車のマフラーの構造とその消音の仕組みについて見てみよう！

マフラーという言葉はよく聞くと思いますが、マフラーは排気を外に出すだけのパイプではありません。マフラーは、エンジンから出る排気を外に流すとともに、エンジンから排気ガスを排出する時に発生する音を消音したり、排気ガスを綺麗にしたりするための装置です。その機能から消音器やサイレンサーなどの名称で呼ばれることもあります。その名前は、(音を)消すという意味の英単語である”muffle”に、接尾辞のerをくっつけた"muffler"という英単語に由来しています。

マフラーと言っても自動車の場合、外から見えるのは開口部のみですが、マフラーの全体像はどのようになっているのでしょうか？マフラーの構造について見てみましょう。

マフラーは、大きく分けて3つの部分から構成されています。
その3つとは
・エキゾーストマニフォールド
・エキゾーストパイプ
・サイレンサー
です。

では、エンジンから外に出るまでの排気ガスの行方を追って見ていきましょう。
まずエンジンのそれぞれのシリンダーから排出される排気ガスは、エキゾーストマニフォールドで一本のパイプにまとめられて、エキゾーストパイプに流れ込みます。そしてエキゾーストパイプ内を流れてきた排気ガスはサイレンサーを通り、その中で消音されて車体後部にある開口部から大気中に放出されるという仕組みになっています。

エンジンがフロントに搭載されている場合、マフラーは車体の下にフロントからリアまで配置されていますので、見えない部分が長い装置ですね。

マフラーの大きな役割として排気の消音作用というものがあります。
エンジンから出てくる排気ガスは高温・高圧であるため、大気圧の下に解放されると一気に膨張し大きな音を発生させます。

しかし日本の公道で走る際には、排気の騒音の上限が定められていますので、そのままの状態では公道を走行することができなくなってしまいます。そこで活躍するのが、マフラーの消音作用です。マフラーは幾つかの仕組みによって排気時に発生する音を小さくしているのです。

ではマフラーはどのように消音しているのでしょうか？
次は、マフラーの消音の仕組みについて詳しく見てみましょう。

マフラーが排気の際に発生する音を消音する仕組みはいくつかあります。
その中でも消音の仕組みとして、代表的なものを見ていきましょう。

まずは、マフラー内にある仕切りです。マフラー内には幾つもの仕切りがあり、この仕切りに音が当たることで消音効果をもたらしています。建物でも音源との間に壁が多いほど消音作用が大きく、音が聞こえなくなるのと同じようなものです。

また、グラスウール(ガラス繊維からできた綿のようなもの)などの消音材に音を吸収させることでも消音しています。
このグラスウールは、断熱材・消音材として建材などにも使われているものです。

ここで挙げた消音の仕組みの他にも、排気ガスを徐々に膨張させたり、圧縮波の逆位相の音を干渉させて打つ消すなどの消音作用を施しています。

以上で挙げたようなマフラーの消音作用は、排気抵抗となってしまいます。
一本のパイプと中に仕切りのあるパイプに空気を流したときに、どちらが流れやすいかを考えればはっきりと分かると思います。

この排気抵抗はエンジン性能の低下につながりますので、排気抵抗を減らすためにマフラーを改造している人もいます。が、そのようなマフラーの改造はマフラーの消音効果を下げることにもなりますので、騒音などに注意が必要となります。

ここまでマフラーと、その消音の仕組みについて見てきましたがいかがでしたでしょうか？
マフラーは外からはあまり見えないものですが、自動車を走らせる上で消音というとても重要な役割を担っている装置であるようですね！マフラーを改造する際には、その消音効果を損なわない範囲で止めておくと良いかもしれません。

ご覧いただいてありがとうございました！