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ハイカムシャフトとは?効果/メリット1つデメリット3つ!アイドリングが不安定?!

自動車の世界にはカスタムカーというジャンルがあり、ノーマルの車では満足出来ない場合にさまざまな部品を変更して楽しむ楽しみ方があります。

その一つに「ハイカムシャフト」というものがあるのですが、ご存知でしょうか?

今回は車のハイカムシャフトについてご説明します。

ハイカムシャフトとは

カムシャフト

ハイカムシャフトは車のカスタムパーツ、もしくはチューニング方法の用語で、レシプロエンジンのバルブリフト量を増やすチューニングのことを指します。

レシプロエンジンはシリンダーに混合気を取り込んだり、排気ガスを排出したりする通路:ポートを持っており、ポートを塞ぐためのフタの役割をする部品がバルブです。

バルブは上下に稼動することでポートの開放とシリンダーの密閉を交互に行っており、バルブリフト量とはバルブが上下するストローク量のことです。

ではハイカムシャフトでバルブリフト量が増えるとどんな効果があるかご説明しましょう。

ハイカムシャフトの目的

ハイカムシャフトのチューニングはエンジンの高出力化、および高回転化を目的としたもので、エンジンのパワーをアップさせる手段としては比較的簡単な部類に入ります。

レシプロエンジンはシリンダー内に取り込む空気量が多ければ多いほど一度に燃やせる燃料が増えるので、その分パワーを上げることができます。

ですが空気を取り込む際の障害の一つとなるのがバルブで、バルブの開く量が少ないとその分通路が狭まり、取り込める空気量も減ります。

そこでハイカムシャフトによってバルブリフト量を増やすことで通路を広げ、取り込める空気の量を増やすことが出来ます。

これがハイカムシャフトの効果であり、実現するために次のようなチューニングを行います。

ハイカムシャフトの構造≫

ハイカムシャフトはバルブリフト量を増やすためにバルブを押し下げる部品をチューニングするのですが、レシプロエンジンのバルブ系にはいくつかの種類があり、それによってチューニングする部分が変わってきます。

詳細は後ほどご説明しますが、一覧表でまとめると次の通りになります。

バルブ系種類 ハイカムシャフト
チューニング部分
OHC(オーバーヘッドカム)直動式カムシャフト
ロッカーアーム式ロッカーアーム
OHV(オーバーヘッドバルブ)プッシュロッド

