排気システム
排気システムは通常、反応排気ガスをエンジンまたはストーブ内の制御された燃焼から誘導するために使用される配管です。システム全体は、エンジンから燃焼ガスを運び、1つまたは複数の排気管を備えています。システム全体の設計に応じて、排気ガスは次の1つ以上を通過します。
- シリンダーヘッドと排気マニホールド
- エンジン出力を高めるターボチャージャー。
- 大気汚染を減らすための触媒コンバーター。
- マフラー（北米）/サイレンサー（イギリス/インド）、ノイズを低減します。
アフターマーケットの排気部品は、排気システムの背圧を下げることでピーク電力を増加させることができます。これらの部品は工場保証を無効にする場合がありますが、欧州連合ブロック免除規則1400/2002では 、アフターマーケット部品の品質と仕様が元の部品と一致している場合、メーカーは保証請求を拒否できません。
設計基準
排気管は、有毒ガスや有害ガスを機械のユーザーから運び去るように慎重に設計する必要があります。屋内の発電機と炉は、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物などの有害な排気ガスが屋外に適切に排出されていない場合、密閉された空間をすばやく満たすことができます。また、ほとんどのタイプのマシンのガスは非常に高温です。パイプは耐熱性である必要があり、燃えたり熱によって損傷を受ける可能性のあるものを通過したり、近くに通したりしてはなりません。煙突は、固定構造の排気管として機能します。内燃エンジンの場合、最適な効率を得るには、排気システムを「調整」する（調整された排気を参照）ことが重要です。また、これは各国で維持されている規制基準を満たす必要があります。中国では、中国5;ヨーロッパ諸国では、EURO 5。インドでは、BS-4など、
オートバイ
ほとんどのオートバイでは、排気システムのすべてまたはほとんどが表示され、ディスプレイ機能としてクロムメッキが施されている場合があります。アフターマーケットの排気は、鋼鉄、アルミニウム、チタン、または炭素繊維でできている場合があります。
オートバイの排気ガスは、エンジンの種類とその用途に応じてさまざまな種類があります。カワサキEX250（米国ではNinja 250、またはGPX 250とも呼ばれます）に見られるように、ツインシリンダーバイクには独立した排気セクション、または2対1（2- 1）。 4気筒マシン、川崎のZXシリーズ、ホンダのCBRシリーズ、ヤマハのYZFシリーズ（後のR6とR1）、スズキのGSX-Rなどのスーパースポーツバイクには、多くの場合、ツインエキゾーストシステムがあります。 「フルシステム」は、レイアウトに応じて、4-2-1または4-1と呼ばれるアフターマーケットアクセサリーとして購入できます。過去には、これらの自転車には単一の排気マフラーが標準装備されていましたが、これは2000年代初頭まで続きました。EUの騒音および公害規制により、この慣行はほとんど停止され、企業はオートバイのパフォーマンスを向上させるために他の方法を使用するようになりました。
トラック
多くのトラック/トラックでは、排気システムのすべてまたはほとんどが見えており、多くの場合、垂直排気管が付いています。多くの場合、このようなトラックでは、人が火傷を負って熱いサイレンサーに触れるのを防ぐために、消音器は穴の開いた金属シースに囲まれています。このシースは、表示機能としてクロムメッキされている場合があります。エンジンとサイレンサーの間のパイプの一部は、多くの場合、柔軟な金属工業ダクトであり、エンジンからの振動が排気システムに伝達されるのを防ぐのに役立ちます。時には、高温の有害ガスを人々から吹き飛ばすために、大きなディーゼル排気管が垂直になっています。そのような場合、排気管の端には、金属のフラップが蝶番で取り付けられており、破片、鳥、雨水が内部に落ちるのを防ぎます。
以前は、イギリスのトラック/トラックの排気システムは通常、シャーシの下に見えませんでした。
2ストロークエンジン
ダートバイクで使用されるような2ストロークエンジンでは、膨張チャンバーと呼ばれる排気管の膨らみが排気の圧力を使用して、吸気ストローク中により多くの空気と燃料をシリンダーに絞るポンプを作成します。これにより、電力と燃料効率が向上します。 Kadenacyエフェクトを参照してください。
マリンエンジン
船舶の甲板下のディーゼルまたはガソリン（ガソリン）エンジンを使用して：
- 排気管を遅らせることで、エンジンルームの過熱を防ぎ、人々がエンジンを修理する必要があります。
- 排気管に水を供給すると、排気ガスが冷却され、エンジンのシリンダーの背圧が低下します。多くの場合、船舶で使用されるエキゾーストマニホールドは、海水がエンジン内を循環する淡水の閉鎖系を冷却できる熱交換器と一体化しています。
