「マフラー」の仕事は消音や浄化だけじゃない!? じつは大切なエンジンの一部 その効果とは

「マフラー」を訳せば「消音器」だけど……

「マフラー（muffler）」は襟巻きや首巻きの呼び名で、「巻く、包む」といった意味もあり、バイクやクルマの場合は「排気音を下げるために包む装置」になります。「サイレンサー（silencer）」とも呼ばれ、いずれも「消音器」を指しています。

　エンジンのシリンダーヘッドの排気口に繋がるパイプの部分から、排気ガスを排出する出口部分までを、丸ごとマフラーと呼ぶパターンが多いですが、じつは部位ごとに細かく名称が分かれています。

　そのためカスタムに用いるアフターマーケットのマフラーは「エキゾーストシステム」と呼んだりもしますが、じつはエキゾーストパイプや集合部の構造などが、エンジンの性能や特性に大きく影響しています。

長いエキゾーストパイプが、排気効率を高める

　現行バイクの4ストロークエンジンは、ガソリンと空気を混ぜた混合ガスを吸い込んで、シリンダー内で燃焼・爆発し、排気ガスを排出します。そして高出力化するには様々な手法がありますが、おなじ排気量なら、エンジンをより高回転まで回すのが効果的です。そこでマフラーが関係してくるのが「排気効率」です。

　高回転でエンジンを回すと、排気ガスが大量かつ連続的に発生するため、それを効率よく排出できる排気抵抗の少ないマフラーが必要になります。カスタム好きのライダーは「抜けの良いマフラー」と呼んだりします。

　たとえば排気音量や排気ガスの浄化を無視して極論すれば、マフラーなど装着せずにシリンダーヘッドの排気口から直に排気すれば、もっとも抵抗が少ない……ように感じますが、じつは違います。

　高回転時の排気ガスの圧力は、大気の外気圧との差が「壁」になるため、実際は排気効率が落ちてしまいます。

　この現象を避けるには、エキゾーストパイプの管長を長く取り、パイプの中で徐々に圧力が下ってから大気に放出するのが得策です。

　またエキゾーストパイプに適切な長さがあるとと、排気ガスが「ボボボッ」と排出される脈動（排気脈動）によって「吸い出し効果」が生まれるため、いっそう排気効率が高まります。

　他にも、多気筒エンジンの場合はエキゾーストパイプの集合部の方式や形状なども、吸い出し効果や排気効率に大きく影響します。

回転全域で性能を得るには？

　レースにも使うようなスーパースポーツ車のエンジンは、高出力を発揮する高回転域を基準に設計しています。そのため「抜けの良いマフラー」は必須ですが、マフラーの排気脈動とエンジンの吸排気バルブの開閉タイミングがマッチしていない回転数だと、排気ガスがマフラー内で反射して排気抵抗が大きくなってしまうことがあります。

　また抜けの良いマフラーは、低中回転域ではシリンダー内で混合ガスが燃焼しきらないうちにエキゾーストパイプに吸い込まれ、トルク不足を起こすこともあります。

　そこで高回転域の高出力化と低中回転域のトルク特性を両立するために登場したのが、マフラー内に可変式の絞りバルブを設け、エンジンの回転数などに応じて排気抵抗や排気脈動を適正化するシステムです。

　これを最初に装備したのが1987年にヤマハが発売した「FZR400R」で「EXUP（エグザップ）」と呼ぶ機構でした。現在も改良を重ね、スーパースポーツ「YZF-R1」をはじめ2気筒から4気筒エンジンの多くの4ストローク車に装備しています。

　もちろんヤマハ以外のメーカーも、マフラーに可変排気バルブを備えるモデルが多数あります。最近登場したホンダのストリートファイター系ネイキッドモデル「CB1000ホーネット」は、標準モデルは可変排気バルブが非装備で最高出力152ps、最大トルク10.6kgf・mです。上位グレードの「SP」モデルでは可変排気バルブを装備することで、最高出力158ps、最大トルク10.9kgf・mと、スペックに差があります。

　ほかにも、多気筒スポーツモデルでは各気筒のエキゾーストパイプの間にジョイントパイプ（バイパスパイプとも呼ぶ）を設けることで排気干渉を適正化し、低中回転時のトルクを強化したマフラーも数多くあります。

　とくに2000年代の初頭頃から、国内外で騒音規制や排出ガス規制は厳しさを増しています。そのためマフラーはサイレンサーの消音性能を高めたり、排出ガスを浄化するキャタライザーという触媒装置の装備なども義務付けられており、環境性能の向上が必須の目的になっています。

　そして高出力化や扱いやすいトルク特性を得るためにも、形状や構造は日々進化しています。その意味でマフラーは、単なる排気管や消音器ではなく、大切な「エンジンの一部」と言えるのではないでしょうか。

Comments

[fnp90]

2ストであれば、さらにマフラーの役割は大きいですね。

[mio********]

＞2気筒から4気筒エンジンの多くの4ストローク車に装備しています。
単気筒のWR250R/Xにも装備されています。