追随できなくなるため、バルブの誤作動がおきやすいのである。



●ＯＨＣ〈ＳＯＨＣ〉 ◆ＳＯＨＣ
オーバー・ヘッド・カムシャフト
　ＯＨＣエンジンとは、本来ＳＯＨＣエンジンと呼ばれるもので、シングル・オーバー・ヘッド・カムシャフトの略称である。１本のカムシャフトがシリンダーヘッドに置かれたエンジンの事を言う。バルブの位置はＯＨＶと同じ燃焼室の上であるが、カムはバルブの近くにセットされている。従って、プッシュロッドが不要になり、シーソー式のロッカーアームの一端をかむが直接押し上げ、反対側の一端でバルブを押し下げるのである。カムシャフトは、タイミングチェーン、タイミングベルト、タイミングギヤなどを介して、クランクシャフトにより駆動される。このチェーンやベルトは、高回転時にたわみや伸びが生じるため、テンショナーと呼ばれるもので常に力を加え、コマ飛びなどによるタイミングのズレを防止している。ＯＨＶよりは高回転高出力を得やすく、現在でも１シリンダーあたりのバルブ数を４本(吸気２・排気２)や５本(吸気２・排気３)として、ベーシックモデルなどに採用されている。


●ＤＯＨＣ ◆ＤＯＨＣ
ダブル・オーバー・ヘッド・カムシャフト
　ＤＯＨＣエンジンとは、ダブル・オーバー・ヘッド・カムシャフトの略称である。２本のカムシャフトがシリンダーヘッドに置かれたエンジンのことで、本来レースでの高回転高出力の要求から生み出されたＳＯＨＣエンジンが１本のカムシャフトで吸・排気バルブを開くのに対してＤＯＨＣの場合、さらなる高性能を求めてそれぞれに専用のカムを１本ずつ設け、シーソー式ロッカーアームを葉委譲したのが特徴である。
　カムが直接バルブを開くため(通常は間にタペットが入るが)、高回転時の作動制度がＳＯＨＣよりも上がり、エンジンの基本構造としては、現在考えられる４サイクルエンジンの中で最強と言える。１０年くらい前は、バイクの世界では一部のオンロードスポーツにしか採用されていなかったが、現在では採用車種も増えている。バルブ数も基本的に１シリンダーあたり２本だったものが今では４本が主流となり、よりバルブタイミングの精密化が計られている。


●ピストンリードバルブ ●クランクケースリードバルブ
　読んで字の如く、ピストンバルブ方式にリードバルブ(薄い振動弁のようなもの)を取り入れたもの。
　バイクの基本型とも言えるピストンバルブ方式では、｢吸気・掃気・排気｣の各行程をピストンの上下運動によるポートの開閉タイミングのみで行うわけだが、吹き返し現象により吸入タイミングをむやみに上げられないという欠点があった。吸入タイミングを下げることで解決できないこともないが、それでは低回転型エンジンになってしまう。そこで考案された方式が、吸入のときに生じる負圧によって自動開閉するリードバルブを吸入ポートに設けることで、ピストンバルブ方式の欠点であった吹き返しをこれで解消したのである。
　これにより、心おきなく吸入タイミングを上げて高出力を得ることができ、なおかつ低回転時の吹き返しもなく、低速域から高速域まで安定したエンジン特性を得ることが可能となったのである。		 ピストンリードバルブ方式が吸気ポートをシリンダー側に設けているのに対し、クランクケース側に設けた吸入方式をクランクケースリードバルブ方式と言う。
　構造的にはリードバルブのつく位置がシリンダーかクランクケースかの違いだが、この違いがエンジン性能に与える影響は大きい。クランクケース内に直接混合気を吸入させてしまうため、ピストンリードバルブ方式のように吸気タイミングが固定となってしまうようなことはない。つまり、ピストン位置に関係無く、クランクケース内外の圧力差(負圧)に応じて吸気開閉タイミングが対応するので、あらゆる回転域において、理想のエンジン出力を得ることができるわけである。
　モトクロッサーやロードレーサーをはじめとし、高出力を必要とするモデルの主流となっている吸入方式がこのクランクケースリードバルブである。


●ロータリーディスクバルブ
　ロータリーディスクバルブは２サイクルのバルブ機構のひとつで、一ヶ所だけ穴のあいたディスクを回転させて、その穴からクランクケース内に混合気を供給する方式である。リードバルブを使ったほかの方式と違い、ディスクの穴の大きさや位置によってガソリンの供給量やタイミングを設定できる。このことにより低中速トルクが強く、かつては多くの２サイクルロードレーサーなどにも採用されていた。しかし、高回転になるとディスクの回転も速くなるため、充填効率が落ちると言う欠点がある。また、機構が複雑なため、現在国産バイクでは採用しているモデルはない。


●強制開閉バルブ
　強制開閉バルブとは、「デスモドロミック」または簡単に「デスモ」と呼ばれ、イタリアのデュカティ社が開発し、同社のＶ型２気筒(Ｌツイン)に採用しているバルブシステムである。このデスモは、現在８５１系のＤＯＨＣ(４バルブ)と、ＳＳ系ＳＯＨＣ(２バルブ)がある。
　他のバルブシステムがバルブをカムによって開きバルブスプリングによって閉じるのに対し、デスモの場合、一つのバルブにオープニングカムとクロージングカム、つまり開側閉側２個のカムを使用し、バルブを開くのも閉じるのも強制的に行うシステムになっている。
　このシステムは、かつてバルブスプリングの材質が現在ほどよくなかった頃、高回転時に発生するバルブサージング(バルブの戻り送れ)対策として開発されたものである。現在でもスーバーバイクレースでの活躍に代表されるようにデスモの優位性は失われておらず、排気量が若干大きくなるものの(＋１３０ｃｃ程度)、２気筒で国産４気筒と同様、もしくはそれ以上のパワーを得ているのである。その大きな要因として、バルブスプリングの有無が挙げられるだろう。通常４バルブ４気筒エンジンの場合は、クランクシャフトで得られたぱパワーの数パーセントは１６個のバルブスプリングを押さえつけるために消費する。したがって、バルブスプリングを持たないデスモはこのようなパワーロスがなく、効率よくパワーを後輪に伝達できる合理的かつ効率的なバルブシステムと言える。



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