直列型エンジン(MotoGP)とは (チョクレツガタエンジンモトジーピーとは) [単語記事]

直列型エンジン(MotoGP)とは、エンジンの形式の1つである。
　

定義

エンジンのシリンダー（気筒）を平行に並べたものを直列型エンジンと言う。

この動画で、直列型エンジンの様子を見ることができる。最初に出てくるヤマハとスズキの青いマシンが、直列型エンジンである。横から見ると、シリンダーが重なって見える。

シリンダーとは、内部に燃焼室がある部品のことである。シリンダーの燃焼室でガソリンと空気を混ぜ合わせた混合気が爆発してピストンを押し、ピストンの往復運動をコンロッド（コネクティングロッド）とクランクシャフトで回転運動に変換している。
　

並列型エンジンという呼称

直列型エンジンという呼称に代えて、並列型エンジンという呼称を使う例も見られる。どちらもほぼ同じ意味と考えておいてよい。
　

英語名

直列型エンジンの英語名は、インライン（Inline）とかストレート（Straight）とかパラレル（Parallel）という。4気筒ならインラインフォー（Inline 4）とか、ストレートフォー（Straight 4）とか、パラレルフォー（Parallel 4）と呼ぶ。

MotoGPの公式は、インライン（Inline）という呼び方を多く使っている。
　

よく使われる略称

直列型エンジンの4気筒なら「直列4気筒」と呼び、さらに「直4（ちょくよん）」と呼ぶ。
　

採用例

最大排気量クラス

MotoGP最大排気量クラスは2001年まで「2ストでも4ストでもよいが、いずれも排気量500ccまで」という規則で、実際には2スト500ccのマシンばかりが参戦していた。2001年は、ホンダとヤマハとスズキとプロトンKRがV型エンジンで参戦していた。つまり、直列型エンジンが全く存在しなかった。

2002年の最大排気量クラスは「2ストは排気量500ccまで、4ストは排気量990ccまで」という規則に変わり、4スト990ccのマシンが圧倒的優位になって、4スト時代の幕開けとなった。この年に、ヤマハが直列型エンジンを導入してYZR-M1を作って参戦を始め、2020年現在も参戦を続けている。またアプリリアは直列型エンジン3気筒のRS3 CUBE（キューブ）を導入し、2002年から2004年まで参戦を続けた。カワサキは2002年終盤から2008年まで直列型エンジンのニンジャZX-RRで参戦した。

スズキは2002年から2011年までV型エンジンのGSV-Rで参戦し、2012年～2014年は開発のため参戦を休止し、2015年から2020年現在まで直列型エンジンのGSX-RRで参戦している。2002年以降でV型から直列型に乗り変えたのは、スズキだけである。

改めてまとめると、2020年現在は、ヤマハとスズキが直列型エンジンで最大排気量クラスに参戦している。
　

中量級クラス

MotoGP中量級クラスは2009年まで「2ストでも4ストでもよいが、いずれも排気量250ccまで」という規則で、実際には2スト250ccのマシンばかりが参戦していた。2009年は、ホンダとアプリリアとヤマハがV型エンジンで参戦していた。つまり、直列型エンジンが全く存在しなかった。

2010年以降の中量級はMoto2クラスと呼ばれるようになった。2010年から2018年まではすべての車両がホンダのCBR600RRの直列型4気筒エンジンを使っており、2019年からはすべての車両がトライアンフのStreet Tripleの直列型3気筒エンジンを使っている。つまり、2010年以降の中量級は、直列型エンジンを使って争われるようになった。
　

性質

シリンダーが4つ並んでいるのでクランクシャフトが長い

直列型4気筒エンジンを上手く描写した動画は、こちらとなる。シリンダーが平行に4つ並んでいて、その全てが同じ1本のクランクシャフトをぐるぐると回している。

V型4気筒エンジンを上手く描写した動画は、こちらとなる。4つのシリンダーが並列せず、その全てが同じ1本のクランクシャフトをぐるぐると回している。

シリンダー（気筒）の数が同じ場合、直列型エンジンはクランクシャフトが長く、V型エンジンはクランクシャフトが短い。なぜなら、直列型エンジンはシリンダーが隣り合っているのでシリンダー間の距離を長くせざるを得ないのに対し、V型エンジンはシリンダーが隣り合っていないのでシリンダー間の距離を短く詰めることができるからである。

