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エキゾーストマニホールド(エキマニ)とは?
エンジンは空気を吸って(吸気)燃料を混ぜて混合気にし、混合気を爆発させて出力を得ています。
爆発して生じた燃焼ガスは当然吐き出す(排気)必要がありますが、その一番最初の通り道となるのが
エキゾーストマニホールド(エキマニ)という部品です。

エンジンの効率UPを狙うためにはとにかく空気がスムーズに流れる事が重要ですので、インテークマニホールドと同様にエキゾーストマニホールドも緻密な計算を基に作られています。

エキゾーストマニホールドって非常に聞きなれない名前だと思いますが、一般的に排気システム全体を『マフラー』と表現をされてしまう傾向があるためだと思います。
エキゾーストマニホールド(J’sレーシング製)
エキゾーストマニホールド(J’sレーシング製)
実はマフラー(サイレンサー)と言うのは排気システムの一部(最後部)の事で、正確には排気システム全体の事ではありません。

排気システムは非常に長尺物ですので1枚の写真に収める事が困難な事もあり、少し貧相ではありますがこちらのイラストでイメージを掴んでください。
エキゾーストマニホールド(エキマニ)
排気システムの全体図です
エンジンから排出された燃焼ガスが通過する順番に

・エキゾーストマニホールド
・触媒(キャニスタ)
・エキゾーストパイプ
・マフラー(サイレンサー)

となっており、それぞれ役割が違います。

イラストにはO2(オーツー)センサーも含まれていますが、これは排気システムではなく電子制御による混合気(燃調)補正に用いられるセンサーですので今回は割愛します。
少しだけ補足しますと、イラストでは触媒直後(出口)に取り付けられていますが、O2センサーを触媒入り口と出口の両方に設けて繊細な制御を行っている場合もあります。


さて今回の主役であるのエキゾーストマニホールドですが、エンジンが燃焼ガスを排気した後、一番初めに燃焼ガスが出てくる部分だと考えてください。※エンジンから排出された時点で排気ガスと表現されます。

4気筒(ピストンが4つ)のエンジンを例に取ると、エキゾーストマニホールドは4本足となります。
はじめは4本で、最終的に1本にまとめる。(エキマニによっては1本にまとめないものもあります)
そんな役割をしているのがエキゾーストマニホールドです。
※最近はエンジンコンパクト化とコスト削減のため、シリンダヘッドにエキゾーストマニホールドを一体成型した物も存在しています。
エキゾーストマニホールド(J’sレーシング製)
エキゾーストマニホールド(J’sレーシング製)
こちらの写真は冒頭でもご紹介しましたが、私がいつもお世話になっているJ’sレーシング様が販売されている芸術的なエキゾーストマニホールドです。(最終的に1本にまとめないタイプ)
もう少し私に小遣いがあったら買うのになぁ…。と小言は置いといて(笑)、せっかくですのでこちらもどうぞ。
エキゾーストマニホールド
エキゾーストマニホールドの例
このエキゾーストマニホールドは、V型6気筒エンジンの片側(3気筒)です。エンジンの仕様によって、全然形状が異なっているのが分かりますね。

エキゾーストマニホールドはエンジンで爆発して高温となった燃焼ガスがほとんど冷える事の無い状態で触れ続ける部品ですので、エンジン外部では最も高温になる部品です。

さらに上の写真のようにパイプ状で製造するのは手間が掛かりコストが大きく掛かりますので、平均的な乗用車では鋳鉄製が主となっています。(いました)

鋳鉄というのは型に鉄を流し込む事で製造する「鋳物(いもの)」ですので、パイプを曲げたり溶接したりという手間が無く、コストを抑えたい量産型には適しています。

しかし鋳鉄は非常に錆びやすい傾向があり、さらにエキゾーストマニホールドは超高温状態に晒されますので信じられないほど錆が発生します。(温度が10度上がると錆の進行は2倍になるそうです)
強烈に錆びたエキゾーストマニホールド
強烈に錆びたエキゾーストマニホールド
「えっ?赤くなるの???」

