４サイクルの進化 その１
全国３万人の読者の皆様、猫の顔です。
このところ、絶不調でして、久しぶりに一筆したためてみようかと思い筆を取ったのです。以前からこの記事を書いておかないと、我々世代のお父さんの細かい疑問にお答えできないと察し、久しぶりの執筆です。
２輪車のエンジンは、現在では一部の車種を除き４サイクルエンジンしか発売されていませんが、この４サイクルエンジンも色々と変遷がありました。
今回はその４サイクルエンジンの変遷について述べてみようかと思います。
その昔、昭和30年代の２輪車のエンジンでは、ほとんどがサイドバルブ、もしくはＯＨＶという古典的なバルブ機構でした。
最初はサイドバルブエンジン（ＳＶと表記します。）でして、シリンダーの側面に給気、排気のバルブがエンジン下方から並んでいる配列でした。これは最初期の４サイクルエンジンといえるでしょう。
このエンジンの特徴は、シリンダーヘッドの製造が非常に簡単であり、出力もそこそこ出たので、最初期の４サイクルエンジンではよく用いられた手法ですが、現存するＳＶエンジンは、洋の東西を問わずに残っていないでしょう。
これの発展型がオーバーヘッドバルブ方式（ＯＨＶ）となります。旧式な言い方ですと「頭上弁式」となります。この機構が出たのは何と戦前です。シリンダー上部にバルブを設置して、エンジン下方のクランクシャフトからのプッシュロッドにて、バルブの開閉を行う方式です。プッシュロッドはシリンダー下のカムシャフトにより駆動されます。
このＯＨＶ方式は長らく２輪、４輪、もしくは航空機の星形エンジンとして採用されていた方式であり、そのメリットは燃焼室形状を自由に設計できることで、高圧縮比と高出力が確保できたことです。
その結果、洋の東西を問わず、長らく４サイクルエンジンの王座に就いていました。欠点は、長いプッシュロッドの、慣性によるたわみやサージングが高回転で発生することでした。しかしながら、ホンダのＧＬ４００においては軽く１万回転まで回るＯＨＶエンジンも存在したので、また、昭和４０年代の国産乗用車のエンジンほとんどがＯＨＶであることからも、やはりコスト的には非常によくできた機構であったのでした。
ながらくＢＭＷはこのＯＨＶ方式の水平対向エンジンを搭載していました。
水平対向エンジンのメリットは、何と言っても低重心と振動の少なさであり、そのシリンダー配列による走行風による冷却性も大きなメリットです。
バルブ周りが寝ているので、オイル潤滑性も、背の高いエンジンと比較して有利であるので空冷ポルシェのフラット６のリヤエンジンが冷却を補うために大量のオイルを循環させていたのは、ご存知の通りです。
さらに高回転、高出力を目指すためにカムシャフトをエンジン上部に設置して、カムシャフトが直接バルブを操作する機構が生まれました。これがオーバーヘッドカムシャフト（ＯＨＣ）です。次に登場するＤＯＨＣと比較してＳＯＨＣ（シングルオーバーヘッドカムシャフト）と呼ばれます。
このＯＨＣ機構の登場により、シリンダーヘッドが複雑化しましたが、燃焼室形状、バルブ配置の自由度が増し、さらに高回転、高出力の発揮ができるようになりました。オフ車のホンダドリームＳＬ２５０ＳはＳＯＨＣ４バルブエンジンです。
カムシャフトの駆動にチェーンを用いるか、ギヤを用いるかによっての差はありますが、圧倒的多数がチェーン駆動、４輪車ではタイミングベルト方式です。ちなみにチェーンではなく、タイミングベルト方式を初めて採用したのは、４輪車のホンダライフの360でした。驚くべき静粛性を持つこのエンジンの成功により、国産４輪車のカムチェーンはどんどん、ベルト方式になったのです。その後、ベルトの耐久性の問題が出ましたが、現在の４輪ではほとんどがタイミングベルト方式です。
２輪では、長らくこのＳＯＨＣエンジンが４サイクルエンジンの頂点でしたが、（ホンダの空冷４気筒シリーズのエンジンはすべてこのＳＯＨＣである。）その商品性を上げるために、カムシャフトを給気、排気の２本単独専用に設けたのが、ダブルオーバーヘッドカムシャフト（ＤＯＨＣ）です。
もともと、レース用では第二次大戦以前からＤＯＨＣエンジンが搭載されていましたが、そのコスト高から、なかなか商品化されてはいなかったのです。
単発的にホンダのＣＢ４５０エンジンがＤＯＨＣでした。バルブスプリングをトーションバー（ねじり棒）方式としてサージング回避を狙ったのですが、それはビッグボア、ショートストロークエンジンであり、回転の伸びはともかくトルク感が少ないエンジンあったことが、最大のマーケットの北米で売れなかった理由です。
そこに、満を持して72年末に発表されたのが、カワサキの900Ｚ１です。
空冷ＤＯＨＣ２バルブエンジンをまとい、見事な外観を誇るこの２輪車は世界的にも大ヒットした２輪であり、その圧倒的性能は先発のＣＢ７５０ＦＯＵＲのＳＯＨＣエンジンをはるかにしのぐ傑作エンジンであったのです。
それ以降、２輪車の４サイクルエンジンではＤＯＨＣが主流となり、現在に至るのである。レース場での活躍は、ポップ吉村の歴史を参照願えれば幸いです。
このＤＯＨＣエンジンでさらに４バルブ化したのが、ヤマハのＴＸ５００です。当時のインプレッション記事を読んでも、かなりの性能を発揮したのであるからまあ成功したエンジンといえます。
シリンダー直上から見て、バルブ面積が大きく確保でき、かつプラグ位置をピストン中心に設計できる４バルブエンジンが、プラグ脱着の困難を除けば４サイクルエンジンの一つの結論でしょう。スズキのＴＳＣＣエンジンも同様のヘッド周りです。しかし、４サイクルエンジンはまだまだ発展するのです。
圧縮比を上げるために燃焼室形状をできるだけ小さく、平たくすればよいのですが、そうするとバルブ挟み角度が狭くなるので、シリンダーヘッドの背が高くなります。それを回避し、かつバルブのストローク量を確保したのがロッカーアーム方式です。
これはバルブ周りの慣性重量の増加というデメリットを含みますが、バルブストロークを大きく確保できるのと、バルブクリアランス調整（これをタペット調整といいます。）の整備性を上げたのが採用の理由です。
多くのＤＯＨＣエンジンはロッカーアームを持たずに直接打式ですが、このロッカーアーム方式は、ホンダが８０年代に好んだ手法でした。
また給気効率を上げるために80年代初期にヤマハが一時期採用していたのがＹＩＣＳです。これは多気筒エンジンで、あるシリンダーが吸い込んだ給気の流れの慣性を、他の、給気待ちのシリンダーの給気に補助的に利用するという画期的な機構でした。高回転ではあまり効果が無かったらしいですが、低速では給気の流れの慣性を利用しての給気効率向上を目指したものでした。
今時はこの機構は無いので、別のテクノロジーで補えているのでしょう。
最終的にはターボ搭載となり、４サイクルエンジンは究極の形となりますが、乗るのもためらうような過給機構付きの高性能２輪車はもう、恐れしくて乗れない年齢になってしまいました。
久しぶりに一筆したためましたが、皆様のお好きな４サイクルエンジンはどの機構であるのか、またコメントをお願いする次第であります。
では、皆様、春先のパーキングエリアで。 ピース。
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