普通免許で乗れる４気筒のバイクで、エンジン低回転時に厚いトルクが出るバイクが無い理由

１、ここ数年の400cc4気筒モデルのエンジンは、高回転高出力指向のエンジンなのか？

２、過去に、最高出力/最高速を抑えた中低速特性重視のエンジンは有ったか？

という２点からお話します。便宜上、４００cc４気筒に限った話とします。

１、
ここ数年のモデルと言うと、CB-SF、XJR、FZ、GSR、インパルス、イナズマ、ゼファー、ZXRあたりでしょうか？これらのことをa_tony02さんは、「高回転高出力型で中低速の特性が犠牲になった設計のエンジン」と見ていらっしゃるわけですね。ところが、視野を２０年ほど前まで広げてみると、それらのモデルの見え方が変わってきます。

２０年前には、４００cc４気筒のレーサーレプリカモデルが存在していました。
３０年ぐらい前からのバイクブームの頃から、オートバイの性能はもの凄い勢いで上がり続けていましたし、ユーザー側もその流れに付いて来いました。レーサーレプリカというジャンルが一番人気が有り、一番売れていた時代です。普通に大多数のライダーが、そういうバイクに乗りたがっていたのです。
ところが、あまりに高性能なレーサー的な性能なので、街乗りで扱いにくいとか、初心者には敷居が高すぎる…　ということになってきました。そういう状況の中で、性能は低くても扱いやすい４気筒の普通のバイクとしてゼファーが登場し「ゼファー現象」と言われる程の大ヒットとなります。ここをターニングポイントして、中型免許枠のレーサーレプリカというカテゴリーは、廃れてしまいます。

もの凄く乱暴な言い方ですが、それ以降の４００cc４気筒車は、全て、アンチレーサーレプリカの「乗りやすさ重視」のバイクです。４００ｃｃ４気筒車は、もっともっとカリカリにレーシーなエンジンにも出来るんですよ。確かに、競争原理の中で、最初のゼファーよりは、ずいぶんスポーティーになっていますが、開発者は、扱いやすさを失わない範囲での設計を心がけているはずです。

それはご理解いただいたうえでの「もっと中低速を充実させて欲しい！」ということですね。

２、
ゼファー以降の流れの中で、主流を占めるモデルより、早くなくても豊かな中低速を大事にしたモデルが市販されたことはありました。
１９９１年には、ヤマハからディバージョン４００というモデルがリリースされました。
http://www.bbb-bike.com/history/data103_1.html
同じ排気量なら、エンジンのシリンダーの直径を大きくして往復運動の距離をシリンダー径より小さくしてやるとヒュンヒュン回るレーシーな特性に出来ます。逆に、シリンダー径より往復距離を大きくしたものは、ロングストロークエンジンと呼ばれ、中低速で頼りになるトルク特性が出しやすいエンジンです。ディバージョンは、当時の常識では異例と言えるロングストロークのエンジンでしたので、a_tony02さんと同様な思いの人達に大いに期待されました。
でも、あまり売れませんでしたねぇ。歴史に残る不人気車になりました。
私は、乗ったことがありませんが、当時の試乗記を読んでみると、期待した人たちが思い描いていたような特性にはなっていなかったようです。失ったものの割には、得られた物が少なくて、ただトロいだけの４気筒になっちゃったのね…　みたいな言われ方だったのを覚えています。気に入る人には非常に愛されたようですが、少数派でした。
余談ながら、これの兄弟モデルである６００は、ヨーロッパでは大人気で、ヤマハのスタンダードなツーリングスポーツバイクとしてディバージョンという名前は、今も健在です。

１９７７年にはCB400Fourが販売されました。
http://www.honda.co.jp/news/1997/2970327c.html
これは、CB400SFのエンジンをベースに、レトロなスタイルと豊かな中低速特性を与えたモデルです。
http://www.honda.co.jp/factbook/motor/CB400/1997 …
↑これの、↓このページを見ると、
http://www.honda.co.jp/factbook/motor/CB400/1997 …
CB400SFの高回転部分を押さえて、CB750に迫る中低速での加速特性を実現しているのがわかります。
でも、このモデルもヒットしたとは言いがたいですねぇ…

