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カワサキの【水素エンジンモーターサイクル】ジャパンモビリティショー2025でも公開走行！

FCV（燃料電池車）とは異なり、水素を燃やす内燃機関で動力を得て走るため、エンジンの鼓動や排気音を堪能しながらカーボンニュートラルな走行を実現できる水素エンジン搭載車。その二輪車版は、カワサキモータースがすでに量産メーカーとして世界初のデモランを実施している。2024年７月の鈴鹿８耐を皮切りに、2025年６月のル・マン24時間、同年７月に開催された世界最高峰の自転車ロードレース、ツール・ド・フランスでも公開走行をするなど着々と存在感を示しつつあるが、大盛況のうちに閉幕した先日のジャパンモビリティショー2025の会期中にもその勇姿がお披露目された。

東京ビッグサイトで行なわれたジャパンモビリティショー2025のプログラムのひとつ、「Next generation Fuel Car ショーラン」（開催日：10月31日〜11月２日）に登場したカワサキの水素エンジンモーターサイクル

排出するのはH₂Oだから
酸素に対し2倍の水素が必要

Ninja H2 SXの並列４気筒スーパーチャージドパワーユニットをベースとする水素エンジン。ちなみに、質量比でいえばガソリンよりも水素のほうがパワーは出るが、体積比でみれば逆になる。水素は重くはないがかさばる燃料で、１kg当たりのエネルギー密度が高く、１L当たりのエネルギー密度は低い

エンジンに燃料の水素を供給する方式には、２タイプがある。ポート噴射と筒内直接噴射（直噴）だ。

今回の研究用車両に載る、並列４気筒998ccパワーユニットに採用されているのは直噴。そして、水素エンジンが排出するのは主にH₂Oで、酸素に対し水素は２倍。空気の中に酸素は大体20％あるから、それを全部燃やそうとしたら２倍の水素が必要になるため、250ccのシリンダー（４気筒エンジンの１気筒分）内にある50ccの酸素に対して100ccの水素を入れなければいけない。1万2000回転／分で運転する場合、吸気バルブが閉じて圧縮する間の２／1000秒の時間に燃焼室内に噴射しなければならないのだ。

これをポート噴射でやろうとすると、ポート内に水素が噴射される分、空気が少なくなる。体積の大きい水素に空気が押しのけられてしまい、結果として出力もダウンする。スクーターのようなコミューターであれば、そのほうが低コストでやりやすいかもしれないが、スポーティな走りが求められるモデルでは適当ではない。Ninja H2 SXをベースに製作されたこの車両が直噴仕様であるのもうなずける。

「水素エンジンのために、直噴化しました。水素燃料とガソリンのダイレクトインジェクションの構造は、基本は同じです。Ninja H2を発売した2015年頃から、モーターサイクルにおけるガソリンエンジンの直噴の研究は始めていました。どうすれば燃費や出力がよくなるかという技術は、５年ほど前にほぼ完成していたのです」

このプロジェクトに携わるカワサキモータースの市聡顕さんはそう語る。2023年３月から研究が始まった水素エンジンモーターサイクルが、それから１年足らずで試験走行開始、2024年の夏に鈴鹿サーキットで公開走行という流れは異例の早さだったが、それは直噴の研究が先行していてあらかじめ準備ができていたからといえる。

「水素はガソリンよりも燃焼速度が速くて、可燃範囲が広い。空気と燃料を混ぜる割合の幅が広い。ガソリンだと決まった割合で混ぜなければいけません。それを外すともう燃焼しなくなります。水素だとすごく薄くても燃えるし、空気を先にたくさん入れておき、そこに燃料を入れながら出力を調整することが可能です。その点では、ガソリンより自由度が高い。燃料の量で出力を調整できるのは、水素のいいところなのです。これにより、レスポンスがよくなります。ガソリンエンジンの場合、スロットルをひねると空気が入りその空気に燃料を混ぜて燃焼させますが、水素エンジンの場合は、先に空気を入れておいてスロットルを開けたときに燃料だけ入れて燃焼。レスポンスが全然違います」

ジャパンモビリティショー2025では、６気筒水素エンジンのモックアップ（写真手前）も参考出品。振動が驚くほど小さいのが６気筒バージョンの特徴だという。夢が広がる！