ここで、クランクシャフトというものについて、ごく簡単におさらいしておこう。

クランクシャフトというのはエンジンの主軸である。ピストンの往復運動を回転運動に変換するため、「コ」の字が互い違いに連結したような形状になっている（画像）。

シリンダーの燃焼室でガソリンと空気が混じった混合気が爆発してピストンを押し、ピストンの往復運動をコンロッド（コネクティングロッド）とクランクシャフトで回転運動に変換している。
　

エンジンの横幅が長い

直列型エンジンは、エンジンの主軸であるクランクシャフトが長い。

このため、直列型エンジンは、エンジンの横幅が長くなる。この動画の0分18秒あたりを見ると、直列型エンジンの幅の広さがよく分かる。
　

マシンの安定性が高い

直列型エンジンは、クランクシャフトが長くてエンジンの横幅が広いので、安定性が高い。

エンジンは、単なる重量物ではなく、その内部でクランクシャフトがエンジン回転数と全く同じ回転数で回っている。エンジンが10000rpmならクランクシャフトも10000rpmで回っている。10000rpmは、1分に10000回転、1秒に166回転であり、凄い速度で回っているわけである。ちなみにMotoGP最大排気量クラスの最高回転数は18000rpm程度とされている。その場合は、1秒間に300回転もしている。

クランクシャフトは10kgほどの重量物であり、高速回転すると強烈なジャイロ効果を生む。ジャイロ効果で、車体が下に押しつけられて安定する。

凹凸のある路面になると、直列型エンジンのマシンが有利になる。2020年サンマリノGPはミサノサーキットで行われたが、路面の凹凸が問題となっていた。負傷してコースサイドで各マシンの様子を見ていたカル・クラッチローは、ヤマハとスズキ、すなわち直列型エンジンのマシンが安定して凹凸路面を走行していることに気付いた。レースの結果も、ヤマハとスズキの6台が上位6位を独占した。

マシンの安定性が高く、コーナーリングの最中でもタイヤが路面にしっかりグリップする。バイクレースにおけるコーナーリングの方法にはグリップ走法とスライド走法の2種類があるが、直列型エンジンはグリップ走法が得意となる。また、直列型エンジンは、コーナーリングが速いマシンになる。

直列型エンジンの安定性というものは、コーナーリングで有利に働くが、直線では不利に働く。マシンを真下に押しつける力がV型エンジンに比べて強く、最高速が伸びにくくなる。

※この項の資料･･･Motorsportmagazine.com記事
　

切り返しが重たいマシンになる

直列型エンジンは、クランクシャフトが長くてエンジンの横幅が広いので、安定性が高いのだが、その反面、ずっしりした感じになり、切り返しが重いマシンになる。

S字が連続した場所を走るときは、右に傾いたマシンを切り返して左に傾けなおし、左に傾いたマシンを切り返して右に傾けなおす、といった作業をするのだが、直列型エンジンだと、そういった切り返しが妙に重たく感じられ、ライダーの体力が削られてしまう。

V型エンジンは、クランクシャフトが短くてエンジンの横幅が狭いので、安定性が低いのだが、その反面、軽い感じになり、切り返しが軽いマシンになる。

S字が連続した場所を走るときは、V型エンジンだと、軽やかに走り抜けることができる。
　

空力の抵抗が増してしまう

直列型エンジンは、クランクシャフトが長くてエンジンの横幅が広いので、自然とマシンの横幅が広くなる。

マシンの横幅が広いと、空気の抵抗を受けやすくなる。直線では速度が高くなるので、最高速度が伸びにくくなる。
　

カムシャフトの数が少なくて済み、経済的で、フリクションロスが少ない

直列型エンジンは、シリンダーの燃焼室にガソリンを送り込む吸気バルブ8ヶを1本のカムシャフトでまとめて回すことができるし、シリンダーの燃焼室から排気ガスを出す排気バルブ8ヶを1本のカムシャフトでまとめて回すことができる。カムシャフトの数は2本で済む。