OHC直動式のハイカムシャフト化

OHCは現在の自動車のほとんどに使われている構造で、シリンダーの上側にバルブ系の部品が集中しています。

さらに直動式はカムシャフトによってバルブを直接押し下げている構造を持ち、シンプルかつ効率の良い仕様です。

バルブを押し下げるタイミングをコントロールしているのがカムという部品で、楕円に近い形のカムが回ることでバルブを直接押し下げたり戻したりしています。

その動きを理解するために、まずは次の動画をご覧ください。


さてこの構造でバルブをもっと押し下げるためには、カムシャフト自体の形を変えなくてはなりません。

具体的にはノーマルエンジンよりカムの頂点が大きい形状のカムになっていれば、その分バルブのリフト量が増えるわけです。

チューニングとしてはカムシャフトをハイカムシャフト専用品に交換することが一般的な方法で、そのためのカスタムパーツは市販されています。

またもう一つノーマルのカムシャフトを下降する方法もあり、こちらは頂点は変えずに反対側の最も低いところをさらに削り込みます。

削った分バルブとカムの間にスペーサー(シム)を噛ませてやれば、カムが頂点に行ったときにはスペーサーの分バルブリフト量を増やすことができます。

これらの方法によって直動式のOHCはハイカムシャフト化が可能です。

OHC:ロッカーアーム式のハイカムシャフト

OHCにはもう一つ仕様があり、カムシャフトとバルブの間にロッカーアームというリンク部品を挟む方法です。

OHCとしてはこちらのほうが登場が早く、直動式より部品点数は増えるものの、バルブリフト量を大きくしやすいメリットを持ちます。

こちらもまずは動画をご覧ください。


ロッカーアーム方式でハイカムシャフトを行う場合、直動式と同じ用にカムシャフトを変更することでも可能です。

ですがカムシャフトはそのままで、ロッカーアームの形状を変更する方法でもバルブリフト量を増加することができます。

ロッカーアーム方式ではそちらのほうがチューニングとしては一般的で、カムシャフトのような高価な部品よりは幾分コストが下がります。

ただロッカーアーム式は部品の選択を間違えると逆のローカムセッティングにもなってしまいますので、関連部品が多い分セッティングは難しいです。

OHV式のハイカムシャフト化

OHV(オーバーヘッドバルブ)はOHCよりも古い形式で日本車ではほとんど見かけませんが、米国車では今でも使われる形式です。

OHVではカムシャフトはクランクシャフトの近傍にあり、そこからバルブまでの間にロッカーアームとプッシュロッドを介しています。

こちらもまずは動画をご覧ください。


OHVでハイカムシャフト化しようとするならば、ロッカーアームかプッシュロッドどちらかを変更すればよく、基本的な考え方はOHCのロッカーアーム式と同じです。

ですがOHVで注意しなければならないのは「ハイカムシャフト」と呼ばれる別のチューニングが存在し、今回の題は正式にはハイリフトカムシャフト、そちらは正式にはハイマウントカムシャフトと呼ばれます。

ハイマウントカムシャフトはプッシュロッドの短縮化を行うチューニングのことで、高速で可動する中で質量の大きなプッシュロッドを軽くすることで、よりレスポンスがよく高回転型エンジンにする手法です。

OHVのエンジン自体あまり関わることはないエンジンではありますが、OHVでハイカムシャフトという場合には注意が必要です。

ハイカムシャフトの音

ハイカムシャフトのチューニングを行うとエンジン音も変わり、よりスポーティなサウンドに変化します。

次の動画でそれがわかりますのでご覧ください。


車は日産のスカイライン R33 GTRですが、動画の最初がハイカム導入前、中盤からがハイカム導入後となります。

ハイカムの導入によってエンジンサウンドは軽やかな伸びを感じる軽快なものとなり、サウンドの面でも効果を感じられます。

どのエンジンでも効果の大小はあるものの、総じて同じような効果が得られるのがハイカムのよいところであり、わかりやすいチューニングと言えるでしょう。

ハイカムシャフトのメリット

メリット

ハイカムシャフトによるメリットは前述したとおり最高出力の向上で、それに伴って加速と最高速度を伸ばすことができます。

バルブリフト量の増加で吸入空気量が増えた分、エンジンのピークパワーを確実に上昇させることが可能です。

またカムシャフトの形状によっては低、中速トルクを強化する方向にもチューニングすることが可能で、加速の強化や街乗りでの走りやすさなどを重視することも出来ます。

ハイカムシャフト化による効果はエンジンやパーツによっても違いますが、10馬力から20馬力程度の向上は見込めるようです。

ただ実際には自分で好きなようにカムを作れるわけではなく、さまざまなチューニングメーカーが販売しているパーツから特性を選んで使用することになるでしょう。

チューニングについては専門の知識を持ったチューニングメーカーにお願いするのが一番です。

パーツの選定についてもアドバイスをもらいながら決めるのが良いでしょう。

ハイカムシャフトのデメリット

デメリット

ハイカムシャフトでパワーが強化できるのは良いのですが、その分ノーマルエンジンに対して悪化する部分も出てきます。

低速トルクの不足、アイドリングの不安定化

ハイカム化によってピークパワーが伸びるのは良いのですが、大体の場合その影響は低回転時に現れます。

バルブリフト量が増えて空気量が増えるのは良いのですが、エンジンの形状や燃焼室形状によっては低回転では十分に混合気が混ざらない場合があり、この場合は低回転時の低速トルクが不足することとなります。