バイクの売れる売れないは、総合的な商品力で決まりますから、上記の２機種がヒットしなかったからといって、即、「低・中回転域のトルクフルな出力特性の４００cc４気筒は支持されない」とは言えません。しかし、過去の経緯から、メーカーとしては手を出しにくいジャンルだと思います。現状のCB400SFでも、充分に扱いやすいとの市場評価がありますし、低めの速度域で楽もうと思えば、単気筒や２気筒もあるのですからなおさらです。

それと、ディバージョンの例から考えると、４００ccという排気量ではa_tony02さんが思い描いておられるような特性は作りにくいのかもなぁ…　とも思います。

CB400Fourなら、まだ状態の悪くない物件があるように思います。
今後出てこなさそうなタイプのバイクですし、一度試されてもよいのではないでしょうか。

CB750(RC42)あたりが希望に合うバイクではないでしょうか？

低速の粘りはかなりあります。
新車は無いですが一度試乗してみることをお勧めします。
HMSとかだったら乗れると思います。
もしかして、今度出てくるであろうと予想されているCB1100も同じ様なエンジンかもしれません。

普通免許では５０ｃｃ以下のバイクしか乗れません。

いわゆる原付、国産の原付で４気筒の物は存在しません。
おそらく、普通２輪と勘違いされていると思います。

トルクと馬力を勘違いしているようですが。

考え方が逆なんです。高回転させることでパワーを捻出するのではなく、パワーを上げるために高回転で回しているのです。トルクという物は排気量でほぼ決まります。同じトルクで馬力を上げるには回転数を上げるしかないのです。ですから回転数を上げやすいように４気筒というふうになるのです。
ちなみに単気筒と４気筒を比べた場合、単気筒はクランク２回転で１爆発、４気筒は１／２回転で１爆発ですのでスムーズに回り、単気筒は１爆発あたりの力が大きいので力強く感じます。このあたりも４気筒は低回転でトルクが薄いと言われる原因でもあります。

これらは、それぞれのエンジンの特性です。ですので、低回転でトルクが必要なエンジンなら、４気筒の物をそのように設計するよりも、素直に単気筒、２気筒のエンジンを搭載した方が良いわけです。

普通免許では二輪は乗れません。

No.6です。

長々と書いた挙句、書いている間にほかの方への返答があり、わたしの回答は少々的外れのようなので、追加します。
すみません。

挙げられていた全車のスペックを見ていませんが、気筒数より、パワーウエイトレシオで、だいたいの理由は見えてくると思います。
また車重やポジションで扱いやすさも違うので、そういう感じ方になったのだと思います。
もちろんパワーカーブやフライホイールなど、特性を決める要素はいろいろあるので、そういったものすべてが関係してきます。
サスペンションやチェーンの張り具合でも、加速感は違うものです。

最初に気筒数の話を持ち出されたので混乱しましたが、求めている答えはそうそう単純な話でもなさそうです。
感覚の問題ですから、90カブに乗ると、また違った感想が出てくるような気がします。

たぶん聞きたいことは、4気筒が高回転型で、どうして低回転型が無いのかと言うことだと思います。

同じ排気量の場合、気筒数が多くなると、低回転型に出来ないからです。
なぜできないかと言うと、ひとつのシリンダー（気筒）の直径を小さくするには、いろいろな部品が付くため限界があるからなんです。

たとえば缶ジュースで考えてみてください。

500ミリ缶があります。
これを単気筒と思ってください。
2気筒にする場合、350ミリ缶よりもさらに短くしないといけません。
500ミリ缶の半分の長さになってしまうでしょう。
これがエンジンのスペックにある「ストローク」です。

500ミリ缶の半分の長さの缶は250ミリです。
500ミリ缶1本が500ccの単気筒エンジン。
250ミリ缶2本が500ccの2気筒エンジンと言うことになります。


次にボルトを緩めるときのスパナを考えてみてください。

10ミリのスパナでは固くて緩まないボルトが、大きめのモンキーレンチだと簡単に緩んだ記憶はありませんか？
柄の長いスパナを使うと固いボルトが簡単に緩む。
これがテコの原理です。


缶ジュースとスパナの話を思い浮かべながら、自転車のペダルを考えてみてください。

止まった状態から走り出すとき、ペダルは重いですよね。
もしこのペダルを、スパナのときと同じように長くすれば、軽くなるはずです。
逆に短くすると、重くて走り出せないかもしれません。

