排気システムの改造は、多くの車愛好家にとって定番のプロジェクトです。排気音を変えることで車のスポーティ感を高めるだけでなく、エンジンのパワー性能も向上させることができます。しかし、排気音を大きくすれば必ずしも効果的というわけではありません。場合によっては、加速性能が弱くなるだけでなく、さらに深刻なことに、消費者の不満を招き、苦情や罰金が絶えない事態につながる可能性があります。質問4：排気マニホールドの改造を効果的に行うにはどうすればよいでしょうか？まずは自然吸気エンジンについて説明しましょう。自然吸気エンジンのエキゾーストマニホールドの改造は、排気システムのアップグレードにおいて最も重要な部分と言えるでしょう。純正部品は主に大量生産された鋳鉄製で、内壁が粗く、マニホールドの長さもまちまちです。さらに、取り付け方法、距離、形状が適切でないために、排気干渉が発生しやすく、各シリンダーからの排気ガスが衝突し、互いに干渉し合う可能性があります。この位置はシリンダーヘッドに特に近いため、吸気燃焼に大きな影響を与えます。そのため、アフターマーケットメーカーが提供するエキゾーストマニホールドの多くは、滑らかな内壁を持つステンレス鋼製です。より洗練されたブランドでは、マニホールドベースとコネクタにオープンモールド鋳造を採用し、シームレスなインターフェースを実現し、曲げ角度を可能な限り長くすることで抵抗を低減し、排気ガスの流速を向上させています。 等長エキゾーストマニホールドは、排気脈動の均一化を図り、エキゾーストマニホールド間の圧力差を完全に排除します。これにより、後段のエキゾーストマニホールドにおける背圧設定が容易になるだけでなく、吸排気効率も大幅に向上するため、多くのハイエンドエキゾーストシステムにおいて唯一の設計上の特徴となっています。より高度な設計では、排気ヘッダー内の各マニホールドの長さを統一し、長さを均等にすることで排気脈動の一貫性を確保し、マニホールド間の圧力差を完全になくすことを目指しています。これは、排気管の背圧設定に役立つだけでなく、全体的な吸排気効率が大幅に向上し、エンジンが高回転でもスムーズに動作できるようになります。最後に、コネクタのタイプに関して、最も一般的な4気筒エンジンは、4 in 1設計の場合は干渉を最小限に抑えて高回転の馬力を重視し、4 in 2設計は低中速のトルクに適しています。ただし、設計はエンジンの出力特性とメーカーの設計目標によって異なるため、完全に固定されているわけではありません。しかし、等長ヘッダーはエンジン出力に決定的なプラスの影響を与えており、これは変わりません。 フルレングスエキゾーストマニホールドは、シリンダー数が増えるほど製造が難しくなります。そのため、多くの高性能最高級車で使用されている純正エキゾーストマニホールドは、実際にはアフターマーケットパーツをそのまま使用するよりも優れています。写真は、BMW E60 M5に搭載されているV10エンジン用のフルレングスエキゾーストマニホールドです。 コスト削減のため、メーカーは排気管を可能な限り簡素化する傾向があります。例えば、ヘッダーは砂型鋳鉄製で内壁が粗く、各マニホールドの長さも異なります。さらに、接続方法、距離、形状などが十分に考慮されていないため、排気干渉が発生しやすく、各シリンダーからの排気ガスが衝突して互いに干渉し合うことがあります。 かつて無限のエキゾーストテールパイプは、そのダブルスワールデザインで最も高く評価されていました。このデザインは、エンジン回転数の上昇に伴い排気背圧を自動的に低下させ、高出力と低中速域のトルクを両立させるという、まさにウィンウィンの関係を実現しました。後に、多くの国内エキゾーストパイプメーカーが模倣するモデルとなりました。質問5：適切なタービンヘッドセクションを選択するにはどうすればよいですか？等長ヘッドセクションが優れていますが、溶接方法に注意してください。新しいターボエンジンでは、多くの新世代ターボエンジンが排気マニホールドをエンジンマウントと一体化し、ターボチャージャーを直接エンジンマウントに固定しているため、排気マニホールドの改造はそれほど一般的ではありません。そのため、従来の排気マニホールドのデザインはもはや目立ちません。しかし、排気マニホールドを備えたターボエンジンでは、マニホールドの交換によってエンジン出力を向上させることができます。特に等長ターボマニホールドを使用すると、その効果は顕著です。これらのマニホールドは、各シリンダーから均等かつ一貫した排気量でタービンブレードを駆動できます。このスムーズで継続的な衝突頻度により、ブースト性能の効率と安定性が大幅に向上します。インプレッサSTIに使用されている純正排気マニホールドがその代表例です。この改造方法は、新世代WRXモデルにも引き続き採用され、出力向上に貢献しています。 画像はインプレッサEJ型エンジンのステンレス製ヘッダーです。等長設計、曲率や角度の変更など、かなりの労力が費やされていることがわかります。ステンレス製の滑らかな内径は流動抵抗が低く、最高の排気効率を生み出すという利点があります。