船外機
船外機では、排気システムは通常、エンジン構造を通る垂直通路であり、水中、場合によってはプロペラの真ん中を吹き抜ける水面外ノイズを低減します。
用語
マニホールドまたはヘッダー
ほとんどの生産エンジンでは、 マニホルドは2つ以上のシリンダーからの排気ガスを1つのパイプに集めるように設計されたアセンブリです。多くの場合、マニホールドは在庫生産車の鋳鉄で作られており、最小限の金属の使用、必要なスペースの最小化、製造コストの最小化など、材料を節約する設計機能を備えています。これらの設計上の制約により、多くの場合、費用対効果の高い設計になりますが、エンジンからガスを排出する最も効率的な仕事は行いません。一般に、非効率性は、燃焼エンジンとそのシリンダーの性質により発生します。シリンダーは異なる時間に発火するため、排気は異なる時間にシリンダーを離れ、1つのシリンダーから出てくるガスからの圧力波は、別のシリンダーが来るときに排気システムを完全に空けることができない場合があります。これにより、エンジンの排気システムに背圧と制限が生じ、エンジンの真のパフォーマンスの可能性が制限される可能性があります。
スチールチューブの排気口構成の潜在的な売り手が焦点を当てたネガティブな属性に関係なく、エンジンコンポーネントを設計するエンジニアは、従来の鋳鉄製エキゾーストマニホールドを選択して、他のタイプの熱管理特性や優れた寿命などのポジティブな属性を同様にリストできます排気口のデザイン。平均的な消費者にとって、排気口システムに問題があることは、「パフォーマンスの低下」とみなされる可能性があります。
ヘッダーは、パフォーマンスのために特別に設計されたマニホールドです。設計時に、エンジニアは重量やコストに関係なく、排気ガスの最適な流れのためにマニホールドを作成します。この設計により、ヘッダーがシリンダーからの排気をより効率的に清掃します。ヘッダーは一般に、各シリンダーの排気ポートから共通の出口までの経路をすべて同じ長さにするために計算された曲げと折り目を備えた円形のスチールチューブであり、圧力波が他のシリンダーに戻るのではなく、出口を通って流れるように狭い角度で結合されています。 調整されたヘッダーのセットでは、特定のエンジン回転数/分の範囲で排気流を強化するために、パイプの長さが慎重に計算されます。
エンジンの出力を増加させる一般的な方法は、アップグレードされたヘッダーの使用です。増加した出力は、多くの場合、パイプの断面積が大きくなった（排気ガスの抵抗を減らした）結果、および/または圧力波が排気の掃気を助けるようにパイプの長さを設計した結果です。インライン4エンジンとV8エンジンの場合、エキゾーストマニホールドは通常、4-2-1デザイン（4本のパイプが2本に合流し、その後にこれら2本のパイプが別々に1本に合流する）または4-1デザイン（ 4つのパイプは1つに直接マージされます）。
ヘッダーは一般にアフターマーケットの自動車会社によって作成されますが、時には自動車販売店の高性能部品部門から購入することもできます。一般的に、ほとんどの自動車性能愛好家は、信頼性が高く、費用対効果の高い、適切に設計されたヘッダーを自動車専用に製造することに専念している企業が作ったアフターマーケットヘッダーを購入します。ヘッダーは、カスタムショップでカスタム設計することもできます。一部のアフターマーケットヘッダーは、高度な素材で構成されているため、高価になる可能性があります。幸いなことに、排気システムはどの車にもカスタム構築でき、一般的にエンジンにしっかりと接続する必要があることを除いて、車のモーターや設計に固有のものではありません。これは通常、設計段階で正しいサイズを設定し、エンジンに適したガスケットの種類とサイズを選択することで実現されます。
触媒コンバーター
一部のシステム（以前はすべてのシステムを含む）（最近ではcatlessまたはde-catと呼ばれることもあります）は、触媒コンバーターを排除します。触媒コンバーターを持たないことは違法であり、米国およびその他の国の連邦法に違反しています。米国では「オフロード」運転にのみ使用される車両からコンバーターを取り外すことはできません。自動車の触媒コンバーターの主な目的は、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物の大気中への有害な放出を減らすことです。汚染された排気成分を水と二酸化炭素に変換することで機能します。
触媒コンバーターは、必要な流量用に設計されていない場合、または詰まっている場合、背圧を引き起こす可能性があります。これらの状況では、触媒コンバーターのアップグレードまたは取り外しにより、高回転での出力が増加する可能性があります。ただし、触媒コンバーターは車両の排気制御システムの重要なコンポーネントであるため、非標準の製品は車両を路上走行不能にする可能性があります。