でもペダルを長くしすぎると、一番下まで行ったときに足が届かなくなってしまかもしれない。
だからペダルは一番上の状態から、一番下の状態まで、足が届く範囲までしか長くできません。


これと同じで、500ミリ缶（単気筒）の長さのストロークで作った自転車のペダルは長くできる。
でも250ミリ缶（2気筒）の長さのストロークで作った自転車のペダルは短くしかできない。

走り出すとき、500ミリ缶（単気筒）の自転車は軽い力で動き出せるけれど、250ミリ缶（2気筒）の自転車は強い力が必要になる。
しかも250ミリ缶（2気筒）は1本では、500ミリ缶の半分の重さしかないので、2本集まらないと力が半分しかない。

だから単気筒は低回転に強く、2気筒や4気筒になるほど低回転に弱いんです。


ただこれだと2気筒や4気筒に良い部分がありませんよね。

たとえば自転車のペダルを1回転させるとき、
ペダルが長いと足をいっぱい動かさなくてはいけない。（単気筒）
ペダルが短ければ、少し動かすだけですみます。（2気筒）

2つのペダルを同じ時間で1回転させようとしたとき、ヒザはどうなっているでしょう。
ペダルが長いと上下に移動する距離が長いので、早く動かさなくてはいけないですよね。（単気筒）
短いとゆっくりでも大丈夫。（2気筒）
これがエンジンのピストンの動きです。

機械には早く動かせる限界がありますから、2気筒の方が高回転に耐えられるんです。
しかも単気筒のペダルが一番下に行って力が入らないとき、2気筒はもう片方の足で力を入れられますから、高回転に強いんです。

これで、ひとまず4気筒が高回転型、単気筒が低回転型だということはわかってもらえたと思います。


ここから少し算数の話をします。

500ミリ缶の底の面積と、250ミリ缶の底の面積を見てください。
同じ排気量では、2本ある250ミリ缶の底の面積は、500ミリ缶の倍になります。
では500ミリ缶の形を変えて、250ミリ缶と同じ長さにするにはどうすればいいでしょう。
答えは底の面積を倍にすればいいんです。

エンジンのスペックに書いてある「ボア」が、この缶の底の面積のことです。


この長さを同じにした500ミリ缶（単気筒）と、2本の250ミリ缶（2気筒）を比べると、自転車のペダルの長さが同じになります。
これでは両方とも高回転型になってしまいます。

変に思うかもしれませんが、これでいいんです。

本当の高回転型と低回転型は、気筒数ではなく、ボア×ストロークの比で決まるんです。

でも始めのほうで書いたように、ボア（直径）を小さくできる限界があります。
ストロークも短くできる限界が、ボアと同じような理由であります。

回転数を高くしたくても、ストロークをこれ以上短くできないとき、2本目の足（2気筒）や4本目の足（4気筒）を出して、ペダルが一番下や水平の位置でも力を加える。
2気筒や4気筒では、こうやって高回転で強いエンジンにしているです。

逆に4気筒で限界まで伸ばしたストロークが、単気筒になればもっと伸ばせる。
単気筒が低回転に強いのは、こういう理由なんです。

まず、４気筒のエンジンは、高回転させることでトルクを捻出しているのではありません。

その点は誤った認識ですね。
最大トルクは排気量で決まるのです。ですから、単気筒だろうが多気筒だろうが、排気量が同じであれば同レベルの最大トルクしか出ません。
変わるのは［トルク×回転数］で決まる出力（パワー）の方です。
こちらは同トルクでも回転数が高いほど大きい数値になりますので、一般的に多気筒エンジンほど最高出力的に有利になります。

では、次は質問の本題です。
質問のようなバイクが無い理由は
「理に適った構造でない」
「需要がない」
という事になります。

どうして「理に適っていない」のか。
４気筒という形式自体が、前述のように高回転高出力化を実現する為のエンジンなのです。
バイクのエンジンと言えば単気筒や２気筒ばかりで、高回転高出力のエンジンがまだ無かった時代、日本のメーカーは外国のメーカーに先駆け、バイクに４気筒のエンジンを採用する事で、これを初めて実現させることに成功しました。
反面、この形式のエンジンは、低回転域についてはパワーが出にくく犠牲になっている部分なのです。
犠牲になっているとは言え、大排気量車ではそれなりのトルクが出ます。

