パフォーマンス向上 カムシャフトの高リフト設計が油圧リフターとどのように連携するか

高性能カムシャフトを搭載するという展望は魅力的です。より高い出力、息を呑むようなエンジン性能、そしておそらく最も重要な理由として、エンジン出力の大幅な向上が得られます。多くの場合、バルブの開く量と開いている時間の長さを決定する「リフト量」と「デュレーション（開弁期間）」の数値を高めることに注目が集まります。しかし、こうした積極的なプロファイル、特に高リフト設計のカムシャフトと標準的な油圧リフターとの組み合わせには注意が必要です。このようなアップグレードを成功させ、信頼性を保つためには、その仕組みを理解することが不可欠です。

高パフォーマンスエンジンにおけるカムシャフトのリフトとデュレーションの理解

簡単に言うと、カムシャフトはエンジンのバルブの開閉を担当します。リフトとは、カムローラーがバルブを開く際にバルブが移動する最大距離を指し、シリンダー内に出入りする空気/燃料混合気の量やシリンダーから排出される排気の量にも直接関係しています。デュレーションとは、バルブがシートから離れた状態を維持する時間（クランクシャフトの回転角度）です。ストックプロファイルと比較して、高性能設計のカムはリフトとデュレーションが積極的に増加しています。

リフトが高いほど、多くの空気を通過させることができます。これは特に高回転域（RPM）でエンジンが激しく呼吸する際に効果的です。特にオーバーラップ（吸入バルブと排気バルブが同時にわずかに開く時間）が長くなると、シリンダー内の掃気効率が向上し、排気を追い出し、新鮮な混合気を引き込みます。この組み合わせにより、馬力とトルクが向上し、バルブトレインの仕様そのものが変化します。

互換性 課題 パフォーマンスカムと油圧リフターの組み合わせ

油圧式リフターの自己調整機能は、バルブクリアランスの頻繁な調整を必要とせず、静かで、バルブクリアランスの再調整も不要なため人気があります。エンジンオイル中に小さなピストンとスプリングを保持し、オイル圧力が自動的に作動してリフターとバルブトレイン部品の間の隙間を埋めます。

このメカニズム自体が、高リフト・長開弁時間カムシャフトにおいて課題となります。

1. リフターの『ポンピングアップ（圧上）』： 非常に高速で作動させると、開弁／閉弁サイクルによってリフター内部のピストンがポンピングしてしまうことがあります。オイル圧力によってピストンが通常の作動位置よりわずかに押し出され、バルブが本来あるべきよりも長時間かつ高く開いた状態を維持し、圧力が低下します。その結果として次のようになります。

• 高回転域でバルブが密着しなくなる（出力低下）。
• バルブ面とピストンが接触する可能性（重大なエンジン損傷）。

2. 高スプリング圧力下での崩壊： 高性能カムは、高い閉弁力を得てバルブフロート（スプリングがバルベットトレインとカムの接触を維持できないために生じる現象）を防止するために、はるかに剛性の高いバルブスプリングを必要とします。このスプリング力によって、リフター内部のスプリングが押しつぶされてわずかに縮んでしまうことがあります。これにより、カムの実効的なリフト量とカムデュレーションが減少し、パフォーマンスが低下します。

3. ブリードダウン速度の制限： 油がリフター内蔵チャンバーから漏れ出る速度によって、その速度変化が可能となる速さが決まります。標準的なリフターはバルブのダウンスピードが遅く、高性能カムの速い動作に対応できず、ポンプアップを助長する可能性があります。 逆に、高回転用に設計されたリフターはブリードダウン速度が速いですが、ノイズが大きくなる傾向があります。

4. 回転数の上限： すべての油圧式リフターは、エンジンの改造によって内部の油柱の物理的制限を克服するまでは、ソリッドリフターよりも最大回転数での自然な限界（信頼性のある運転）が低くなります。場合によって、高リフトプロファイルにより、通常の油圧式リフターでは対応できない回転域までエンジンが回ることがあります。

サポート 改造内容： バネ、レテーナー、およびオイルシステムの調整

油圧式リフターと併用する高リフトカムをスムーズに動作させるには、周辺機器の調整が鍵となります：

1. 強化バルブスプリング：ここは絶対に妥協してはいけません。高性能スプリングには高シート圧力および高オープン圧力が求められ、その数値は通常よりもかなり高めになります。高回転域でバルブトレインに激しく作用させてもフロートがなく、リフターが過度に崩れないように動作させる必要があります。スプリングのハーモニクスさえもが重要になります。

2. 高強度レテーナー： スプリングは、ストックリテーナーによって保持される硬いスプリングと高回転数によって発生する莫大な力に起因して、疲労することがあります。安全で頑丈な高強度のリテーナー（通常はチタンまたは高級鋼）は、安全性と信頼性を確保するために不可欠です。

3. オイルシステムに関する考慮事項： エンジンオイルは、油圧式リフターにとって生命線です。

• 安定したオイル圧力： オイル圧は十分で、動作範囲全体で一定である必要があります。オイルポンプをグレードアップする、または圧力調整弁を改造する必要があるかもしれません。
• オイル粘度：適切なオイル粘度を選定する必要があります。重質のオイルはポンプアップを増加させる可能性があり、一方で軽質のオイルはクッション性が薄く、摩耗やノイズを引き起こすことがあります。カムおよびリフターの推奨事項を確認してください。高品質な合成オイルは一般的に人気があります。
• リフターの選択：ブランド名にこだわる必要はありませんが、油圧リフターの品質には大きな差があることを理解しておいてください。純正リフターは絶対に使用することはできず、内部のブリードレート比が変更され、部品が表面硬化処理された特定の高性能リフトタイプのリフターに交換する必要があります。このようなリフターは、アグレッシブなカムの張力に耐えるため、ポンプアップや崩壊に耐えられるように設計されています。

The 持ち帰り

高リフトカムシャフトは、エンジニアがよく知る通り、優れたパフォーマンスを約束しますが、一方で高リフトカムシャフトと油圧リフターの相互作用によってパフォーマンス上の問題が生じることもあります。ポンプアップや崩壊といった現象が起こる可能性があり、それにより出力の低下やエンジンの深刻な損傷を引き起こす場合があります。信頼性ある高性能を実現するには、カムの交換以上の対応が必要です。完璧にマッチした高圧バルブスプリング、高耐久性レテーナー、適切なオイルシステム（圧力および粘度）の管理、そして高パフォーマンス用途に適したリフターを選択することが不可欠です。ここに記載する物理的原理を理解し、これらの重要な補助調整に対する解決策を講じることで、高リフトカムシャフトの利点を享受しつつ、油圧リフターの利便性も維持できるようになります。