配管
排気システムの個々のコンポーネントすべてを接続する配管は、排気パイプと呼ばれます。直径が小さすぎると、高RPMでの出力が低下します。直径が大きすぎると、低RPMでトルクが低下し、排気が地面より低くなり、自動車の走行中に衝突して損傷する危険性が高まります。
2セットの排気管を備えた車では、2本のパイプを接続するためにクロスオーバーパイプがよく使用されます。クロスオーバーパイプの一般的な設計は、垂直パイプ（形状により「Hパイプ」）またはゆっくりと融合して分離する角度付きパイプ（「Xパイプ」）です。
マフラー
元の機器のマフラーは通常、マフラーの背面、前面、および側面から音波を跳ね返すことにより、テールパイプからのノイズレベルを低減します。政府の規制で要求される最大許容騒音レベルを満たすように設計されていますが、元の機器のマフラーの中には背圧の大きな原因となるものがあります。
ガラスパックマフラー（「キャノン」または「ホットドッグ」とも呼ばれます）は、内側の穴あきチューブ、外側の中実チューブ、2つのチューブ間のグラスファイバー遮音材で構成されるストレート型デザインのマフラーです。多くの場合、元の機器のマフラーよりも背圧が低くなりますが、音のレベルを下げるには比較的効果がありません。別の一般的なタイプのマフラーは、チャンバー付きマフラーです。これは、拡張チャンバーの空洞内の一連の同心または偏心パイプで構成されています。これらのパイプにより、音がパイプ内に伝わり、音波がパイプの閉じた平らな端から跳ね返ります。これらの反射は部分的に互いに打ち消し合い、音のレベルが低下します。
レゾネーターは、パイプの一部を拡大して直径を大きくし、音波が壁で反射して相殺されるようにすることで、ノイズレベルを低減します。レゾネーターはマフラーの内部で使用することも、排気システムの個別のコンポーネントとして使用することもできます。
排気管と排気
トラックの場合、サイレンサーがキャブの前面の下を横切っており、テールパイプが横向きにオフサイドに吹いていることがあります（左側を走行する場合は右側、右側を走行する場合は左側）。排気がリアバンパーの下に出る乗用車の側面は、通常、車両が設計された市場を示します。つまり、日本（および一部の古いイギリス）の車両は右側に排気があるため、国の縁石から最も離れていますヨーロッパの車両は左側に排気口がありますが、左側を走行します。
一般的に車両の排気システム部品の唯一の目に見える部分である、外気に通じる排気管の最終長さの終わりは、しばしばまっすぐまたは斜めの切れ目で終わりますが、派手な先端を含む場合があります。先端は時々クロムメッキされています。多くの場合、排気システムの他の部分よりも大きなパイプです。これにより、圧力が最終的に低下し、車の外観を向上させるために時々使用されます。
1950年代後半、米国のメーカーは、排気口が通過する両端に穴のあるリアバンパーを形成するための車のスタイリングに流行がありました。 2つのコンセントがV-8の電源を象徴し、最も高価な車（キャデラック、リンカーン、インペリアル、パッカード）のみがこの設計に適合しました。これを正当化する理由の1つは、当時の高級車は、車がランプを横切るときに排気管が地面をこすり落とすほど長い後部の張り出しがあったことでした。低圧エリアである車の後部が排気からすすを集め、その酸性成分がクロムメッキされた後部バンパーに食い込んだことに顧客が気付いた後、流行は消えた。
バス、トラック、トラクター、または掘削機に垂直排気パイプ（キャブの後ろのスタックまたはパイプと呼ばれる）がある場合、端部が曲がっていたり、ガスの流れが邪魔にならないように蝶番で覆われたカバーフラップがある場合があります。排気管内に侵入する異物（車両が使用されていないときに排気管にとまる鳥の糞など）
一部のトラックでは、サイレンサー（マフラー）がシャーシの下で前後に移動すると、テールパイプの端が90°回転して下向きに吹きます。これにより、固定トラックの近くにいる人は排気ガスが直接爆発するのを防ぎますが、トラックが建設現場などの乾燥したほこりっぽい未舗装の表面を走行していると、ほこりが発生することがよくあります。
湖のパイプ
大口径の排気チューブを、サスペンションが変更された梯子フレームまたはボディオンフレームシャーシアーキテクチャの車両の下部構造に適合させる際の問題のある性質の結果、湖のパイプは、特殊モーターによって作られたフロントエンジンの車両排気アーキタイプに進化しました1930年代、40年代、50年代のスポーツエンジンのスペシャリストであり、その関心は高出力の内燃機関に関連する音響効果の最適化でした。この名前は、ロサンゼルス郡の北東にある広大な空の乾燥した湖のベッドでの使用に由来します。ここでは、昔のエンジンの専門家が、さまざまなミル厚の一体型ヘッダーマニホールド、温度、湿度、標高の関数を作成、交換、評価しましたそして彼らが予想した気候。
