バイクのエンジンを徹底解説!エンジン別のフィーリングとは?

バイクといえば、やはり最も重要なのは心臓であるエンジンです。バイクのキャラクターのほとんどはエンジンで決まるといっても過言ではないでしょう。そんなバイクのエンジンですが、気筒数や空冷・水冷など本当に様々なものがあります。
そこでこのページでは、「バイクのエンジン」について徹底解説していきます。

2ストロークと4ストローク

エンジンの違いでも明らかにフィーリングが異なる代表格はストロークの違いでしょう。2スト、4ストとも略される両者のエンジン形式ですが、音も加速感も全てがまるっきり異なります。両者の構造について、詳しく見ていきましょう。

4ストローク

排ガス規制で2ストロークが絶滅したこともあり、現在のバイクはほとんどが4ストロークエンジンを搭載しています。そのため、2ストに比べると親しみのあるエンジンといえるでしょう。
4ストロークエンジンは、「吸気→圧縮→爆発→排気」をそれぞれ1行程ずつ、計4行程で1回の爆発を起こしています。つまり、ピストンが2往復、クランクが2回転ごとに1回爆発しているのです。それぞれの工程を詳しく説明すると、以下のようになります。

  1. ピストン下降時の負圧を利用し、吸気バルブから混合気を吸う
  2. ピストンが上昇、混合気を圧縮する
  3. 圧縮された混合気にプラグで点火、爆発によってピストンが押し下げられる
  4. ピストンが上昇し、排気バルブから排気ガスを追い出す

2ストロークとの違いは爆発の行程だけでなく、オイルの潤滑方式も異なります。4ストロークはエンジンオイルを循環させるため、基本的にオイルを燃焼させることはありません(微量なオイルは燃焼することもあります)。
対して2ストロークはオイルを混合気に混ぜ、シリンダー内を潤滑にします。2ストロークといえばマフラーから白煙を吹くイメージがありますが、これは混合気とオイルを一緒に燃やしてしまうためです。

2ストローク

上記の通り、マフラーから吹く白煙が印象的な2ストロークエンジン。チャンバーから奏でられる「パランパラン」という音やどこまでも吹き上がりそうな甲高いエンジン音も特徴です。
2ストロークエンジンは、「吸気・圧縮」→「爆発・排気」をそれぞれ同時に行います。4ストロークの半分、計2行程で1回の爆発を起こすことができるのです。以下のように、ピストン1往復、クランク1回転ごとに1回爆発していることになります。

  1. 上昇するピストンによって排気ポートと掃気ポートが塞がれ、混合気を圧縮。同時にクランクケース内が負圧になり、リードバルブから混合気を吸い込む。
  2. 圧縮した混合気に点火し着火、爆発によってピストンが押し下げられ、同時に排気ポートと掃気ポートが開放。排気しつつ新しい混合気を燃焼室に吸い込む

半分の行程で1回爆発できるということは、単純計算で同排気量の4ストエンジンの2倍のパワーを引き出すことが可能となります。実際は単純に2倍とはいきませんが、同じ排気量なら4ストよりパワフルなのは確かです。構造もシンプルなため、エンジンを軽くコンパクトに作ることができます。
そんな魅力的な2ストロークエンジンですが、オイルを燃やしながら潤滑する構造ゆえ、未燃焼ガスが多く排気ガスに含まれる有害物質が多いというデメリットがあります。そのため、今では排気ガス規制によって生産することができなくなりました。
ただし、中古車であれば今でも2ストロークエンジンのバイクに乗ることはできます。事実、独特なフィーリングを好んで2ストに乗り続けているライダーは沢山います。

空冷と水冷のメリット・デメリット

空冷と水冷のメリット・デメリット

当たり前のことですが、エンジンは稼働すれば熱を発生します。空冷・水冷というのは、エンジンを冷やす方式のことを指しています。名前の通り、空冷は空気でエンジンを冷やす方式、水冷は水でエンジンを冷やす方式です。
どちらかが優れているとは決めつけることができず、それぞれ以下のようなメリット・デメリットがあります。

空冷

古いバイクに多く採用されている空冷エンジン。特徴は表面積を増やして放熱性を上げるための深いフィンです。フィンはパソコンでいうヒートシンクのような役割を果たしています。

メリット

構造が単純化できるので軽量でコンパクトな設計ができ、コストも下げることができる

デメリット

冷却を空気に頼っているため、渋滞などで止まってしまうとエンジンが冷やせなくなる。冷却が不安定なため、どうしても安全マージンを取った設計になりハイパワーな高性能エンジンは作りにくい

水冷

水によってエンジンを冷やす水冷エンジンは、空冷のようなフィンが表面にないことが特徴です。また、水を冷やすためのラジエターが装着されるのも空冷にはないポイントでしょう。なお、以下ではラジエターにファンがある場合を紹介していますが、車種によってはファン非搭載のモデルもあります。

メリット

水によって強制的に冷却するため、エンジンの温度が安定しやすい。ラジエターにあるファンが回るため、渋滞してもすぐにオーバーヒートしにくい。冷却が安定することから、パワーを求めた設計にしやすく高性能なエンジンを作ることができる

デメリット

ラジエター、冷却ファン、サーモスタット、ウォーターポンプなど、部品点数が増えてエンジンが大きく重くなる。また、製造コストが高くなり構造も複雑になる

余談ですが、空冷・水冷の他に油冷という冷却方法も存在します。これは油でエンジンを冷やす方式で、大量のエンジンオイルをオイルクーラー(水冷で言うラジエターのようなもの)で冷却し循環しています。

