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スーパーチャージャー(英:supercharger)は、過給器の方式のひとつ。本来は排気タービン式(ターボチャージャー)を含めた過給器全般を指す用語であったが、現在では専らクランクシャフトからの動力によって駆動する過給器を指す。俗にスーチャーと略される。

◆ 基本的な構成と特徴

スーパーチャージャーは、エンジンの出力軸からベルト等を介して取り出した動力によって圧縮機(コンプレッサー)を駆動し、空気を圧縮してエンジンに供給する。エンジンからの排気を利用する排気タービン式の過給器(ターボチャージャー)と比較すると、「スロットル(アクセル)開度に対する反応が優れる」、「低回転域の過給効果が高い」などのメリットがある。ターボチャージャーのように高出力維持のために低速ギアーで高速回転を強いられないのでオートマチックトランスミッション車に好都合な過給システムでもある。

一方、エンジンからの動力で圧縮機を駆動しているためエンジンの効率が落ちるただし、ポンピングロスは低減するためにスーパーチャージャーを駆動するための動力の全てがロスとなる訳ではない(動力断続機構を持たないタイプのスーパーチャージャーはアイドリング状態でも常に過給圧がかかるので燃費はかなり悪化する)、高回転域の出力がターボチャージャーに比べ劣るなどのデメリットがある。また、部品点数や機械加工の増加はコスト高につながり、重量と体積の大きさや架装性の悪さでも分が悪い。

一部文献等で「ディーゼルエンジンはスーパーチャージャーとの相性が悪い」とするものがあるが、これは誤りである。正しくはターボチャージャーとの比較した場合のことであって、ガソリンエンジンとの比較ではディーゼルエンジンのほうにより適性がある。

◆ 方式

圧縮機の種類により、遠心式、ルーツ式、リショルム式などがある。

◇遠心式

遠心式圧縮機を利用、主に航空機用のレシプロエンジンに使用された方式で、自動車用としても使用されることがある。

航空機は空気の濃度が薄くなる高空を飛行するために、過給器を必須としていた。高度によって過給器の回転速度を切り替えることができるものもあり、一段二速と呼ばれる。また、高々度での性能を高めるために複数の過給器を持つものもあり、一段目の過給器で圧縮された空気をさらに二段目で圧縮する方式は二段過給と呼ぶ。一段目と二段目の間で圧縮され、高温高圧になった空気を中間冷却器(インタークーラー)で冷却するエンジン(例・英国ロールス・ロイス マーリン)や、スーパーチャージャーとターボチャージャーを組み合わせたエンジンも存在した第二次大戦中の軍用機用レシプロエンジンは基本的に遠心式過給機が組み込まれており、それにターボチャージャーが加えられた形である。

◇ ルーツ式

元々は産業用の送風機として開発された方式で、「ルーツブロア」とも呼ばれる。1860年にルーツ兄弟が溶鉱炉の送風機として特許を取得した。その後、1900年にゴットリープ・ダイムラーが特許を取ったエンジンの過給器として使われた。

ふたつのローターがかみ合い、吸気を吐出することによって過給する。旧来のものは断面が繭型の二葉式であり、加工が簡単なためにこれが多用された。現在は主にねじれた三葉式のものが用いられる。二葉式と三葉式では吸気、吐出部位が異なる。イートン社では四葉のものも開発している。内部圧縮はなく高圧過給には向いていないが、かつては二段過給もレース用エンジンには使用されたカール・ルドヴィクセン著、田口英治、檜垣和夫訳『勝利のエンジン50選』。

この方式が機械式スーパーチャージャーによく使われるのは、過給器に取られるロスを少なく抑えやすいためである。ファンを用いた方式とは異なり、空気の吸入側と吐出側が常に完全に仕切られる構造のため、停止状態でも吐出側の高圧空気が吸入側に漏れない逆回転時及びローターのシール隙間からの漏れを除く。。この構造だと回転数と吐出容積が全回転域でほぼ比例し、エンジンの必要吸気容量に一致させることが容易でムダが生じない。

この点、排気流はどのみち捨てるエネルギーのため、ムダに回しても問題にならないターボチャージャーとは発想が異なる。逆にターボチャージャーは、排気ガスが十分出るまで過給器が動作しないため、タービンインペラ、コンプレッサインペラと呼ばれるファンを回す構造にして、停止している状態でも空気が自由に流れるようにしてある。

方式ごとに最適な補器を選択した結果と言える。

・ツインチャージャー

:ルーツ式スーパーチャージャーとターボチャージャーを組み合せた方式。低回転域ではスーパーチャージャーが、高回転域ではターボチャージャーが過給を担当する。
採用例は少ないが、ランチア・デルタS4と日産・マーチRでは、ラリーでのレスポンスを重視して開発され、フォルクスワーゲン・ゴルフGT TSIおよびフォルクスワーゲン・ジェッタTSIコンフォートラインでは、燃費性能とハイパフォーマンスの両立を目指して採用された。

◇ リショルム式

ルーツ式と同じ様にふたつのローターを持つが、ルーツ式とは異なり内部圧縮があり、高圧過給でも効率が落ちない兼坂弘著『究極のエンジンを求めて』。産業用にも広く用いられる方式。

◇ スクロール式

メカニズム的には家庭用エアコンの室外機に使用されている物とほぼ同等である。ドイツの自動車メーカー・フォルクスワーゲンが「Gラーダ」の商標で、ポロ G40、 G60、パサート G60に装備していた。

◆ 動向

◇日本車のスーパーチャージャー

過去において日本の自動車税の税率は車体サイズとエンジン本体の排気量により決定され、ターボチャージャー・スーパーチャージャー等の過給器は課税に影響しなかったことから、いわゆる5ナンバーボディに2000CCエンジン+過給器というスペック競争上の各メーカーの販売政策としての「節税ツール」として利用されることが多かった。

日本においては、自動車用エンジンの過給器としては、ターボチャージャーと比較すると採用例が少ない。その要因は、性能や特性云々の前に、コストパフォーマンスが悪い(比較的安価なルーツ式ですら、最大出力がほぼ同じターボチャージャーに対して原価も製造費も高い)ことや、多くの日本車のエンジンは小排気量、小トルクのものが多いため、特に高回転域で出力に対するメカニカルロスの割合が大きく、最高出力のスペック値に直結する高回転域で効率的に不利だったことがあげられる。スーパーチャージャーが優れている低域トルクの太さや、ターボチャージャーの弱点であるターボラグなどをスペック値として数字で示すことが困難だったため、カタログ上でもスーパーチャージャーは不利であった。

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