本質的な性能の向上は得られませんが、それ自体、湖のパイプは実用性の関数を進化させました。一般的な例として、それらのマニホールドは前輪からまっすぐに引き出され、レースドライバーに窒息の公理を示す「レイクパイプ」が作られ、ヘッダーフランジからロッカーパネル、車両の下側、ドアの下に延び、したがって、（1）地上速度記録の試行に十分な低い乗車高さのサスペンションチューナー、および（2）車両を吊り上げることなく異なるエキゾーストマニホールドを容易に交換できるエンジンチューナーが可能になるため、車両の下部構造をレンチで固定する必要がなくなります。
スモッグ削減法と並行して、スーパーレゲラ、ユニットボディ、モノコックのアーキタイプに譲歩したボディオンフレームシャーシアーキテクチャは、真のパフォーマンスの前提条件として廃止されたレイクパイプをレンダリングしました。現代の車両には意味のあるパフォーマンスの向上はありません。湖のパイプは、通常はさまざまなオプションでクロムメッキされた余分なレトログレードの美学として21世紀まで持続し、排気ガスが標準排気システムに送られるか、湖を通るかを制御できます排気チップの終端にある留め具で固定されたレーカーキャップで一般的に作られているパイプは、（1）使用されていないときに排気システムを「キャップ」する、および/または（2）湖のパイプは単なる化粧品です。
ヘッダーバック
ヘッダーバック （またはヘッダーバック ）は、 ヘッダーの出口から最終的な排気口までの排気システムの一部であり、ヘッダーバックからすべてを開放します。ヘッダーバックシステムは一般に、ターボチャージャーのない自動車のアフターマーケット性能システムとして生産されています。
ターボバック
ターボバック （またはターボバック ）は、ターボチャージャーの排気口から最終的な排気口までの排気システムの一部であり、空気を開放します。ターボバックシステムは一般に、ターボチャージャー搭載車のアフターマーケット性能システムとして生産されています。一部のターボバック（およびヘッダーバック）システムは、ストック触媒コンバーターを、流量制限の少ない他のものに置き換えます。
キャットバック
キャットバック （ キャットバックとキャットバックとも呼ばれます ）は、触媒コンバーターの出口から最終的な排気口までの排気システムの一部を指し、大気を開放します。これには通常、コンバーターからマフラーへのパイプ、マフラー、および外気へのパイプの最終長さが含まれます。
キャットバック排気システムは、通常、ストックシステムよりも大きな直径のパイプを使用します。これらのキットに含まれるマフラーは、背圧を軽減するために、多くの場合ガラスパックです。システムが機能よりもショー用に設計されている場合、高RPM低排気量エンジンに欠けている低音を強化するように調整することができます。
排気システムの調整
多くの自動車会社は、エンジンチューニングのサブカテゴリとして、アフターマーケットの排気システムのアップグレードを提供しています。通常、エキゾーストマニホールド全体または他の大きなコンポーネントの交換が含まれるため、これはかなり高価です。ただし、これらのアップグレードにより、エンジンのパフォーマンスが大幅に向上する可能性があり、次の2つの主要な原則によってこれを実現できます。
- 排気背圧を下げることにより、4ストロークエンジンのエンジン出力が増加します。
- 排気からの熱量をボンネット下領域に減らすことにより。これにより、アンダーボンネットの温度が下がり、その結果、インテークマニホールドの温度が下がり、出力が増加します。これには、熱に弱い部品の損傷を防ぐというプラスの副作用もあります。さらに、排気ガスの熱を維持することでこれらの速度が上がり、背圧も減少します。
エキゾーストマニホールドをヘッダーに交換することにより、最も一般的に背圧が低減されます。ヘッダーは、より滑らかな曲がりと通常より広いパイプ径を持っています。
排熱管理は、排気管とコンポーネントから放射される排熱の量を減らすのに役立ちます。アフターマーケットアップグレーダーの主な解決策の1つは、溶射によりセラミックコーティングを施すことです。これにより、熱損失が減少し、背圧が低下するだけでなく、排気システムを摩耗、裂け、熱劣化、腐食から保護する効果的な方法が提供されます。
画像
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