VTEC

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VTEC(ブイテック、Variable valve Timing and lift Electronic Control system)は、本田技研工業が開発した4サイクルエンジン用の可変バルブタイミング・リフト機構および、その名称である。

概要[編集]

一般的に、4サイクルエンジンは燃焼ガス(ガソリン空気混合気)を吸気し、それを燃焼させることで動力を発生させ、燃焼済みのガスを排気するというサイクルを繰り返す仕組みになっている。吸気量および排気量は、ピストンの上下動に伴うバルブの開閉時間(バルブタイミング)・リフト量によって制御される。

エンジンの回転数が低いときは、バルブを少ない時間で少なく開け、回転数が高いときは、バルブを長い時間に大きく開けるなど、吸気効率の良いバルブタイミングとバルブリフト量を回転数にあわせて調整することが望ましい。VTECは、バルブの開閉タイミングとリフト量をエンジンの回転数に応じて変化させ、吸排気量の調整を行う技術「可変バルブ機構」のひとつである。

初期のVTECは、カムシャフトにハイ/ロー2種類のカムを設け、そこに接するロッカーアームを一定の回転数に達した際に切り替え、バルブタイミング・リフト量を変化させる。VTEC以前にも、カムシャフトを油圧によりスライド(回転)させ、クランクシャフトに対する相対的な位相(角度)を変える方式は実用化されていたが、リフト量とバルブタイミングを同時に変化させる機構はVTECが初めてであった。これにより、低回転域と高回転域それぞれにおいて、バルブタイミングおよびリフト量が最適化され、低回転域のトルクと高回転域のパワーを両立させることが可能となった。B16A型エンジンに初めてこの機構が搭載され、自然吸気エンジンでありながら排気量1Lあたり100馬力超を実現した。NAエンジンユニットとしては非常に高回転型エンジンとして知られており、そのかん高いエンジンサウンドを好むファンも少なくない。

この機構の発案については、焼き鳥屋でねぎまを焼いている様子を見ていた技術者が、串に打たれた具材が回ったり回らなかったりする(ネギは回るのに肉は回らない、など)のを見て、発想したものである[1]。 また、VTEC-Eを開発する際にはスワールの研究ではトイレ小便器で用を足す角度まで参考にしていた[2]

歴史[編集]

1989年4月19日インテグラに搭載されたB16A型エンジン(1.6L 直4 DOHC)に初めて採用された。1991年9月10日発表の5代目シビックには、SOHCエンジンにも搭載された。この際には2種類のVTECが設定され、ひとつは吸気バルブをDOHC VTECと同様に低回転、高回転で切り替える「VTEC」と、もうひとつは2つある吸気バルブのうち片側をほぼ休止し、リーンバーン運転をするVTEC-Eである。1995年9月4日発表の6代目シビックでは、2つを統合した3ステージVTECが搭載された。

2000年、それまでの、ハイ/ローカムを回転数によって切り替える制御方法に加え、吸気側のクランクシャフトに対する位相を、回転数や負荷に応じて無段階で連続変化させるVTC(Variable Timing Control、連続可変バルブタイミングコントロール機構)も加わったi-VTECへと進化[3]。名称にはintelligentの頭文字のiが付与され、エンジンの知能化を示している。2003年には、i-VTECにホンダ初の直噴ガソリンエンジンとなるi-VTEC Iや、V型6気筒のうち片バンクの3気筒を休止させるVCM(Variable Cylinder Management 、可変シリンダー機構)を備えたものが開発されるなど、さまざまなバリエーションが存在する。

VTECのバリエーション[編集]