全てのエキゾーストマニホールドがこうなる訳ではありませんが、鋳鉄製は大体こうなっていますね。

取り付けに使用されているボルトやナットも同様に強烈に錆びますので、元々は6角形だったはずの頭部が丸くなってしまっていたりして普通に外せないとか…。
エキゾーストマニホールドの脱着は、まさに整備士泣かせの作業です。

車のレイアウトや使用環境によっては、海水や冬季の凍結防止剤の影響をもろに受けてしまいますので、錆の進行によって強度が極端に下がっていると走行中の振動などで本体にクラック(ヒビ)が入ったりします。

最近は製造技術の向上もあり、エキゾーストマニホールドがエンジン(シリンダヘッド)一体型という場合があります。
別部品として製造するコストが不要で、さらに取り付けの手間やボルト・ナットも削減できます。
細かく言えばコスト面だけではありませんが、本当に凄い事だと思います。

インテークマニホールドが樹脂でできているだけでも十分な衝撃でしたが、ついにエキゾーストマニホールドが無くなってしまった…という衝撃を受けました。
でも最近は当たり前に存在していた物がどんどん排除されていく事に少し慣れてきましたが(笑)
排気ガスのまとめ方で排気効率が大きく変わってきますので、様々なアフターパーツメーカーからエキゾーストマニホールドが販売されています。

基本的にノーマルは細身に作られていますが、アフターパーツでは太く作られていたりしますね。
更に言えば、軽量化をするために薄く作られていたり、排気効率を考えて複雑な形状にしていたり…。
言い出したらキリが無いのですが、排気効率を考えれば非常に重要な部分です。

最もオーソドックスな考え方としては、「等長管」です。

エンジンの出口は4気筒であれば4つありますが、最終的に1つにまとめる場合はゴール地点が決まっていますね。
しかしよく考えてみてください。

出口が4つでゴールが一つ。直線で結ぶと両端は長く真ん中2つは短い状態となります…。

これは排気効率としては良くない状況(マニアックなので詳細は割愛)ですので、全てを同じ長さになるようにパイプの長さを合わせた状態で色々とクネクネさせてゴール地点へ導くのです。

結果的にタコの足のように見える事から、高性能なエキゾーストマニホールドはタコ足と呼ばれています。(本当です)

ここまでを踏まえて、3度目になりますがもう一度改めてこちらのタコ足をご覧ください。(長さなどを意識しながら)
エキゾーストマニホールド(J’sレーシング製)
エキゾーストマニホールド(J’sレーシング製)
まるでJ’sレーシングさんの回し者か!?と思われるほど宣伝していますが、ただの愛用者です(笑)

先述したように、クネクネしていますよね。いやぁ美しい…。
とは言っても、エキゾーストマニホールドのチューニングを考えるのはちょっぴり上級かなぁと思います。

まずはマフラー(サイレンサー)を交換する人がほとんどではないでしょうか?

エキゾーストマニホールドを交換すると、確かに体感できるほどのパワーアップにつながります。
しかし取付け位置の関係上、結構な工賃が必要になるケースが多いです。
もちろん部品代としても結構高額な部品に位置します。(ちなみに3回も登場した写真のタコ足は15万円…)

そうなると、まずは音の変化も楽しめて工賃が安いマフラー交換が手っ取り早いという事ですね。

とは言っても、すでにマフラーを交換している私としてはタコ足を交換したいなぁと思う今日この頃でした (/_<。)
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・第一回 ピストンが傷だらけなのにも、理由がある
・第二回 本田宗一郎も苦戦したピストンリングの設計
・第三回 縦置き直6サイコー!? シリンダ(気筒)の基本
・第四回 NSXはチタン製コンロッド採用でエンジン性能UP
・第五回 クランクシャフトはオイルクリアランスに要注意
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・第七回 カムシャフトを2本にするか、1本にするか
・第八回 タイミングベルト、まだ使っているの?
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・最終回 ガソリンエンジンがなくなる日は、きっと来る

・2010年 学生フォーミュラ優勝チーム(大阪大学)のレポート記事
 ⇒阪大、初の日本一! ほんまに車が好っきやねん

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