ホンダのVTECエンジンとは?

VTECとはエンジン機構のことで、公式では「パワー」と「環境性能」を両立させるための技術とされています。

VはVariable valve(バリュアブルバルブ)、TはTiming and lift(タイミング&リフト)、EはElectronic(エレクトロニック)、CはControl(コントロール)の意味で、それぞれの頭文字を取ってVTEC。

バルブのタイミングとリフト量を電子的にコントロールして、出力を向上させたり燃費を良くしたりする仕組みを持つエンジンのことです。

エンジンは、低回転時には少しだけ。高回転時にはたくさんの空気を吸い込むことで、燃費もよくなりかつ、パワーも上がるという特性を持っていますが、それをさらに強めるための機構であるといえるのがこのVTECシステム。ここからはさらに魅力に迫っていきましょう。

VTECはどんな機構・構造なの?

VTECは、カムシャフトに「仕掛け」があります。

高回転用と低回転用の「形状が異なるカム」が組み込まれており、エンジン回転数が高い時は高回転用、低い時は低回転用に切り替わる仕組みになっていて、この仕組みによってバルブが開く(リフト)量が変化(バリュアブル)するのです。

引用:https://www.honda.co.jp/tech/auto/vtec/

DOHC-VTECを例にしてお話すると、1気筒あたりのカムシャフトに低回転カムが2個、高回転カムが1個の合計3個のカムがあります。

VTEC切り替わる回転数までは、高回転カムが切り離されていて作用しません。

引用:https://gifmagazine.net/post_images/1647592

エンジンが高回転域に入ると、特殊なロッカーアームの内部のキングピンが押され、3つのロッカーアームが1つにつながります。

すると空振りしていた高速用カムが駆動し、大きくバルブを開き、エンジン内にたくさんの空気を吸い込めるようになるのです。

より多くの空気がシリンダー内に入ると、より大きな爆発になるのでパワーが出る。これが、低回転域では少しの空気を入れてロスを無くし、高回転域ではより多くの空気を入れることでパワーを上げるという、エンジンにとっては理想の仕組みというわけです。

VTEC誕生の歴史

VTECが誕生した背景には、エンジン技術が向上しより高回転で回せる様になったが今までのシステムでは一定のバルブリフト量だったため高い回転数時に応じた吸入空気量、排気効率が得られず理想的な出力が得られなかった。そこで回転数に応じた高い出力が得られる様に開発が進められたのです。
開発スタートは1984年の事で、開発陣は自然吸気エンジンでリッター当たり100馬力を目標に進められ、初めて市販車に搭載されたのは1989年4月にデビューした2代目インテグラでした。
初期のVTECはDOHCエンジンに搭載され、吸排気両方で高回転と低回転で二つのカムが切り替わるシステムでしたが開発が進むにつれより複雑で高効率なものに変わっていきます。
次に誕生したのがSOHC VTECで吸気側のバルブリフト量のみ制御したもので1991年の5代目シビックに採用されました。
その後6代目シビックには3ステージVTECと呼ばれる低回転中回転高回転の3段階でカムが切り替わるシステムが採用され、更に細かく制御することで今までより高出力が得られる様になりました。
さらに開発が進みi-vtecと進化をします。頭文字のiはインテリジェントで高知能システム搭載型となり、様々なバリエーションが登場します。
VTECを応用し、2003年インスパイヤに搭載されたV6エンジンを低回転時に片側3気筒を停止させるものや、2005年のシビックハイブリッドでは低回転時に全気筒を停止させモーターのみで走行する低燃費型も登場します。
この頃になると環境問題も大きくなり、ただ出力を上げるだけでなく、より低燃費な環境配慮型へと進化していきます。
また同年、A-VTECという連続的にリフト量が制御できるシステムが開発されましたが今日まで搭載された車種はありません。
最新のVTECは小さな排気量のエンジンにターボを組み合わせて環境問題に対応しながらも高い出力を得られる物へとなりました。

