SOHC
SOHC（エスオーエイチシー、Single OverHead Camshaft）とは、レシプロエンジンの一形態で、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。かつてDOHCが広く普及する以前は単にOHCとも呼ばれていたが、より明確な区別をするためにこのような呼ばれ方をするようになった。 また、直列式シリンダーのSOHCエンジンに限り「シングルOHC」や「1カム（One Cam）OHC」と呼ばれる場合もある。
目次 |
[編集] 構造
バルブの位置はOHVやDOHCなどと同じく、燃焼室の上である。カムシャフトはシリンダーヘッドに1本置かれている。カムシャフトは、タイミングチェーン・ギヤ・タイミングベルトなどでクランクシャフトとつながれており、回転する。楔形燃焼室（ウェッジシェイプ）やバスタブ形燃焼室を持つエンジンでは、カムが直接バルブを押し下げる[1]。半球形燃焼室や多球形燃焼室、ペントルーフ形燃焼室を持つエンジンでは、カムシャフトとバルブはシーソーのような動きをするロッカーアームという機能部品で結ばれており、動きを伝える。OHVでは、カムシャフト→プッシュロッド→ロッカーアームとバルブを開閉する動きが伝えられるが、そのうちプッシュロッドが不要になる。DOHCとの違いはカムシャフトの本数で、DOHCでは吸気バルブおよび排気バルブをそれぞれ専用のカムシャフトで駆動させるが、SOHCでは1本のカムシャフトで供用する。
[編集] 歴史
1897年にルドルフ・ディーゼルが開発したディーゼルエンジンはOHCであった。20世紀初頭から高性能自動車エンジンや航空機用エンジンに使われた。一般の乗用車用として普及するのは1960年代から1970年代にかけてであり、それまではOHV、さらに以前にはサイドバルブが用いられた。
[編集] 特徴
OHVと比較した場合、バルブまわりの慣性質量を減らしやすくなるため、結果としてバルブの開閉タイミングの管理が容易になり、DOHCほどではないが、それなりに高回転・高出力を得やすい。かつてはシリンダーヘッド上のカムシャフトを駆動するためにはベベルギアやギアトレーンが用いられていたために、OHVよりもコストのかかるシステムであった。現在は安価なタイミングベルトやチェーンによる駆動が一般的となり、量産されている。部品点数がOHVやDOHCより少なくなるので、小型軽量で安価になり、整備性もよくなる。
DOHCと比較した場合、カムシャフトが1本少ない分、駆動抵抗が少なくなり、燃費のいいエンジンにしやすく、OHV同様エンジンの重心を低くすることができる。
逆に、DOHCに比べ、1本のカムシャフトでロッカーアームを介してバルブを駆動させるという構造から、給排気バルブの数を増やしにくいため、高回転型のエンジンを作りにくい。同様の理由により、大出力化の一環でビッグバルブなどを組んだ際のバルブ一本当たりの慣性重量がDOHCよりも大きくなりがちになる。また、1本のカムシャフトで給排気両方のバルブを開閉するため、バルブ挟み角などのバルブのレイアウトの許容範囲が狭い。調整式カムスプロケットでバルブタイミングを調整する場合において、DOHCのように吸気・排気を別々に微調整することが不可能であり、この条件を同時に満足するためにはそのつどカムシャフトの新造が必須となる。
また、ロッカーアームがバルブを開閉する力によって弾性変形するため、高回転になるほどバルブ開閉の精度が落ち、バルブジャンプやバルブサージングが発生する。
プライベートチューンにおいてはロッカーアームの長さ（ロッカーアームレシオ）を変更するだけで、カムシャフトを変更することなくバルブリフト量の増大が図れる場合もあるが、クロスフロー燃焼室でカムシャフトを挟んで左右にロッカーアームが振り分けられている場合には、レシオの変更により吸気側と排気側のバルブタイミングが逆方向にずれる（つまりバルブオーバーラップが直接変化する）為に、カムシャフトも同時変更しなければ性能が低下する場合もある。
一般的に、SOHCはDOHCより性能が劣っていると見られがちだが、必ずしもそうではない。歴史的にはOHV V8のフォード・FEエンジンをSOHC化して高出力化を図り、結局はNASCARからレギュレーション規制で締め出しを受けてしまったフォード・427 SOHC "Cammer"エンジンのような例も存在した。カムシャフトの数よりも燃焼室の形状やカムの形・大きさ（カムプロフィール）と言ったものの方が性能を決める際のウェイトは高く、SOHCではなくDOHCにする意義は、その自由度を高めるための手段であって、必ずしも高回転・高出力なエンジンを狙うものではない。
また、ターボ装着時の給排気特性を改善するためのDOHC化も多く見られたが、日本の軽自動車においてターボチャージャーによる出力競争が熾烈だった頃、スーパーチャージャーを採用していたスバル（富士重工業）のレックスだけは、モデル消滅までSOHCのままであった[2]。
変わったところではスズキが20年以上にわたって使用し続けたF型では、燃焼室構造をハート型に近づける事で燃焼効率を向上させていた。F型には4バルブDOHCや4バルブSOHC、3バルブSOHC[3]も存在するが、バルブ配置の関係のためこの設計は崩れている。
シリンダーあたりのバルブ数は吸気×1、排気×1の2バルブが基本であったが、給排気効率を高めるために、吸気×2、排気×1の3バルブや、吸気×2、排気×2の4バルブのマルチバルブエンジンも登場した。また、カムシャフトの干渉のためセンタープラグ配置が困難という弱点を補い燃料の完全燃焼を促すために、ツインプラグ方式をSOHCエンジンで実現するものもある[4]。
以上のようにSOHCは必ずしもDOHCに劣るわけではなく実用上は有利な面も多くあるが、一部メーカー（トラック・バス専業メーカーを除く国内メーカーでは2012年1月現在、ホンダと三菱自動車がこれに該当する）を除くとSOHCへの回帰はあまり行われていない。これはマーケット面での要求もさることながら、近年一般的となったカムの位相を変化させる可変バルブタイミング機構をSOHCでは利用できない事が理由にあげられる。SOHCは一本のカムで吸気バルブと排気バルブを作動させる構造上、カムの位相を変化させると吸気のタイミングが変化するのと同時に排気のタイミングも同時に変化してしまうため可変バルブタイミングのメリット（オーバーラップ領域の変化など）が得られない。例外として新MIVECを採用する三菱自工の4J10型、および4J11型エンジンでは吸気バルブを位相変化を伴う連続可変リフトとし、それと併用する形でSOHCながらカムの位相変化を行なっている[5]。
[編集] 脚注
- ^ 例外として、楔形燃焼室やバスタブ型燃焼室を持った一部のエンジンにロッカーアームが用いられたものも存在する。日産のL型エンジン、トヨタの1G-E、A型エンジン（DOHCを除く）、E型エンジン（DOHCを除く）など。
- ^ 後継車のヴィヴィオではホットモデルの「RX」シリーズに限り、トヨタのハイメカツインカムエンジンに類似した機構を用いたDOHCを採用しているが、これは主にマーケット面での要求によるものである。
- ^ 同社の9代目キャリイ専用
- ^ 日産・Z型（Z18、Z20など）およびCA型、ホンダ・i-DSI（L型およびP型など）。
- ^ 連続可変バルブリフトMIVEC - MITSUBISHI MOTORS