気筒数によって異なるフィーリング

気筒数というのはピストンの数のことで、単気筒ならピストンは1個、2気筒ならピストンが2個あるエンジンということになります。気筒数は多ければ多いほど良いというものではなく、バイクのキャラクターによって同じ排気量でも気筒数の違う車種があります。
気筒数はバイクのキャラクターを決める非常に重要な要素なので、それぞれ詳しく解説します。

単気筒

最もシンプルなエンジンである単気筒エンジン。構造がシンプルで小型軽量なエンジンを作りやすいことから、原付からモトクロスバイクまで幅広く使われている形式です。
そんな単気筒エンジンのキャラクターはというと、太い低速トルクからフラットに吹き上がっていき、それほど高回転は回らないといったイメージです。ある一定の回転数を過ぎると、回っているだけでパワーがついてこなくなります。早めにシフトアップして低回転のトルクを楽しむのがいいでしょう。
低回転のピックアップが良く街中で乗るには相性の良いエンジンで、実用性の高いエンジンともいえます。サウンドに関しては、大きな1つのピストンから放たれる野太いサウンドが体に響いてくる感じです。4気筒のような甲高い音はしません。

2気筒

同じ2気筒でも、エンジンによって全くキャラクターが異なるのが2気筒エンジンの面白いところです。おおまかに分けると並列2気筒、V型2気筒、水平対向2気筒の3種類に分けられ、2つのピストンの燃焼タイミングの違いで音もフィーリングも全く違ったものになってきます。
燃焼タイミングが等間隔のエンジンは「ビィーン」と軽やかに回っていきますが、不等間隔のエンジンは「ドドドドッ」といった鼓動感を伴って回転を重ねていきます。

3気筒

2気筒の鼓動感と4気筒のスムーズで高回転まで回る感じを足して2で割ったようなエンジンと形容されることの多い3気筒エンジン。2気筒ほどではないものの十分な低速トルクを発生し、高回転までまろやかに吹き上がっていきます。高回転の伸びは4気筒の一歩手前で終わるようなフィーリングです。
トルクと伸びのバランスの良い3気筒エンジンですが、魅力はそれだけではありません。回転によって音色が変わっていくのも3気筒ならではの特徴として挙げられます。
低回転では「ギュルギュル」といった音がしますが、回転が上がるにつれて澄んだ甲高いサウンドを発生します。

4気筒

なんといっても甲高いサウンドが持ち味の並列4気筒エンジン。実は、「欧州車に負けない高性能車を」と日本のホンダが最初に作ったのが並列4気筒エンジンだったということをご存知でしょうか?意外にもバイクの並列4気筒エンジンは日本発祥のエンジンなのです。
高性能車を目指して作られたことからも分かるように、並列4気筒エンジンは高回転高出力であることが特徴です。2ストロークを思わせる2字曲線的なパワーカーブを描いており、回転の上昇とパワーの上昇が伴っているフィーリングはさながらレーシングマシンを彷彿とさせます。
低回転のトルク感は薄いものの、緻密に回るエンジンは非常に扱いやすく、意外と街乗りにも使いやすいエンジンです。その扱いやすさから、教習所の中型免許車両もホンダのCB400、つまり並列4気筒エンジンのバイクが使われていることが多いです。
なお、4気筒エンジンは並列の他にV型も存在しており、こちらは並列4気筒に比べるとトルク感があって鼓動感もあります。少し2気筒よりなエンジンといった感じです。

DOHCやSOHCって何?

最後に、エンジンのヘッド部分にあるバルブ形式についてご紹介します。4ストロークエンジンは吸気・排気をバルブでコントロールしていますが、そのバルブの駆動方式はいくつか種類があります。
代表的なのは以下の3つです。

DOHC(ダブル・オーバーヘッド・カムシャフト)

一昔前は高性能エンジンの証ともされたDOHC。DOHCは吸気と排気のバルブをそれぞれ独立したカムで開閉する方式です。対して、以下のSOHCは1本のカムで吸気・排気バルブの開閉を行っています。
DOHCのメリットはそれぞれ独立したカムシャフトを備えるため、細かい開閉タイミングの調整が可能なところです。また、バルブのリフト量を稼ぎやすく、ロッカーアームがないので高回転化しやすいというメリットもあります。

SOHC(シングル・オーバーヘッド・カムシャフト)

1本のカムシャフトで吸気・排気の両方のバルブを成業するSOHC。DOHCに比べると高性能化は難しいとされていますが、部品点数が少なくエンジンヘッドを軽量コンパクトに仕上げられる点は大きなメリットです。

OHV(オーバー・ヘッド・バルブ)

現在では積極的に採用されない方式ですが、ハーレーなどクラシカルさを重視する車種では今でも一部採用される方式です。カムの代わりにプッシュロッドでバルブを開閉する方式で、慣性によってロッドが追従しきれないため高回転エンジンには不向きです。

まとめ

いかがでしたか?バイクのキャラクターを決定するエンジンには、様々な形式のものがあります。それぞれに良さがあり、どれが良いとは一概にいえません。
低速からの鼓動感や高回転域での伸びやかなフィーリングなど、自分が求めるキャラクターのエンジンを選ぶことが大切です。お気に入りのエンジンを見つけることは、楽しいバイクライフの第一歩といえるでしょう!

本記事は、2019年11月29日の情報です。記事内容の実施は、ご自身の責任のもと安全性・有用性を考慮してご利用いただくようお願い致します。