歴代VTEC
ここでは名機を称されたVTEC搭載エンジンをご紹介します。

1.B16A
搭載車種:インテグラ1989年、シビック1991年、CR-Xデルソル1992年
最高出力: 160PS/7,600rpm
最高トルク: 15.5kgm/7,000rpm
初期のVTECで1,600ccエンジンに搭載され単純に高回転、低回転で2つのカムで制御されました。7,600回転で最高出力を得てレブリミット8,000までスムーズに吹け上がった。VTECの歴史がここから始まったと言っても過言ではない。

2.B18C
搭載車種:インテグラ TYPE-R
最高出力: 200PS/8,000rpm
最高トルク: 18.5kgm/7,500rpm
初期のVTECと同じシステムを採用しながらインマニやピストン、バルブ形状を変更して8,000回転という超高回転域で最高出力を発生する。1,800ccの自然吸気エンジンとしては初めてリッター100馬力を達成しました。

3.C30A
搭載車種:NSX1990年
最高出力: 280PS/7,300rpm
最高トルク: 30.0kgm/5,400rpm
3リッターV6エンジンにVTEC機構を組み合わせ、当時の自主規制280馬力を発生。そのポテンシャルは非常に高くレース界でも活躍したエンジンです。

4.F20C
搭載車種:S2000 1999年
最高出力: 250PS/8,300rpm
最高トルク: 22.2PS/7,500rpm
フリクションロスを最大限減らすための新開発ロッカーアームが掲載され超高回転エンジンで高レスポンスを得た。

5.K20A
搭載車種:インテグラ TYPE-R 2001年、シビック TYPE-R 2001?2009年
最高出力 225PS/8,000rpm
最高トルク 21.9kgm/6,100rpm
自然吸気エンジンとしては当時最高峰の出力でカムが切り替わる5,800回転からレッドゾーンまで突き抜ける様な爽快感が得られた。

6.K20C
搭載車種:シビック TYPE-R 2015?2017年
最高出力: 320PS/6,500rpm
最高トルク: 40.8kgm/2,500-4,500rpm
FFで市販車世界最速を目標に開発され今までとは異なりターボが搭載され300馬力オーバーという驚きのスペックを得た。

この様に歴史を重ねる毎にパワーアップしており高出力で環境に優しいという相反する関係性も上手く抑え込んでいる。

メリット、デメリット
VTECには高回転時に、高い出力を得ることができる大きなメリットやVTEC作動時の独特なサウンドが車好きの耳を魅了しています。
しかし一般的なエンジンと比較して構造が複雑でパーツも多く重量が増しコストも嵩む。カム切り替り時にエンジン特性が変わるため扱いにくい、高回転型エンジンが故にスポーツ走行で多用すると寿命が縮まると言ったデメリット面もあります。

二輪のVTEC
HYPER VTECという名称で呼ばれ、今まで記載してきた四輪の物とは構造が異なり、低回転では対角線上の吸排気2バルブが開きトルクを稼ぎ、高回転時には全てのバルブが開き4バルブとなり高出力が引き出せる様になっており、音の切り替わりも楽しめるものとなっています。

他社のシステム
ホンダ以外にもVTECの様なシステムを採用し違う名称で販売されている物もあります。
代表的な名称を示すと、各社以下の様なものです。
トヨタ:VVT-i
ダイハツ:D VVT
日産:NVCS
マツダ:S-VT
SUBARU:AVCS
スズキ: VVT
三菱:MIVEC

まとめ
VTECは素晴らしい出力特性と環境に優しいエンジンとして地位を築き上げています。歴代VTECも名機として語り継がれ、またレース界でも活躍しており市販車へのフィードバックも大いに期待をしたい。
また高回転で回るエンジンサウンドは甲高く独特でこれからも車好きの人々の耳を魅了していくのではないでしょうか。

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