アトキンソンサイクル
DOHC i-VTECとは

エンジンは通常、圧縮比と膨張比が同じです。一方でアトキンソンサイクルエンジンは、圧縮比よりも膨張比を大きくしたエンジンです。吸気バルブを遅く閉じ、一度シリンダー内に吸い込んだ混合気の一部を吸気ポートに戻すことで、圧縮比よりも膨張比を大きくします。これにより、熱効率が向上し燃費がよくなります。ただ、せっかく吸った吸気を戻すことからアトキンソンサイクルエンジンは出力不足が課題。その課題に対応するためにHondaは、独自のVTEC(可変バルブタイミング・リフト機構)とVTC(連続可変バルブタイミング・コントロール機構)を採用し、運転領域に応じた最適なバルブタイミング制御を実施することで、常用域では高圧縮比の利点を生かした高効率化と、高負荷領域での出力を両立し、低燃費かつスポーティーな走行を可能としました。

なぜ圧縮比よりも膨張比を大きくすると燃費が良くなる?

吸気バルブを下死点以降で遅く閉じることにより、シリンダーへ空気と燃料の混合気を吸い込むためのエネルギーを少なくすることができます。
また、エンジンは燃焼ガスの膨張圧力でピストンを勢いよく押し下げますが、下死点まで押し下げても余力が燃焼ガスには残っているため、そのエネルギーは排気として捨てるしかありませんでした。
アトキンソンサイクルでは、圧縮行程よりも膨張行程を長くとることで、燃焼ガスからより多くの運動エネルギーを取り出すことができます。
これらの効果により、少ないエネルギーで混合気を吸い込み、燃焼ガスからより大きなエネルギーを取り出すことで、エンジンの効率が高まり燃費が向上するのです。

Honda独自のVTECとVTCの動き

アトキンソンサイクルエンジンの吸気側に、広開角と狭開角の2種類のカムを切り替えてバルブ開閉タイミングとリフト量を変化させるVTECと、電動のアクチュエーターでカムシャフト自体を回転させる電動VTCを採用し、吸気バルブの閉じるタイミングを遅らせてアトキンソンサイクルを実現します。また、始動時や低回転域ではVTECの狭開角カムへ切替えることで、エンジンの始動・停止に伴う振動の低減や、冷機時の高い燃焼安定性を確保しています。

[VTECのしくみ]

※ 図は説明のために着色したものです。

[VTCのしくみ]

エンジンECUの情報にもとづき、VTC モーターでVTCギアを回し、バルブ開閉タイミングを変更
進角時(バルブタイミングを進める場合)
遅角時(バルブタイミングを遅らせる場合)

[VTEC/VTC関連の全体イメージ]

VTEC/VTCの図VTEC/VTCの図

VTECとVTCを連動させ燃費と
高い動力性能を両立

広開角カムでの運転時に、吸気バルブが閉じるタイミングを遅らせてアトキンソンサイクルの熱効率向上効果を高めたり、開くタイミングを早めて排気を吸気ポートに送ってから再び吸い込むことで燃焼済みのガスを吸気の一部として再循環させ、排気ガス中の NOxを低減させるEGRシステムの導入量を増やすなど、運転状況に応じてタイミングを最適に制御し燃費を向上させます。狭開角カムでの運転時には、低回転用に最適なバルブタイミングへと制御。VTECと電動VTCの連動により幅広い走行状況での高効率運転と、Hondaらしい高い動力性能を両立しています。
また、エンジン始動の際には吸気バルブの閉じるタイミングを遅くし、シリンダー内に閉じ込める空気量を減らすことで圧縮エネルギーを低減。それにより始動時の振動を軽減し、ドライバーの要求に連動したスムーズでシームレスな走行モードの移行を可能にしています。

※ERGシステム:排出された排気ガスを再び吸気として循環させる仕組み

[吸気バルブのVTEC切り替えイメージ]※VTC最進角時
[吸気バルブのVTC切り替えイメージ]

[エンジン運転状態とVTEC/VTC切り替えイメージ]

VTEC/VTCの図VTEC/VTCの図

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