カムシャフトは何をしますか？エンジンへの影響

カムシャフトは、エンジンの基本機能にとって重要です。カムとシャフトの2つの異なる部分で構成されるカムシャフトは、バルブを開くことができる要素です。シャフトが回転すると、卵形のカム（または「ローブ」）がクランクシャフトのギアと同期してバルブを押し開きます。

カムシャフトの特定

最新のオーバーヘッドカム（OHC）エンジンでは、カムシャフトはシリンダーヘッドにあります。シングルOHC（SOHC）エンジンには、バンクごとに1つのカムがあり、通常はバルブステムの間に取り付けられています。ロッカーアームはSOHCの動きをバルブに伝えます。デュアルOHC（DOHC）エンジンには、バンクごとに2つのカムがあり、通常はバルブステムのすぐ上にあり、1つは吸気バルブ用、もう1つは排気バルブ用です。力はバルブに直接伝達されます。 i4（4気筒）SOHCエンジンには1つのカムシャフトがあり、V6またはV8 SOHCエンジンには2つのカムシャフトがあります。 i4 DOHCエンジンには2つのカムシャフトがあり、V6またはV8 DOHCエンジンには4つのカムシャフトがあります。オーバーヘッドカムエンジンには、シリンダーあたり3〜5個のバルブがありますが、通常は2つの吸気バルブと2つの排気バルブがあります。

古いエンジンといくつかの新しい「プッシュロッド」エンジンには、シリンダーブロックに単一のカムシャフトがあります。長い金属製のプッシュロッドは、カムシャフトの動きをロッカーアームに伝え、ロッカーアームはその動きをバルブに伝えます。プッシュロッドエンジンには通常、シリンダーごとに2つまたは3つのバルブがあり、通常は1つの吸気バルブと1つの排気バルブがあります。

典型的なカムシャフトは、粗い鋳鋼ブランクからフライス加工されています。一部のパフォーマンスおよびカスタムカムシャフトは、頑丈なスチールブロックからフライス加工できます。

カムシャフトの仕組み

カムシャフトが回転すると、カムローブが上下に動きます。 DOHCエンジンでは、1回転するごとに1つのカムローブがバルブを押し下げ、シリンダーに通します。同様に、SOHCおよびプッシュロッドエンジンでは、カムローブがロッカーアーム（またはプッシュロッド、ロッカーアーム）を押してバルブを開きます。カムローブがさらに回転すると、バルブスプリングがバルブを押し上げて閉じます。

カムシャフトは通常、タイミングチェーンまたはタイミングベルトを使用してクランクシャフトに接続されます。一部のプッシュロッドエンジンでは、タイミングギアも使用できます。カムシャフトギアの歯数はクランクシャフトギアの2倍であるため、クランクシャフトの半分の速度で回転できます。カムシャフトには、吸気、圧縮、出力、排気の4つの異なるストロークがあります。

一般的なカムシャフトは、一般的な動作特性に合わせて作られており、高速道路の巡航効率または低消費電力を際立たせる場合があります。同様に、バルブの「リフト」とは、シャフトの中心に対するローブの高さを指し、バルブがどの程度開くかを決定します。固定カムシャフトでは、これは調整できませんが、バルブだけをもう少し開けることができれば、エンジンがより良く「呼吸」する状況があります。また、固定カムシャフトは、吸気バルブをTDC（BTDC）の10°前に開き、下死点（ABDC）の5°後に閉じ、排気バルブを下死点（BBDC）の15°前に開き、5°ATDCを閉じる場合があります。これは、バルブの開放時間と呼ばれます。これは平均してうまく機能しますが、いずれかの運転状況では優れていません。

特化したカムシャフト機能

タイミングが重要です。バルブは、シリンダーの位置に対して特定の間隔で開閉する必要があります。たとえば、排気行程でシリンダー#1が上死点（TDC）に近づくと、カムシャフトが吸気バルブを開き、排気バルブを閉じます。同時に、シリンダー#3は圧縮ストロークでTDCに到達する可能性があるため、カムシャフトはこれらのバルブを閉じたままにします。

可変バルブタイミング（VVT）を装備したカムシャフトは、油圧アクチュエータを使用して、クランクシャフト角度に関連してバルブタイミングを進角または遅角します。 VVTは、高速効率または低速電力を可能にします。

ECMは、特殊な可変バルブリフト（VVL）カムシャフトとコンピューター制御ソレノイドまたは油圧アクチュエーターを使用して、ドライバーの要求に応じて2つのバルブリフトオプションを選択できます。

直接燃料噴射、一部のディーゼルエンジン、およびほとんどのガソリン直接噴射エンジンを搭載した車両では、 高圧燃料ポンプ （HPFP）はカムシャフトのいずれかのローブによって駆動されます。

一般的なカムシャフトの問題

カムシャフトは頑丈なスチール製の部品であるため、摩耗や破損が起こりにくいです。ほとんどのエンジンでは、カムシャフトの前に他の部品が摩耗します。それでも、いくつかの一般的なカムシャフトの問題が発生する可能性があります。

摩耗したカムローブ （「ワイプアウト」または「フロッグ」とも呼ばれます）は、摩耗したカムローブを指します。摩耗したカムローブは、意図したほどバルブを開けず、エンジン性能の低下やシリンダーの失火につながります。これがHPFPに影響を与える場合、燃料圧力が不十分であると、排出量が増え、ランダムな失火につながります。
磨耗したリフターは、カムシャフトだけの問題ではありませんが、カムシャフトによって駆動することができます。摩耗したリフターは、意図したほどバルブを持ち上げません。通常、バルブカバーがガタガタ音を立てたり、叩いたりすると聞こえます。
破損したカムシャフトは、カムシャフトの壊滅的な故障を指します。これは製造上の欠陥であるか、カムシャフトの焼き付きが原因である可能性があります。プッシュロッドエンジンでは、カムシャフトが破損すると、コネクティングロッド、シリンダーブロック、ピストン、またはクランクシャフトが著しく損傷する可能性があります。干渉エンジンでは、破損したカムシャフトがシリンダーヘッド、バルブ、またはピストンを損傷する可能性があります。

これら3つの問題はすべて、適切なエンジンメンテナンスの不足が原因です。高品質のオイルで定期的なエンジンオイル交換を行い、オイル交換間隔、オイルタイプ、オイル粘度に関するメーカーの推奨事項を順守し、エンジンの過熱を回避することにより、カムシャフトの問題を防ぎます。