唯一の欠点は、水平対向エンジン特有のドラムのような排気音がないことです。ターボチャージャーヘッダーの溶接方法は、長さの均一化に加え、溶接方法も重要です。最良の方法は、パイプ曲げ機を用いて各気筒の排気管を最初から最後まで一本のパイプとして仕上げることです。しかし、ステンレス鋼は非常に硬く、曲げ加工が容易ではないため、この方法は高度な技術を要します。また、各気筒の排気管を均一に長さ調整することも容易ではありません。そのため、一部の改造ショップでは、パイプの小片を溶接して排気管ヘッダーをセットにする「セーブバーン」工法を採用しています。この工法は見た目は美しいですが、溶接の強度と内径部の溶接残渣の有無に注意する必要があります。前者は、高温下でターボチャージャー自体の重量によって破損し、排気ガス漏れにつながる可能性があります。後者は、排気ガスの流れに抵抗を与えます。 ターボチャージャー付き車両に搭載される排気マニホールドは、タービンブレードを駆動する役割を果たします。そのため、排気マニホールドの長さを一定に保つだけでなく、排気管とタービン間の距離を短くすることで、タービンの応答性が向上し、ラグが低減し、さらにはブレード先端入口の排気圧も低減できるため、総合的に大きな効果が得られます。 「省エネ」技術を採用したエキゾーストマニホールドを使用する場合、溶接がしっかりしているか、内径に溶接残渣がないかを確認することが重要です。前者は高温時にタービン自体の重量で破損し、排気ガス漏れにつながる可能性があります。後者は排気ガスの流れに抵抗を与える可能性があります。燃費向上策が効果的かどうかわからない場合は、ターボチャージャーヘッダーからの短期間の使用後のエア漏れを防ぐために、砂型鋳造のエキゾーストヘッダーの使用を検討してください。これは、外部ターボチャージャーの取り付けでよく見られる製品です。鋳造ヘッダーは継ぎ目がなく、パイプの肉厚が厚いため、重量は増しますが、後々のトラブル発生率が低くなる傾向があります。ターボチャージャーヘッダーを改造する際には、この点に留意してください。 短期間の使用後にタービンヘッド部から空気が漏れるのを防ぐには、外部タービン用途でよく見られる砂型鋳造の排気ヘッド部の使用を検討できます。鋳物製のヘッド部は継ぎ目がなく、管壁も比較的厚いため、重量は増えますが、後々のトラブルは少なくなります。デメリットは、製造に一定の生産量が必要になることです。質問6：触媒コンバーターは常に取り外す必要がありますか？ECUコンピューターのキャリブレーションが必要であることに注意してください。排気抵抗を低減するもう一つの方法は、ターボチャージャーのダウンパイプや中間排気管から「触媒コンバーター」を取り外すことです。これは排気抵抗を大幅に増加させます。触媒コンバーターの基本的な機能は、排気中の汚染物質を浄化することです。さらに、共鳴現象を抑制し、車室内に伝わる共鳴音を低減する機能も備えています。触媒コンバーター内部のハニカム構造は、多くの貴金属で構成されています。流体力学の原理によれば、これはスムーズな排気の流れを妨げる大きな要因であり、排気管内で高温になるホットスポットでもあります。そのため、触媒コンバーターを取り外してストレートパイプに交換することで、排気の流れをスムーズにし、高回転域での馬力向上を図ることができます。しかし、多くの新世代モデルでは、ECUチューニングによる修正を行わずに触媒コンバーターを取り外すと、メーターパネルの警告灯が点灯することがあります。この場合、200～300メッシュの高流量レーシング触媒コンバーターに交換するのが最善です。 純正の中間セクション排気管には、かなり大きな触媒コンバーターとマフラーが装備されています。これらはどちらも排気抵抗の原因となるため、多くのアフターマーケットの中間セクション排気管は、これら2つのコンポーネントに対応するように改造されています。 排気管の中間部にある触媒コンバーターは排気効率を阻害する要因となっていますが、最近の車両では、コントロールランプが点灯して燃費が悪化するため、触媒コンバーターを取り外すことができない場合があります。そこで、金属製のレーシング触媒コンバーターが開発されました。内部構造は、より緩やかな金属メッシュプレート構造です。それでも若干の閉塞は生じますが、燃費向上と性能向上のバランスが取れています。排気管の改造で最も一般的で数が多いのはストレートテールパイプです。しかし、使用される金属材料と吸音綿の品質により、価格と耐久性に大きな違いが出ることがよくあります。ストレートテールパイプの騒音低減は、通常純粋なグラスファイバーで作られた吸音綿に依存しています。しかし、長期間使用するとグラスファイバーは高熱で劣化して溶け、排気音が増大します。そのため、評判の良いブランドは、まず内側のメッシュを耐久性の高いステンレス鋼線の吸音綿で包み、その後グラスファイバーを充填します。その目的は、ステンレス鋼線を使用することで高熱がグラスファイバーに伝導するのを防ぎ、グラスファイバー吸音綿の寿命を延ばし、長期間使用しても排気管のひび割れを防ぐことです。ミッドリアエキゾーストパイプの改造秘訣1.