社外マフラー交換による低速トルク低下の原因を理論的に考察

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社外マフラーへの交換憧れますよね???

私もマフラー交換したいです。フジツボ、無限、レムスとか憧れますよね。

ちなみに、社外のバルブ可変マフラーは車検NGです。

さて、本題に戻りますと「マフラー交換したら低速トルク減った〜」とかよく聞きますよね。

抜けがよくなったというのがよく言われることですが、これは間違いです。

抜けが良くなることでトルク低下はありえません。むしろパワーアップするはずです。

※低速トルクでの話。高速域ではマフラー交換で抜けが良くなるは正しい。

正解は、低速ではマフラー交換で抜けが悪くなるので、トルクが落ちます

この現象を物理学で解説していきますが、数式は1つだけ使います。しかし至極簡単な身近な現象として考えます。

今回の物理分野は「圧力」です。流速とかありますが、基本圧力です。

まず根本から考えます。

排気はどこから来ます??正解はエンジン!!!

エンジンのピストン弄るわけでは無いので、ある一定速度(低速発進時とか??)でのエンジンから出る排気量は一定と考えます。

この太字マークした圧力と排気量一定がポイントです。つまり、排気量が一定=エンジンから排気を出す勢い(圧力)が一定なのです。

マフラー交換により、空気の通り道であるパイプは大体太くなり、空気の通り道は広がります(=抵抗が少なくなる)。

パイプ内の流れの速度と断面積の関係の式です。

平均流速v[m/s] = 体積流量Q[m3/s]/ 断面積A[m2

要するに、パイプ内を流れるモノの速度は流量(Q:1秒間にどれくらいの体積が流れるか)とパイプ断面積(A)の関係式です。

体積流量Qが一定のとき、断面積Aが大きくなれば平均流速vは小さくなることがにわかると思います。

キーエンス 流速とは より

よって、細いと速い(V2)、太いと遅い(V1)になりました。

従って、マフラーが太くなれば、排気量一定のとき流速は遅くなることがわかりました

これでマフラー交換すると低速時は抜けが悪くなることがわかりました。

しかし、マフラーはエンジンではなく、ただのパイプです。なぜトルクが落ちるのか???

エンジンは同じように回転し、同じ体積の排ガスを出していますよね。

答えは流速が低下したことで、エンジンサイクルの排気でガスが一部残留してしまい、次サイクル以降のピストン爆発に影響を与えるからです

長いですね簡単に解説します。

エンジンサイクルの1つに排ガス工程がありますよね。ピストンが上がって、ガスを出すやつです。

マフラーはエンジンから見ると末端に位置しますが、抜けが悪くなったことで十分に排気ができなくなります。

太いと遅いので、溜まっちゃうんですよね。

よって爆発に関与しない=回転するエネルギーを産まないガスが残ってしまいます

ゆえにトルクが低下します。

従って、社外マフラーに交換すると、(大体はパイプ径が太くなるので)抜けが悪くなり低速時のトルクは低下することがわかりました。

ちなみに高速域では結局ボンボン排ガス出すので、体積流量Q(上の式)が大きくなるため、流速は速くなります。

細いマフラーだと流せる量に限界が早く来ますから太い方が有利ですね。

よって排気限界が高くなるのでパワーが上がります。

新型シビックタイプR(FL5)は純正でバルブ可変マフラー

ここまでの議論である程度予想つくと思いますが、速さを追求する上でマフラーの排気面積を変えられる機構は理想なはずです。

新型シビックタイプRはなんと純正でバルブ可変を搭載しております。これによって車検の騒音にも、低速域のトルク、高回転域のパワーに恩恵を与えてくれます。

さすがホンダですね!!

まとめ

ざっとマフラー交換の効果を考えました。低速でトルクが低下する原因は抜けの悪さにあります。

※ここまでの解説は私の一個人の意見です。間違いがあればご指摘お願いします。

※アイキャッチ画像に無限公式HPの画像を利用しました。

この記事を書いた人
Tatsuki

車とホームシアターとカメラが好きな20代。
国立大学院卒物理学修士取得。知識をフルに使い原理レベルで解説する記事を書いています。
最近カメラに手を出してしまい金欠具合が加速。
自分の好きなことを中心にレビューなど情報発信しています。
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