シングルカムは性能がイマイチ……ってわけでもない！ クルマのエンジン「DOHC」と「SOHC」は何がどう違う？

　この記事をまとめると

■ガソリンエンジンには主にSOHCとDOHCの2種類が存在する

■最近のガソリンエンジンはDOHCが大半を占める

■可変バルブタイミングといった制御を駆使して燃費やパワーを引き出すことができる

　DOHCエンジンとSOHCエンジンってなに？

　ご存じのように、レシプロエンジンの大まかな構造はシリンダー内で往復運動するピストンがクランクシャフトを回転させるというものだ。そして、シリンダーに空気を吸い込んだり、燃焼後のガスを吐き出したりするためにバルブがあり、そのバルブを駆動するのがカムシャフトとなっている。

　最近のガソリンエンジンでは、カムシャフトを2本もつDOHCもしくはツインカムと呼ばれるメカニズムを採用していることがほとんどだ。DOHCというのは「ダブルオーバーヘッドカムシャフト」の略称で、エンジンの上部に2本のカムシャフトが置かれるバルブ駆動系レイアウトの設計となっていることを示している。

　レシプロエンジンの進化を振り返ると、ある時期において「バルブ駆動系の進化がハイパフォーマンス化（高回転化対応）につながった」と表現することもできるだろう。

　燃焼室の上にバルブを置き、カムシャフトはエンジンブロック側に置かれていたOHV（オーバーヘッドバルブ）の時代は、プッシュロッドを介してバルブを駆動していた。この方式はカムシャフトをまわす構造としてはシンプルで効率がいいといえるが、長いロッドを利用している関係で高回転化が難しい面もある。つまり、回転でパワーを稼ぐエンジンにするのが難しいといえる。

　そこで、バルブの近くにカムシャフトを置くSOHC（シングルオーバーヘッドカムシャフト）が誕生、より高回転まで使えるようにして、エンジン性能（出力）を向上させていった。

　しかしながら、SOHCは1本のカムシャフトに吸気バルブと排気バルブを動かすカム山を持つ構造となっているのはご存じのとおり。1本のカムシャフトで吸気と排気の両バルブを動かすため、バルブのサイズが限定されたり、バルブ挟み角と呼ばれる燃焼室に対するバルブレイアウトが限定されたりした。

　DOHCは燃費効率とパワーの追求の両立が可能

　そうした欠点を解消すべく生まれたのが、吸気と排気それぞれにバルブを駆動させるカムシャフトを置くDOHCだ。カムシャフトが2本あるため「ツインカム」とも呼ばれる。このルールに則りSOHCを「シングルカム」や「1カム」と呼ぶこともある。

　DOHC（ツインカム）＝気筒当たり4バルブというイメージも強いが、初期のDOHCエンジン（たとえばトヨタ2T-G型など）においては、DOHCであっても気筒当たり2バルブであることも珍しくなかった。あくまでも吸気と排気のバルブレイアウトや駆動の自由度から選択されるのがDOHCだった。吸排気バルブをそれぞれ2個持つ4バルブヘッドなどが生まれてくるのは、そのあとの話だったりする。

　同様に、SOHCは気筒当たり2バルブのエンジンしか設計できないわけではない。カムシャフトとバルブの間にロッカーアームという部品を使うことでSOHC4バルブのエンジンを設計することもできる。古くはホンダがシティに搭載したD12A型エンジンが1カム16バルブだった。ポテンシャルとしてSOHCだから劣ってしまうとはいい切れない。

　ただし、付加価値などの商品力を考えると、高性能な4バルブエンジンにおいてはDOHCヘッドにすることが常套手段となり、「DOHCはSOHCより高性能」と捉えられるようになっていったのも事実だ。逆にいうと、SOHCエンジンは実用域で扱いやすいキャラクターにセッティングされることが多かった。

　現代のガソリンエンジンでは燃焼効率や環境性能を追求するため、カムシャフト自体を動かす「可変バルブタイミング機構」を備える必要がある。結果として、実用的な性能を狙ったエンジンであっても吸気と排気のバルブタイミングをコントロールできる幅が広がるDOHCを採用するケースがほとんどになっている。なにしろ軽商用車のエンジンであってもDOHCかつ可変バルブタイミング機構を備えている時代なのだ。

Comments

[v6********]

OHVながら日産のA型エンジンは高回転も得意とするいいエンジンでした。
OHCだとOHVほどでないにしろロッカーアームによるバルブ駆動となるためDOHCのようなダイレクトなバルブ駆動に比べて高回転は不利というのが一般的だったがやはり日産のL型はOHCながら９０００回転以上を可能にするすばらしいエンジンでした。なので実際のエンジンの性格はカムの駆動方式だけでは語れない。

[pro********]

4バルブDOHCの技術自体は100年以上前にプジョーが実現していますし、日本車でもトヨタの2T-G型よりも前に日産・スカイラインGT-RのS20型が出ています。

大量生産と排ガス規制の強化により、吸排気設計(特に可変機構)の自由度が大きくなるメリットがコスト面のデメリットを上まわったことが猫も杓子も4バルブDOHCになった大きな要因でしょう。
ちなみに可変バルブ機構自体はGMがOHVにも採用しているようにDOHCでなくても可能ですし、また「DOHC=直打式」というわけでもありません。