これまでの内燃機関の知見を
応用できるのが水素エンジン

カワサキの水素エンジン研究スタッフ。左から２人目が責任者の市聡顕さん。カワサキには1999年入社。最初のエンジン開発モデルはVN2000。バルカンS、Ninja H2、ZX-25Rなどにも関わった。EV（Ninja/Z e-1）やHEV（Ninja/Z７ハイブリッド）にも携わった

ベースとなったインラインフォアは、直噴化に伴いシリンダーヘッドが従来とは異なるが、内部はほとんど同じだ。ピストンなども流用し、燃焼室形状は変わっていない。変えているのはインジェクター。デンソー製の水素インジェクター搭載が顕著な変更点となっている。これまでのエンジン設計を大きく変えることなく、長年培ってきた技術や部品を応用できるのが水素エンジンの強みだ。Ninja H2の直４エンジン特有のメカニズム、スーパーチャージャー（過給機）も活用されている。

「過給機を使わずに自然吸気でもできますが、圧縮した空気を送り込める分、空気と燃料の供給量の選択肢が広がります。研究の幅がより広がるのです」

水素は燃焼速度が速くて、可燃領域が広いという特徴からレスポンスのフィーリングはよくなるが、反面、制御がシビアになる。設定がちょっとずれただけで、プレイグニッションやノッキングといった異常燃焼が起こりやすくなる。ピーキーな特性があるエンジンの制御をどれくらいうまくできるかがポイント。その技術を研究するために、HySE（Hydrogen Small mobility & Engine technology Association）という組織がある。

HySE（通称ハイス）は、川崎重工、カワサキモータース、スズキ、トヨタ自動車、本田技研工業、ヤマハ発動機の６社が参画する、小型モビリティ向け水素エンジンの基礎研究を行なうことを目的とする技術研究組合。カワサキモータースは2023年５月の当組合設立時からのメンバーだ。

「異常燃焼への対応は、１社で簡単にできるものではありません。わからないことがまだまだたくさんあります。今は基礎研究に共同で取り組んでいる段階です。ほかにも、どんな燃料タンクなら二輪車に向くかなど、各社それぞれのやり方で模索しています。水素は70メガパスカル（700気圧）の圧力で充てんしますが、エンジンに供給するときには減圧する必要があります。満タン時は70メガパスカルでも使っていくうちに圧力は下がっていくわけで、そんななかでも一定の圧力で水素をエンジンに送らなければいけません。そのための調圧バルブが量産品としてはまだありません。そんな部品の研究もしています」

1㎞走行するための燃料代は
研究初期段階ではガソリン10円に対し水素20円!?
将来は逆転が予想される

Ninja H2 SXをベースとするこの研究車両のシャシーには、水素燃料タンクや燃料供給系統システムを設置するための設計が施されている。水素を燃料とするトヨタの高級セダン、MIRAIの樹脂製燃料タンクを活用。車体後部左右に２基搭載し、片側１kg（25L）の水素燃料を充てんできる。もちろん、巷の水素ステーションでチャージが可能だ。

公開走行前に暖機運転中の水素エンジン研究車両。車体後方左右に設置されたパニアケースのようなものが水素燃料タンク。従来のガソリンタンク部は収納スペースになる予定。水素の充てん口はナンバープレートの上にある。排気口に手を添えたら、水蒸気が出ていた。においはほとんどない

「現在、水素は1000円/kg程度で、この研究車では満タンは2kgだから、2000円。これで100km以上走行可能。つまり、1km走るのに20円以下です。便宜上、仮にガソリン価格200円/Lで20km/L走るとすると、1km走るのに10円くらい。あくまでも研究初期段階の研究車両ですので、今後改良が進みますが、ざっくり現状だけをいえば、今は水素のほうが２倍ぐらいの計算です。とはいえ、今後、CO₂排出に対する課税が強化されて化石燃料の価格が高くなっていくことが予想されます。また、今回カワサキブースでは川崎重工の水素サプライチェーンについても紹介していますが、海外から安価な水素を大量に輸送することができるようになれば水素の価格は大幅に下がります。2023年に改定された国の「水素基本戦略」によると現在の1/3～1/5にする目標が示されています。つまり、いずれは逆転すると予想されます。水素エンジンが主に排出するのは水であり、二酸化炭素はほぼ出さないので」