H22A型DOHC VTECエンジン。
赤いカバーのVTECエンジンは特に高出力化が成されている。
DOHC VTEC
1989年4月19日に発売されたインテグラに初めて搭載された。吸気側、排気側ともに二段のカムシャフトを備えており、バルブタイミングとリフト量を変化させる。以後、i-VTECが登場するまでは、高回転・高出力型エンジンのみの設定であった。
基本的な仕組みは以下のとおりである。カムは高回転用・低回転用の2種類を同じシャフトに隣接して備える。バルブはカムの直押しではなく、同じく2種類のロッカーアームをそれぞれ間に挟んでいる。このうち、バルブに直接接しているロッカーアームは低回転用のみで、高回転用は低回転時において空振りするようになっている。高回転時はピンが油圧によってロッカーアームを貫き、低回転用と高回転用の動きを同調させる。この際、カムがロッカーアームを押し下げるにあたって、カム山は高回転用の方が大きいため、今度は低回転用カムがロッカーアームに届かず、空振りする。これにより、高回転用カムによる動作が高回転用ロッカーアーム、さらにはピンを介して低回転用ロッカーアームへ伝わることで、バルブの動作は高回転用カムに従う。この動作はエンジン油圧・エンジン温度・車両速度・エンジン回転速度とスロットル位置などを考慮し、ECUでコントロールされる。
インテグラの他、シビック/CR-Xが、B16A型エンジンを搭載し日本とヨーロッパで販売された。北米には、1990年アキュラ・NSXC30A型エンジン(3.0L V6)を搭載し販売された。他の車両では、1992年のアキュラ・インテグラ(B17A型 1.7L 直4)、1993年プレリュードH22A型 2.2L 直4)やCR-X delSol(B16A型)などに採用されている。
SOHC VTEC
1991年9月10日に発売された5代目シビックに初めて搭載された。吸気側のみのバルブタイミング・リフト量を変化させる。DOHC VTECに対して発表当時は単にVTECとのみ表記された。以後、ホンダ車の大衆エンジンに広く用いられる。カム切り替えに関する機構の面ではDOHC VTECと共通である。
VTEC-E
上述のSOHC VTECと同時にシビックに初めて搭載された。2つあるSOHCエンジンの吸気バルブのうち、片方をほぼ休止させることによりリーンバーン運転を行う。
3ステージVTEC
1995年9月4日に発売された6代目シビックに初めて搭載された。SOHC VTECとVTEC-Eを統合したもので、低回転域では吸気バルブのうち片方をほぼ休止してリーンバーン運転を行い、中回転域では吸気バルブ2バルブ運転、高回転域では高速カムによる運転を行う。
シビックのモデルチェンジにより一時ラインナップから消えたが、2005年9月20日に発表されたシビックハイブリッドでは3ステージi-VTECとして復活した。これはハイブリッドカー向けのIMAシステムとの連携最適化を見据えたもので、減速時に全気筒休止を行うように改良されたものである。
i-VTEC
2000年10月26日ストリームの発表において、VTCを採用したK20A型エンジン(2.0L 直4)に初めて搭載された。
以後、同社のカム切り替え機構を備えたエンジンはi-VTECと称され、VTCに限らず何らかの新機軸を盛り込んだVTECのことを指す。そのため、名称は同じでも機構面ではいくつかのバリエーションが存在する。2002年10月10日にK24A型エンジン(2.4L 直4)がアコードアコードワゴンに搭載された。2003年6月18日にはVCM仕様のJ30A型エンジン(3.0L V6)がインスパイアに搭載された。2007年10月18日にはVTEC-E仕様のL13A型ならびにSOHC VTEC仕様のL15A型が2代目フィットに搭載された。
A-VTEC advanced-VTEC
2005年、3年以内に導入するとホンダからアナウンスされた。連続可変バルブリフトを実現するものであるが、現在まで搭載された車種は発売していない。
VTEC TURBO
エンジンのダウンサイジングを目指し、ターボチャージャーを組み合わせたもの。2013年11月に開発発表された[4]。2.0L、1.5L4気筒、1.0L3気筒の3種類がある(搭載車などは未定)。

VTEC採用状況[編集]

1989年のインテグラでの初採用以来、「ホンダ車のエンジン=VTECエンジン」というイメージがユーザー間に植え付けられるほど、VTECエンジン採用車種は多くなった。国内においては2010年現在、同社によって生産されている軽自動車用以外のエンジンは、ほぼ何かしらのVTEC機構を備えている。

2000年にi-VTECが登場してからは、VTECエンジンはエンジンの世代交代と共にi-VTECへの移行が進み、2010年現在、i-VTECへ移行していないVTECエンジンは一部の大排気量エンジンと少数になった。

以前の1.5L以下のエンジンにおいては、VTEC機構採用・非採用のエンジン双方生産されており、こうした小排気量のエンジンには、より低燃費化が図れるi-DSIの採用が拡大していた。VTECエンジンとi-DSIエンジンの双方をラインナップに揃えている車種では、VTECエンジンではパワフルさを、i-DSIエンジンでは経済性をアピールすることで、棲み分けを図っていたが、2007年発売の2代目フィットから1.3Lのi-VTECエンジンが標準で搭載されるようになった。

四輪車以外のVTEC[編集]

二輪車[編集]

オートバイ用には、設定回転数以下で吸排気バルブのそれぞれ一つを休止し、4バルブから2バルブへと切り替えるREV機構(CBR400F1983年12月発売)があり、その後HYPER VTEC(CB400SF1999年2月発売)へと発展し、VFR800の一部モデルにも採用された。

HYPER-VTEC

1999年2月に発売されたCB400SFに搭載された。基本動作はVTEC-Eと同じであるが、構造的には四輪エンジンとは全く異なる、二輪特有のREV機構の発展型である。ロッカーアームを持たない直押しタイプでのバルブ休止を世界で初めて実現した。直押しタイプはバルブの動的荷重が軽くなり、より高回転での追従性が高くなる。続く2002年にフルモデルチェンジしたVFR800(RC46-2)にも新規で搭載されている。

船外機[編集]

大型の船外機の製品の一部にVTEC機構が採用されている。これら製品は機関部が自動車用エンジンから発展してきたためVTEC機構の構造や特性も似ている。

脚注[編集]

  1. ^ Honda | Honda ism-log | Vol.2 「焼き鳥から生まれた革新」
  2. ^ ホンダの企業広告でも同様の内容で紹介された。
  3. ^ i-VTECは、VTCに限らず、従来のVTECに何らかの付加価値的要素を追加したものとされている。
  4. ^ クラストップレベルの出力性能と環境性能を両立した直噴ガソリンターボエンジン「VTEC TURBO」を新開発 本田技研工業プレリリース、2013年11月19日

関連項目[編集]

外部リンク[編集]