一方、V型エンジンは、もっとカムシャフトの数が多くなる。前方の吸気バルブ4ヶを1本のカムシャフトでまとめて回し、前方の排気バルブ4ヶを1本のカムシャフトでまとめて回し、後方の吸気バルブ4ヶを1本のカムシャフトでまとめて回し、後方の排気バルブ4ヶを1本のカムシャフトでまとめて回す。合計4本のカムシャフトが必要である。

V型エンジンは回すべきカムシャフトの数が多いので、その分、部品点数が多くなって高価になる。MotoGP最大排気量クラスにおいてカムシャフトを回す機構と言えばカムギアトレインで、ギアをびっしり並べたものである。精度の高い高価なギアをより多く作る必要がある。

V型エンジンは回すべきカムシャフトの数が多いので、その分、走行に使うべきエネルギーを浪費することになる。このことをフリクション・ロス（摩耗損失）という。
　

排気管（エグゾースト）の数が1本で済み、経済的である

直列型エンジンは、シリンダー4つが同じような場所でまとまっている。シリンダーから出る排気ガスを集める配管が1本で済む。

V型エンジンはシリンダー2個が前で、シリンダー2個が後ろである。シリンダーから出る排気ガスを集める配管を2本にせねばならない。

この動画の0分30秒あたりで、そのことが説明されている。
　　

エンジンの前後長が短く、好ましい車体作りができる

直列型エンジンは、シリンダー（気筒）4つが斜め前に向かって突き出ているだけなので、エンジンの前後長が短い。

V型エンジンは、シリンダー（気筒）2つが斜め前に向かって突き出て、シリンダー（気筒）2つが斜め後ろに向かって突き出ており、エンジンの前後長が長い。

この動画の0分22秒あたりで、そのことがわかる。直列型エンジンの方がほんの少し短いように見える。

エンジンの前後長が短いほど、好ましい車体作りができる。ホイールベース（フロントタイヤとリアタイヤの距離）を短くしてマシンの操作性を向上させたり、スイングアーム（シャーシとリアタイヤをつなぐ板）を長くさせてマシンの安定性を向上させたりできる。

あるマシンをV型エンジンから直列型エンジンに変更するとしよう。その場合、エンジンの前後長が以前よりも短くなるので、ホイールベースを維持したままスイングアームを長くするか、ホイールベースを短くしてスイングアームを維持するか、のどちらかになる。スイングアームを長くするとマシンの安定性が良くなるし、ホイールベースを短くするとマシンの操作性が良くなる。

逆に、あるマシンを直列型エンジンからV型エンジンに変更するとしよう。その場合、エンジンの前後長が以前よりも長くなるので、ホイールベースを維持したままスイングアームを短くするか、ホイールベースを長くしてスイングアームを維持するか、のどちらかになる。スイングアームを短くするとマシンの安定性が悪くなるし、ホイールベースを長くするとマシンの操作性が悪くなる。

2020年現在のMotoGP最大排気量クラスは、高出力マシンなので、どこのメーカーもホイールベースを長めにしている。ゆえに、あるマシンをV型エンジンから直列型エンジンに変更する時に得られる利益は、「スイングアームが長くなってマシンが安定する」というものとなる。
　

