スーパーチャージャーとは?コンプレッサーをクランクシャフトで回転させて過給する機械駆動式過給機【バイク用語辞典:吸気系編】

■ターボに比べて低速の過給圧不足やターボラグがないのが、スーパーチャージャーの特徴

●コンプレッサーをエンジンで回すので、駆動損失があることが最大の弱点

代表的な過給システムとしては、ターボチャージャーとスーパーチャージャーの2種類があります。自動車では両過給システムとも多くの採用モデルがありますが、現在バイクで採用されているのはスーパーチャージャーだけです。

スーパーチャージャーの仕組みやターボとの違いについて、解説していきます。

●スーパーチャージャーの仕組み

スーパーチャージャーは、エンジンのクランクシャフトの出力で、ベルトやチェーンなどを介してコンプレッサーを回転させ、吸入空気を圧縮(過給)する機械駆動式過給機です。

いろいろなタイプのスーパーチャージャーがありますが、代表的なのはルーツ式と遠心式、リショルム式です。

スーパーチャージャー
スーパーチャージャー

・ルーツ式
ドライブローター(クランクシャフトに連動して回転)とドリブンローターの一対のローターが、互いに逆回転しながら吸入、圧縮、吐出を繰り返します。

・遠心式
ターボチャージャーのコンプレッサーを直接クランクで高速回転させて過給します。クランク回転はベルトやチェーンを介して、またコンプレッサーには増速機を付けて増速させます。

・リショルム式
スクリュー式とも呼ばれ、互いに噛み合った一対の螺旋状ローターで構成されます。ケースとローター間の空間が徐々に縮小されて吸入空気が圧縮、吐出されます。

●スーパーチャージャーの特徴と課題

スーパーチャージャーは、エンジンの回転で直接コンプレッサーを回すので、過給圧がエンジン回転にリニアに追従します。そのため、ターボの課題である低速域の過給不足やターボラグを解消できることが最大の特長ですが、他にもメリットはあります。

・排出ガスを利用するターボよりも吸気温度が上がりにくいため、ターボのように圧縮比を下げる必要がありません。

・ターボは本体の熱容量が大きいため、排出ガス温度が下がり、触媒が効果的に活用できません。スーパーチャージャーは排気系に影響を与えないので、排ガス浄化性能についてはターボより有利です。

一方で、次のような課題があります。

・ベルトを介してエンジンの出力で回転させるため、エンジンに駆動損失が発生します。特に高速域で大きくなり、出力と燃費の悪化が顕著になります。駆動損失を軽減するために、クラッチの断続やバイパス通路の切換えなどの複雑なシステムが必要です。

・高回転域で効率的な過給ができない。

・コストは、ターボより高くなります。

●スーパーチャージャーの採用例

走りよりも環境対応への社会的な要求が強まっている中で、スーパーチャージャーは自動車でも採用例が限られています。

バイクで唯一スーパーチャージャーを搭載しているのは、カワサキのNinja H2/H2RとZH2です。

排気量998ccの水冷4気筒の4弁エンジンに自社製の遠心式スーパーチャージャーを組み合わせて、最高出力205PS/11000rpm、最大トルク13.6kgm/10000rpmを達成しています。コンプレッサーの回転数を高めるため遊星ギアの増速機が使われ、低速から別次元の強い加速力を発揮する究極のスーパースポーツに仕上がっています。

最近自動車では、電動化技術のひとつとしてコンプレッサーをモーターで回す電動ターボや電動スーパーチャージャーを採用したモデルが出現しています。バイクでも、コストを度外視すれば適用できる技術です。


ターボチャージャーとスーパーチャージャーには一長一短があり、自動車では用途が棲み分けられています。スーパーチャージャーのバイクへの適用の最大の課題は、ターボ同様コストパーフォーマンスです。

一般的なロードバイクの技術として普及するのは難しいですが、Ninja H2のようなフラッグシップモデルとして存続するかもしれません。

(Mr.ソラン)