バルブ・タイミングとオーバーラップ：バルブの開いている角度の計算と、動弁機構の要点

公開 2026-11-11

バルブは行程の切れ目ちょうどではなく、少し早く開いて、少し遅く閉じます。この時期をクランク角で表したものがバルブ・タイミングです。開いている角度の計算と、オーバーラップの意味を押さえましょう。

バルブ・タイミングの例

数値は説明のための例です。実際の値はエンジンごとに違います。

開いている角度の計算

吸気バルブが開いている角度 ＝ 上死点前の角度 ＋ 180° ＋ 下死点後の角度

吸入行程（上死点 → 下死点）の 180° に、前と後ろの「はみ出し」を足すだけです。

バルブ・オーバーラップ

排気行程の終わりから吸入行程の始まりにかけて、上死点の前後で吸気・排気の両方のバルブが開いている期間を、バルブ・オーバーラップといいます。

オーバーラップ ＝ 吸気バルブが開く上死点前の角度 ＋ 排気バルブが閉じる上死点後の角度

オーバーラップの間は、勢いよく出ていく排気ガスの流れが新しい混合気を引き込み、燃えたガスの入れ替え（掃気）をよくします。

なぜ早く開き、遅く閉じるのか

• 吸気バルブを遅く閉じる：ピストンが下死点を過ぎて上がり始めても、勢いのついた空気はしばらく流れ込み続ける（慣性）。遅く閉じると、より多くの混合気を入れられる。
• 排気バルブを早く開く：燃焼の終わり（下死点前）に開いて、まだ圧力の高いガスを自分の圧力で出してしまう。ピストンが押し出す仕事が減る。

動弁機構の試験のポイント

• カムシャフトはクランクシャフトの 1／2 の速さで回る（スプロケットの歯数は 2 倍）。
• カム・リフトは、カムの長径から短径（ベース・サークル）を引いた高さ。長径そのものではない。
• 不等ピッチのバルブ・スプリングは、高回転での異常な振動（サージング）を防ぐ。ピッチが狭いほうをシリンダ・ヘッド側にして組む。
• 吸気バルブの傘は、多くの空気を入れるために、一般に排気バルブより大きい。
• バルブ・クリアランス（すき間）が小さすぎると、熱で伸びたときにバルブが閉じきらなくなる。大きすぎると打音が出る。

3D で確かめる

このアプリの直列 4 気筒エンジンの 3D では、右の欄でバルブの開閉時期を変えると、3D のバルブの動きと線図が変わります。オーバーラップを大きくしたとき、上死点の前後で両方のバルブが開いている様子を確かめてみてください。

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