まとめ

まとめると、次のようになる。

	直列型エンジン	V型エンジン
最大排気量クラスの採用者	ヤマハ、スズキ	ホンダ、ドゥカティ、KTM、アプリリア
クランクシャフト	長い	短い
エンジンの横幅	広い	狭い
凹凸路面での安定性	良好	イマイチ
コーナーリングでの安定性	良好	イマイチ
S字切り返し	重たくて大変	軽やかでラク
直線での加速力	イマイチ	良好
直線で風の抵抗を減らすほっそりとした車体形状	イマイチ	良好
バルブを動かす部品の数	少なくて低コスト	多くて高コスト
バルブを動かすための摩擦損失	少ない	多い
排気部品の数	少なくて低コスト	多くて高コスト
エンジン前後長	短くてコンパクト	長くてデカい
ホイールベース一定時のスイングアーム	長くてマシンが安定する	短くてマシンが不安定
スイングアーム一定時のホイールベース	短くてマシン操作性が良い	長くてマシン操作性が悪い

グリップ走法と柔らかいリアタイヤ

グリップ走法

直列型エンジンは、コーナーリングでの安定性が高い。コーナーリングでタイヤをガッチリと路面に食い込ませてグリップを稼ぎ、リアタイヤをあまり滑らせず、毎周同じ走行ラインを正確になぞっていくグリップ走法が、最大の持ち味となる。

グリップ走法は、電車が線路（レール）に乗って走るかのような正確な走りである。そのことを英語でオンザレール（on the rail）という。
　

大きな半径の円弧を描くコーナーリング重視の走法

直列型エンジンは、コーナーリングでの安定性が高いので、コーナーリングが得意となる。コーナーリングの時間を少しでも増やすため、走行ラインを短い直線と大きなR（半径）の円弧にすることになる。「早めにブレーキングして、大きなRでコーナーリング」という走りになる。

直列型エンジンの走行ラインは、この動画の、青いマシンの走行ラインとなる。
　

柔らかいタイヤが合う

リアタイヤというものは、硬いものと柔らかいものがある。

このうち、柔らかいリアタイヤの方が、直列型エンジンのグリップ走行に向く。柔らかいリアタイヤはタイヤ自身が変形しやすいので、路面との接触面積が大きくなり、グリップさせやすい。
　

ブリヂストンのワンメイク時代

MotoGP最大排気量クラスは、2008年まで複数のタイヤメーカーが競合していた。

2008年をもってミシュランが撤退し、2009年から2015年までブリヂストンのワンメイクとなった。ブリヂストンはリアタイヤを硬めに作ったり柔らかめに作ったりしていて、わりと幅があった。このため、直列型エンジンとV型エンジンの成績が拮抗していた。2009年から2015年まで、直列型エンジンのヤマハが4回チャンピオンを獲得し、V型エンジンのホンダが3回チャンピオンを獲得してる。

2009年から2015年まで124戦が行われ、V型エンジンが69勝して勝率は55％、直列型エンジンが55勝して勝率は44％だった。
　

直列型エンジン冬の時代

2016年から最大排気量クラスのタイヤ供給をワンメイクで行うことになったのは、ミシュランだった。

ミシュランは、復帰早々に、タイヤメーカーとして最大の恥辱であるタイヤ破損に遭遇した。

2月セパンテストでロリス・バズがタイヤバースト。映像、音声、タイヤ画像のどれを見ても、タイヤバーストの凄まじさを感じさせる。

4月の第2戦アルゼンチンGPの土曜日FP4でスコット・レディングがタイヤ剥離。

調査の結果、両者ともグリップを得るために過度に空気圧を低くしていたことが判明し、チームの不正な行為が原因だったと結論付けられた。

とはいえ、これらのタイヤ破損は、ミシュランにとって大いなるトラウマになったようで、2016年4月から2019年シーズン終了までずっと硬めのリアタイヤを作り続けることになった。

硬めのリアタイヤを作ったため、直列型エンジンのメーカーには不利となり、V型エンジンのメーカーには有利となった。2016年から2019年までV型エンジンのホンダがチャンピオンを獲得し、V型エンジンのメーカーは73戦中57勝で、勝率は78％だった。同じ期間の直列型エンジンのメーカーは73戦中16勝で、勝率は約22％だった。

