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2級ガソリン自動車整備士・試験問題
2G 登録試験 2025年10月 問題07
インテーク側に用いられる油圧式の可変バルブ・タイミング機構に関する記述として、不適切なものは次のうちどれか。
(1) 遅角時は、インテーク・バルブの閉じる時期を遅くして高速回転時の体積効率を高めている。
(2) エンジン停止時には、オイル・コントロール・バルブのスプール・バルブは中立位置に移動する。
(3) 進角時は、 インテーク・バルブの開く時期が早くなるので、バルブのオーバラップ量が多くなり中速回転時の体積効率が高くなる。
(4) 油圧制御によりバルブの作動角は一定のまま、 カムの位相を変えてインテーク・バルブの開閉時期を変化させている。
解説
(1)遅角時は、インテーク・バルブの閉じる時期を遅くして高速回転時の体積効率を高めている。
選択肢(1)は、適切です。
(2)エンジン停止時には、オイル・コントロール・バルブのスプール・バルブは中立位置に移動する。
選択肢(2)が不適切です。
正しくは、以下の通りです。
エンジン停止時には、ロック装置により最大の遅角状態で固定される。
油圧とカムシャフト位置の動きの関連表です。
| 作動 | 遅角 | 進角 | 保持 |
| 油圧 | 遅角側油圧室 | 進角側油圧室 | 油圧遮断 |
| カムシャフト位置 | 最大遅角状態 | 最大進角状態 | その状態を保持 |
(3)進角時は、 インテーク・バルブの開く時期が早くなるので、バルブのオーバラップ量が多くなり中速回転時の体積効率が高くなる。
選択肢(3)は、適切です。
【参考程度に】
基本概念:可変バルブタイミング(VVT)とは?
VVT(Variable Valve Timing)は、カムシャフトの位相を油圧で進角・遅角させることで、バルブの開閉タイミングを可変制御する技術です。
吸気側に適用されると「VVT-i(Toyota)」「i-VTEC(Honda)」などの名称で知られています。
油圧式VVTによる吸気バルブタイミング制御と体積効率の関係
| 回転域 | バルブタイミング | 吸気バルブの開閉時期 | オーバラップ量 | 主な効果 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| 低回転 | 進角(早く開閉) | 開始:早い/終了:早い | 少ない | 混合気の逆流防止、アイドリング安定 | 吸気流速が遅いため、早く閉じて逆流を防ぐ |
| 中回転 | 進角(早く開閉) | 開始:早い/終了:やや遅い | 多い | オーバラップによる掃気効果、体積効率向上 | 排気流に引かれて吸気が促進される(スカベンジ効果) |
| 高回転 | 遅角(遅く閉じる) | 開始:やや遅い/終了:遅い | 適度 | 慣性過給による吸気量増加、ポンピングロス低減、体積効率向上 | ピストンが下死点を過ぎても吸気が流入し続ける |
中速回転域のポイント(進角+オーバラップ)
- 吸気バルブの開く時期が早まることで、排気バルブとのオーバラップ期間が長くなる。
- このオーバラップ期間に、排気の流れが吸気ポート側を引っ張る(スカベンジ効果)ことで、吸気が促進される。
- 結果として、シリンダ内の混合気充填が効率的に行われ、体積効率が向上。
- 特に中速域でのトルク向上や燃費改善に寄与します。
4ストローク・エンジンにおけるスカベンジ効果とは、排気ガスが勢いよく排出される際の負圧(真空効果)を利用して、シリンダ内の残留ガスをより効率的に引き抜き、次のサイクルで吸入される新気をより多く取り込む作用のことです。 具体的には、エンジンの「バルブオーバーラップ」という期間に発生します。
高回転時に吸気バルブを遅く閉じる理由
- 慣性過給効果(ラム効果)を活かす
- 高回転時は吸気速度が非常に速く、ピストンが下死点を過ぎても吸気ポートからの空気が慣性で流入し続けます。
- 吸気バルブを早く閉じてしまうと、この慣性流入を遮断してしまい、吸入空気量(=体積効率)が減少します。
- 遅角によりバルブを遅く閉じることで、慣性で流れ込む空気を最大限取り込むことができ、結果として高回転域での充填効率が向上します。
- ポンピングロスの低減
- 高回転時に吸気バルブを早く閉じると、ピストンが上昇する際に混合気を圧縮する前に一部を押し戻してしまう(リバースフロー)。
- 遅角によりこの押し戻しを防ぎ、吸気行程の効率を改善します。
低回転時は逆効果になることも
- 低回転では吸気流速が遅いため、バルブを遅く閉じると混合気がシリンダから戻ってしまい、体積効率が低下します。
- そのため、低回転では進角(早く閉じる)して、吸気の逆流を防ぐのが一般的です。
(4)油圧制御によりバルブの作動角は一定のまま、 カムの位相を変えてインテーク・バルブの開閉時期を変化させている。
選択肢(4)も適切です。