高回転まで回さなくても良い、低回転域でトルクがでるエンジンが欲しいのでしたら、素直に単気筒エンジンのバイクを購入すれば良いのです。単気筒でしたらスリムな車体で構造がシンプルですので車体費用もランニングコストも安く、メンテナンスも簡単で良い事尽くめです。
単気筒の乗り心地が嫌であれば、現状の４気筒に我慢して乗るしかないでしょう。
ちなみに、一般的に単気筒の乗り心地が悪いとは言えません。
実は４気筒は、長時間の運転時に硬質でシビレが残る、細かい振動が出ます。

「需要が無い」
というのは、低出力で高価な４気筒バイクを欲しがる人が少ないからです。
これは非常に重大な事でして、ニーズが無いモノは売れませんから、メーカーも出してくれません。

エンジンの基本そのものをあまり理解されていないようですね。

例えば400ccのエンジンを4000回転で回したときの出力は800ccエンジンでは2000回転で出てしまいます。
エンジン出力というのは単位時間あたりにどれだけのガソリンを燃やすかで決まってきますから、排気量に関係なく単位時間で同じだけ燃やせれば同じ出力になります。
そこからポンプ損失やエンジン内部抵抗・補機類の駆動の分だけ出力は減りますが。
ですから高回転で回してトルクを捻り出すわけではなく、トルクの発生回数を増やして出力を上げているわけです。
そんなエンジンの乗ったバイクを130km/hに速度をおさえたら、ギア比を200ccのバイクと同じぐらいにすればできますが、町中でウィリーしまくりますよ。
ある意味とても楽しいバイクかもしれませんが、コーナーも後輪一輪で回ってしまうかも。
ちょっと非現実的なバイクでしょうね。

400ccで4気筒などというエンジンは私などから見ればせこいエンジンで、単気筒または2気筒のほうが1気筒辺りのシリンダー容積から見て燃焼効率は4気筒より優れます。
最高速度を抑えて低速よりのエンジンを作ろうとすると、ポンプ利得やエンジン内部抵抗の関係から、4気筒では無理なんです。
単気筒なら十分可能ですが・・・

エンジンの排熱ですが、これは排熱処理のうまいBMWなどは真夏日の日でもライダーにエンジンの熱が直接当たることはないですから、熱くありませんよ。
この辺りは国産バイクは見習う必要があると思います。

４００ｃｃに４気筒が出たのは、ＸＪ４００が初めてだったと記憶しています。

当時、ＧＳＸ４００Ｅに乗っていて、圧倒的にトルクがあったのはＧＳＸの方でした。街でＣＢ７５０Ｆを見ると、追いかけてましたが、十分に追従することができました。
１，２速で、フロントが浮きましたし、トルクは十分すぎるほどありました。
ＸＪの方は、下がなく、回さないと走らない、つまらないバイクだと思いました。
自動車に乗り出してからも、下のトルクが欲しく、やっとフォレスターが出てＧＳＸのような楽しい走りができたのですが、刺激はバイクにはかないません。
最近ＧＳＦを手に入れて、アクセルと車速が一致するトルクに、やっぱりバイクがいいと思っています。
４気筒がまずいんだと思います。
最低でも一気筒当たり、２００ｃｃないしは、３００ｃｃくらいないと２５０ｋｇ前後の荷物は十分なトルクで動かせないのだと思います。

ただ、今後電気モーター二輪が出てくると、低速トルクの化け物ですから（モーターはトルク一定）そんな心配もないかもしれません。

（免許でＫｗ制限されるんでしょうか・・・？）

トルクと馬力を混同しているのでしょうか。

トルクは回転しようとする力で、その源は燃焼による爆発力です。
ようするに一回の点火でどれだけの熱量を発生させられるかでトルクは決まります。
なので、同じ排気量であれば、気筒を増やして細分化すれば細分化するほどトルクは弱くなります。

おなじ250ccだと単気筒よりも4気筒の方がトルクが弱いです。

ただ、馬力はエンジンの回転数の総和ですので、細分化してもその合計が馬力に反映されます。
厳密に言えば、同じはずですが、物理的なシリンダーの往復回数とか、バルブの開閉タイミングなんかを
考えると、気筒数がある程度多い方が上限が高くなります。