※この項の資料･･･記事1
　

2020年新型ミシュランリアタイヤ

この状況に変化をもたらしたのは、2020年にミシュランが持ち込んだ新型リアタイヤである。

このリアタイヤは、構造が柔らかく、変形しやすく、グリップが高く、スライドしにくいというもので、まさしく直列型エンジン向けであり、V型エンジンにとって厳しいものである。

V型エンジンに乗るアンドレア・ドヴィツィオーゾが「今までとは全く違う。リアタイヤが滑ってくれない」と苦悶の声を上げ、そして直列型エンジンのヤマハとスズキが大躍進している。

※この項の資料･･･記事1、記事2、記事3
　　

クロスプレーン

直列型エンジンのメーカーというと、ヤマハとスズキである。この両社とも、クロスプレーンというものを採用している。

2004年にヤマハワークスがクロスプレーンを導入し、ヴァレンティーノ・ロッシのチャンピオン獲得を大きく支えることになった。

クロスプレーンの正しい名称は、クロスプレーン・クランクシャフトである。
　

クランクシャフトの簡単な解説

まずは、クランクシャフトについて簡単に解説しておきたい。

「コ」の字が互い違いにつながった形状をしているエンジンの主軸のことをクランクシャフトという。

シリンダーの燃焼室でガソリンと空気の混ざった混合気が爆発してピストンを押し、ピストンの往復運動をコンロッド（コネクティングロッド）とクランクシャフトで回転運動に変換している。

クランクシャフトの回転軸をクランクジャーナルという。

クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分は、クランクアーム2箇所と、クランクピン1箇所から成り立っている。クランクピンは、コンロッドと接続している。

直列型4気筒エンジンなら、クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分が4つあることになる。このgif画像を見ても、そのことがわかる。
　

シングルプレーン・クランクシャフト

クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分を、左から1番、2番、3番、4番と呼ぶことにする。

1番と4番の『クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分』が北の方角を向いていて、2番と3番の『クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分』が南の方角を向いている、こういう形状をシングルプレーン・クランクシャフトとか、フラットプレーン・クランクシャフトという。

このgif画像は、シングルプレーン・クランクシャフトを描写している。

クランクシャフトの軸から見ると、クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分が2つセットとなってそれぞれ南北の方角を向いていて、一本線になっている（画像）。

こういうものを「180度位相のクランクシャフト」という。
　

クロスプレーン・クランクシャフト

クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分を、左から1番、2番、3番、4番と呼ぶことにする。

1番の『クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分』が北の方角を向いていて、2番の『クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分』が西の方角を向いていて、3番の『クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分』が東の方角を向いていて、4番の『クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分』が南の方角を向いている、こういう形状をクロスプレーン・クランクシャフトという。

クランクシャフトの軸から見ると、クランクジャーナルから枝分かれしている「コ」の字の部分が4つとも別の方角を向いていて、十字架（クロス）になっている（画像）。

こういうものを「90度位相のクランクシャフト」という。
　

クロスプレーンの長所と短所

クロスプレーンのエンジンは、点火間隔が不等間隔爆発（ビッグバン）になる。扱いやすく、コーナーリングなど繊細なアクセル操作が必要な場所での応答性に優れる。

シングルプレーンに比べて馬力を出しにくいのが短所である。

クロスプレーンの長所と短所について書かれた書籍は、次の2冊である。
　

	ヤマハワークス内情本。 149ページ、152～154ページ、255ページに、クロスプレーンについての記述がある。
	30～32ページにクロスプレーンについての記述がある。

クロスプレーンの導入者

2003年末のヤマハMotoGP部門において、クロスプレーンを導入することを提唱したのが古沢政生である。

2004年1月～3月のシーズン前テストで、ヤマハが製作したエンジンは4種類あり、そのうち2つがクロスプレーンで、残る2つはシングルプレーンだった。試乗したヴァレンティーノ・ロッシはクロスプレーンのエンジンを採用し、ヤマハの方向性を決定づけた。
　

直列型エンジン(MotoGP) 単語

定義