エンジンの自然吸気やターボってどんな仕組み？

　クルマのカタログや新型車紹介の記事などを見ていると、たびたび「自然吸気」や「ターボ」「スーパーチャージャー」という言葉が登場します。

　それぞれの仕組みや違いとは、一体なんなのでしょうか。

　エンジンは、空気と燃料でできた混合気を吸入、圧縮し、それを爆発（燃焼）させることで出力を得る仕組みです。

　ガソリンエンジンでは爆発の着火に点火プラグを利用し、引火（発火）温度の低い軽油を燃料とするディーゼルエンジンは混合気を圧縮して自然発火での着火となりますが、基本的なサイクルは変わりません。

　エンジンの出力（パワー）はおおよそ排気量に比例します。排気量とはエンジンの「シリンダー内の容積」×「気筒数」で計算されるもので、シリンダー内の容積は混合気の入る量と考えて差し支えありません。つまり、燃焼する混合気が多ければ多いほどパワーが出るということです。

　シリンダー内へ混合気を充填することを「吸気」と呼び、原動力は混合気が爆発した勢いで下がるピストンが発生する負圧です。

「自然吸気」とはシリンダー内へと導かれる混合気を何もせず、自然の大気圧のままということを指し、そのようなエンジンを「自然吸気エンジン」と呼びます。

　英語にすると「ノーマル・アスピレーション」あるいは「ナチュラル・アスピレーション」となることから、「NA（エヌエー）」と略されることもあります。

　一方で、「燃焼する混合気が多ければ多いほどパワーが出る」ということに目を付けたのが「過給機付きエンジン」です。

　過給機とは混合気を作る空気を加圧する機械で、「ターボ」や「スーパーチャージャー」はこれにあたります。

　圧縮された空気で作られた混合気は、自然吸気で取り込まれたほぼ大気圧と同等の気圧の混合気より密度が高いため、排気量はそのままで、より多くの混合気をシリンダー内に充填することができます。

　つまり、同排気量の自然吸気エンジンより大きなパワーを得られるということです。

　ターボとスーパーチャージャーの違いは、空気を加圧する動力源です。ターボは混合気の爆発で出来る排出ガスの流れを利用する機構で、簡単にいうと、一対の羽根車の片方が排気側に、もう片方が吸気側にあり、排出ガスの勢いで排気側の羽根車が回ると同軸上にある吸気側の羽根車が回って空気を圧縮するという仕組みです。

　スーパーチャージャーはエンジンの出力を利用する過給機です。混合気の爆発から生まれるピストン（上下）運動を、タイヤを回す回転運動にかえるクランクシャフトからベルトなどを介して動力を取り出します。

　ちなみに英語でスーパーチャージャーは過給機全体を指す言葉で、ターボも含まれます。日本でいうスーパーチャージャーは「メカニカル・スーパーチャージャー」といわれて区別されています。