自然吸気（NA）エンジンのボア径を大きくしないでください。 2. ナチュラルドライブ（NA）エンジンを搭載したオートマチックトランスミッション車の場合、背圧が過度に低下するのを防ぐため、触媒コンバーターまたはテールパイプのいずれかを交換してください。 3. マニュアルトランスミッションのバイクの場合、NAゲージは工場出荷時の仕様より10〜15％増やす必要があります。 4. ターボチャージャー付きエンジンのダウンパイプは交換する必要があります。 5. 新世代エンジンでは、触媒コンバーターの交換時に警告灯が点灯しないようにするために、レーシング触媒コンバーターが必要です。 6. 中距離バーナーは短すぎないようにしてください。短すぎると、低速時に車内に共鳴音が発生します。 7. 出力向上は行っておらず、テール部は同一径の直通品を採用しています。 現代のターボチャージャー付き車には、ダウンパイプに追加の触媒コンバーターが搭載されています。レーシング触媒コンバーターを装備すると、高回転域での排気圧を低減でき、パフォーマンスの向上に大きく貢献します。 ターボチャージャー付きエンジンに大口径ダウンパイプを装着すると、排気効率とターボチャージャーのレスポンスが大幅に向上します。これは、大口径化によってオイルの流れがスムーズになり、オイルを素早く排出できるだけでなく、排気圧が低下してブーストアップ効果も得られるためです。一部のレーシングカーでは、ダウンパイプを大気中に直接排出することで、二次排気圧の問題を完全に解決しています。質問7：排気バルブの機能は何ですか？騒音レベルを制御することに加え、馬力とトルクのバランスをとることが重要です。かつては、馬力とトルクのバランスをとる排気システムの開発は非常に複雑で困難な作業、あるいは達成困難な目標と思われていました。結局のところ、排気の閉塞を減らすこととトルク出力を維持することは矛盾する議論です。しかし、「排気バルブ」の導入により、理想的な排気改善効果はもはや手の届かないものではなくなりました。これは、バルブの開閉によって排気背圧を制御できるようになったためです。 実際、多くのスーパーカーは古くから可変背圧バルブの設計を採用してきました。写真のアウディR8 V10はその好例です。このバルブは排気口に設計されており、閉じた状態では排気ガスはメッシュパイプとバッフルを通過し、比較的長い経路をたどってから排出されます。一方、開くと直接排出されます。フロントデファレンシャルとリアデファレンシャルの排気のスムーズさには大きな差があります。その名の通り、この装置は主に排気管内の背圧を制御します。外観は、バタフライバルブと真空アクチュエータを備えたシンプルなスロットルボディに似ています。このバルブはエンジンの負圧を利用して開閉します。このバルブを排気システム内の適切な位置に取り付けることで、エンジンはトルクと馬力のバランスをとることができます。このシステムは、排気管内に可変バルブを設置することで機能します。エンジン回転数が低い場合、バルブは閉じ、排気ガスは小径のパイプまたはシングルパイプから排出されます。これにより、排気管内の背圧が維持され、低速時のトルク損失が抑制されます。エンジン回転数が高い場合、バルブは開き、排気ガスは大径のパイプまたはデュアルパイプから直接排出されます。これにより、排気ガスの排出経路と出口が増加し、排気管内の背圧が低下します。その結果、馬力の連続性が向上します。 排気バルブの全体的な設計は、外観上は比較的シンプルなスロットルボディに似ています。バタフライバルブと真空アクチュエーターを備えており、エンジンの負圧を利用して開閉します。このバルブを排気システムの適切な位置に取り付けることで、エンジンはトルクと馬力のバランスをとることができます。では、排気バルブの効果を最大限に引き出すには、どこに設置すればよいのでしょうか？車種によって排気管のルートや直径の設計が異なるため、排気バルブの設置方法に決まった方法を見つけるのは困難です。しかし、いくつかの原則は共通しています。排気バルブは、排気管メーカーがより柔軟な背圧管理を行うための補助としてのみ使用されます。排気効率は、排気管全体の設計に左右されます。排気管全体の設計が悪い場合、バルブを追加してもすべての欠点を完全に改善することはできません。したがって、排気バルブに過度に依存すべきではありません。優れた設計と製造、そして排気バルブによって強化された効果は、双方にとって有益なものとなるでしょう。 画像は、真空アクチュエーターを用いてバルブを回転させる可変背圧バルブの本体を示しています。このバルブは、ノーマルクローズ型とノーマルオープン型の2種類に分けられます。前者はストリートバイクに適しており、後者はレースで使用されるセミファクトリーバイクに適しています。 排気バルブの回転に電動モーターを使用している場合は、電動モーターの耐水性に注意してください。一部のアフターマーケット排気システムでは、オリジナルのバルブモーターを再利用しており、これが最適な設計となっています。 【100の質問】効果的なマフラー改造方法！（前編）音が大きい＝パワフルとは限らない。
