5バルブエンジン

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トヨタ・4A-GE DOHC20バルブエンジン

5バルブエンジン （5 valves engine、ファイブバルブエンジン、ごバルブエンジン）は、4ストロークエンジンの内、吸排気弁（ポペットバルブ）を5つ持つ物。

[編集] 概観

レシプロエンジンの高出力化には、高回転化、摺動抵抗の低減、吸排気効率の改善などが図られる。体積効率の向上には吸排気弁の大径化も有益だが、動弁系の慣性質量が増大し高回転化の妨げとなる上、密封（シーリング）性などに問題を生じるため、1910年代後半以降、特に大出力が追及される航空機用エンジンや競技自動車用エンジンで、吸排気弁数を増し4バルブとする試み（マルチバルブ(多弁)化）が行なわれてきた。

初の4バルブエンジンは1912年にプジョーによって開発され^[1]、その後永らく2/4バルブ形式が用いられて、マルチバルブ化は事実上4バルブが上限となっていた。しかし、1970年代末より本田技術研究所の入交昭一郎らのチームが、4バルブ1プラグの2気筒を1つに繋いだような小判型長円シリンダー/ピストンを持つ、1気筒当り8バルブ2プラグ2コンロッドのNR500を開発し、画期的な高出力を実現した。

この楕円ピストンエンジンはホンダが関連特許を固めてしまったため^[2]、ライバルメーカーのヤマハ発動機は対抗上、通常の円筒シリンダーのままで超多弁化する基礎研究に着手し、1気筒当り7バルブ2プラグまで試作した結果^[3]、5バルブ1プラグ前傾直列4気筒の画期的なコンセプトを持つFZ750を1985年に市販化し、改造車が同年の鈴鹿8時間耐久ロードレースで圧倒的な優速を見せた^[4]後、その他のレースでも活躍した。

ヤマハの躍進が契機となってこの5弁形式が一躍脚光を浴び^[5]、1980年代後半から1990年代中頃に掛けて一部でブームが起きた。吸気充填効率の改善が目的のため、吸気弁3、排気弁2の配置がほぼ全数を占めるが、少量生産のスーパーカー用ターボ過給エンジンでは逆に吸気弁2、排気弁3の機種も存在する。

4バルブ形式との比で有効開口面積が広がり、バルブリフト量が少なくて済むため、ショートストローク化と併せて高回転化が可能になる。その反面、構造が複雑化して部品点数が増える、適合するボア径や回転数域が限られる、燃焼室形状が偏平で表面積の広い多球状にならざるを得ないため熱損失が増す、また火炎伝搬が良くない等の問題点が表面化した。また、一般市販車ではオイル交換のメンテナンスサイクルによっては、スラッジの発生やオイル焼けによるヘッド周りのトラブルも多かった。

中でもポート形状の不統一から吸気が乱流になり、気筒内にタンブル流（縦の渦流）を作りにくく、燃焼制御の妨げになる事が忌避され、これらの理由により市販車では製造コスト増に見合う効果が得られにくいと判断された結果、遅れて本形式に参入したアウディ・フォルクスワーゲングループを除き次第に下火になり、現在に至る。

動弁機構はDOHCが殆どだが、ヤマハの二輪用単気筒エンジンではロッカーアーム駆動のSOHCも採用されている。

[編集] 主な採用車種

[編集] 自動車

• トヨタ - カローラ（セダン、ツーリングワゴン）、カローラレビン、カローラFX、カローラセレス、スプリンター、スプリンタートレノ、スプリンターマリノ、カリーナ（いずれも4A-GE型、ヤマハ発動機の設計・製造）
• 三菱 - ミニカ（3G81型/3G83型/4A30型）、パジェロミニ（4A30型）、トッポBJ（4A30型）、ブラボー（3G83型/4A30型）、タウンボックス（4A30型）
• フェラーリ - F355、360、F50
• アウディ - S3 、S4、S5、S6、RS6、S8、TT （1,8Lのみ） S3、RS6、TTは先代モデルのみ採用。
• フォルクスワーゲン - ポロGTI、パサート、トゥアレグ
• ブガッティ - EB110（ターボ過給のため吸気2・排気3）
• その他
  • ジオット・キャスピタ（試作初期段階で富士重工業・モトーリ・モデルニ製F1用 3.5L 水平対向12気筒エンジンを搭載）
  • ヤマハ・OX99-11（F1用 3.5L V型12気筒、スーパーカーに積み市販化も計画された）
  • ヤマハ、フェラーリもF1に3.5L V型12気筒エンジンを投入していた。^[6]

[編集] 二輪車

開発元のヤマハ発動機が積極的に商品展開していた。

• 直列4気筒 - FZ750、FZX750、FZR750、FZR1000、GTS1000/A、YZF750SP、YZF1000R、YZF-R1（2007年モデルより4バルブ化）、FZ1
• 直列2気筒 - XTZ750スーパーテネレ、TDM850/900、TRX850
• 単気筒 - XTZ660テネレ、SZR660、グリズリー、ラプター、YFZ450R

[編集] 脚注

1. ^ しかも既にDOHC、セミデスモドロミック駆動であった
2. ^ その後FIAのレギュレーションによって規制され、楕円ピストンは各種競技から事実上締め出されている
3. ^ ニューマチック機構を用いずにV型4気筒 1,000ccで20,000rpmを達成し、ホンダ・NRに肉迫した
4. ^ ケニー・ロバーツ、平忠彦コンビは、故障でリタイアする終了30分前まで一度も首位を譲ることなく独走
5. ^ マセラティは同時期に吸排気弁共3つの6バルブエンジンを試作している
6. ^ 3Lへの縮小に伴い、適合ボア径を外れるため廃止

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