つまり発進時に非常に不安定な特性となり、マニュアル車などではクラッチミートがシビアになります。

またその影響はアイドリング時にも現れ、アイドリングが不安定になってしまうこともあります。

そうなると発進がスムーズに行かなくなり、とくに街乗りの場合に使いづらいエンジンとなってしまいます。

チューニングメーカーやパーツによってはある程度低回転特性をよくしたハイカムシャフトも販売されていますが、むやみにピークパワーだけを求めると必ず低回転域で何かしらデメリットが出てくるものです。

燃費の悪化

ハイカムシャフト化は空気量が増えるので、一般的には燃料噴射量の調整も一緒に行うことが多いです。

空気が増えた分燃料も増やせばそれだけ出力がアップするからです。

ですが当然それは燃費に対しては悪化する方向になり、ハイカムシャフトを入れたくなるようなスポーツカーはもとから燃費があまり良くない上に、さらに燃費が悪化するので大変です。

とはいえ出力と燃費は基本的には反比例する関係ですので、チューニングの結果としては仕方ない点でもあります。

メーカー保証の対象外

ハイカムシャフトなどのチューニングを行ったエンジンは、その後何かのトラブルが起こったとしても自動車メーカーの保証が受けられない可能性が高いです。

自動車には新車販売から数年間、もしくは走行距離が何kmまでという条件で、エンジンの主要部分についての保証がついています。

注意

もしチューニングパーツ以外の部分でなにかエンジンに問題が起こった場合、それがチューニングされているエンジンだと保証の対象外となることがあります。

メーカーはあくまでノーマル状態でのエンジンを保証しているのであり、部品や性能を変更したエンジンの保証までしていないからです。

またカスタムパーツによるトラブルであっても、そのパーツの販売元も保証があるかどうかは微妙な点です。

チューニングはノーマルエンジンにはない性能を得られるものですが、その分エンジンへの負荷は増えていきますので、トラブルの可能性は確実に上がっています。

そのためチューニング後のエンジンのトラブルは基本的に自腹で修理しなければなりませんので、維持費は当然ながら上がっていくでしょう。

ハイカムの評価・口コミ

ハイカムシャフトに関する書き込みはTwitterにも非常に多数あり、チューニングとしては比較的手軽なものであるため改造する人が多いのです。

今回はそんな書き込みをいくつかご紹介します。

ハイカムは付けやすくコストも安い

ハイカムシャフトのキットはカムシャフトだけでなくセッティング部品やコンピューターなどがセットになったキットが売られており、これをいわゆるポン付けすることが簡単なのです。

とはいえピーキーな特性を得るなら他のチューニングも必要で、それには費用がかかるのでハイカムから進むかどうかはそれ次第と言えます。

ハイカム組んだだけでは使いづらい

ハイカム化でパワーは出るもののそれ以外、とくに低速域で使いづらくなるというのは、こういったチューニングではわりとありがちです。

どうしてもパワー重視では日常使いは犠牲になるのが多いのですが、チューニングによっては両立も可能なので、専門知識を持ったチューニングショップなどにお願いするのがいいですね。

ハイカムから戻す時に壊しちゃった

2輪車ならチューニングがやりやすいので個人で行う人もたくさんいらっしゃいますが、やはりトラブルも多いようで、この方は重要な部品を壊してしまったそうです。

このときはハイカムからノーマルに戻す時だったそうですが、組込時などにもこういったトラブルは起こりがちです。

何事も慣れが重要ではありますが、こういったトラブルも経験しなければうまくはならないものです。

ハイカムシャフトの注意点

ハイカムシャフトのチューニングはポン付け仕様もあるように比較的簡単にできるものです。

注意

個人でもやれないことはないのですが、ハイカム用のカムシャフトなどを組み替える以外にもチューニング時にセッティングをしなければならない場合もありますので、注意が必要です。

特に車によってはバルブの飛び出しに当たらないようにピストンを加工しなければならないこともあったりして、キット化されているからと言って油断は出来ません。

ほかにはシム調整とか燃料噴射量の調整などもあるので、使うキットがどのあたりまで対応しているのかは確認して置かなければなりません。

このあたりはチューニングショップに相談するか、おまかせしてしまったほうが確実でトラブルも少ないでしょう。