みなさんに「音」と言われて何を想像しますか?とお聞きすれば、車好きのみなさんのことですから、エキゾースト音と答えるでしょう。今回はこのエキゾースト音の消音についてガナドールマフラーを例にとってお話します。 エンジンの構成を考えてみます。 エアインテークから入ってきた空気とガソリンがシリンダ内において爆発し、その力でピストンが押し戻されてパワーが伝達される、などというのはみなさんご存知の通りです。ここで取り上げるのはその後の排気の流れです。 爆発後の気体、すなわち排気ガスは大容量となって排気バルブをくぐり、エキゾーストパイプに流れていきます。このときの排気は、爆発後のため高圧になっています。 NA車の場合は、そのまま触媒に導かれます。ターボ車であれば、この後タービンを回す仕事をしてから触媒に導かれます。 触媒の目的は不完全燃焼したガスの酸化促進など専門的な話になるので、ここでは触れません。 ただし、音響的にみた場合、パイプを通ってきた排気は今までよりも広い部屋にでたわけで、ここで音響インピーダンスのミスマッチングという現象が起こります。この現象については後ほど説明いたしますが、ここでも消音器の作用があると覚えておいて下さい。この後、さらにパイプを通って消音器(いわゆるマフラーです)に入ります。 ガナドールマフラーの場合、サブマフラー付きやW出しなどのタイプもありますが、ここでは説明のため一つの消音器のみを考えます。 ここでは、先ほどの触媒のように消音器内は広くなっていますので、同様にインピーダンスのミスマッチングが発生します。 言い方を変えますと、インピーダンスのミスマッチングを積極的に発生させて、消音へ導いているわけです。 ここで、音響インピーダンスと音の伝達についてやさしく説明いたします。 いま、長いパイプがあったとします。片側よりヒソヒソ声でしゃべり、他方で誰かがそれを聞き取るとします。 また、もう一本同じ長さのパイプを用意します。ただしこちらには中間を半分ほど塞いでしまいます。これでも同様に片側よりヒソヒソ声でしゃべり、他方で誰かがそれを聞き取るとします。 さて、どちらが聞き取りやすいでしょうか?だいたい想像がつくと思います。 答えはパイプだけの方です。 音響学的にいいますと、先ほどから何回かでている音響インピーダンスのミスマッチという現象が発生するためです。音が伝わる空間にはインピーダンスというものが存在します。そして音の伝わる時にもっとも効率的なのは同一インピーダンス内においてです。 この例の塞がれたパイプにおいては、この壁の部分で音響インピーダンスのミスマッチングが発生しているのです。そのため、ヒソヒソ声はここで減衰され、聞き取りにくくなるのです。 インピーダンスのミスマッチングは、音の伝わる環境が変われば必ず発生します。 ここまでの話ですでにお解りと思いますが、消音器のようにパイプの径よりも大きな部屋に入ってもミスマッチングは発生します。車の消音器の場合、排気効率をなるべく妨げないようにするため、壁を設けるのでなく、広い部屋に入れてミスマッチングを発生させています。 ガナドールの消音器部分はできる限り排気抵抗をなくすため、排気の通過部分には障害物は全くありません。また、排気の流れの勢い(モーメント)を妨げないためにストレートで排気します。そのかわり、インピーダンスのミスマッチングを積極的に利用して排気音の低減を達成しております。 つまり、排気効率を高めたまま(排気抵抗は最小に押さえる)、消音効果を最大限に生かす設計がなされているわけです。 本当は、これらはガナドールマフラーの設計手法の一部にしかすぎません。 この技術のもとに、扱いやすいトルク特性、スムーズな加速感、そしてなにより心地良いサウンド、それらを得るためのノウハウ、これらの集大成がガナドールマフラーなのです。 今回は第一回目なので、押さえておいて欲しい基本的な説明に致しました。ガナドールの音についてのこだわりは、次回以降もお伝えしていきます。
みなさんに「音」と言われて何を想像しますか?とお聞きすれば、車好きのみなさんのことですから、エキゾースト音と答えるでしょう。今回はこのエキゾースト音の消音についてガナドールマフラーを例にとってお話します。
エンジンの構成を考えてみます。
エアインテークから入ってきた空気とガソリンがシリンダ内において爆発し、その力でピストンが押し戻されてパワーが伝達される、などというのはみなさんご存知の通りです。ここで取り上げるのはその後の排気の流れです。 爆発後の気体、すなわち排気ガスは大容量となって排気バルブをくぐり、エキゾーストパイプに流れていきます。このときの排気は、爆発後のため高圧になっています。 NA車の場合は、そのまま触媒に導かれます。ターボ車であれば、この後タービンを回す仕事をしてから触媒に導かれます。
触媒の目的は不完全燃焼したガスの酸化促進など専門的な話になるので、ここでは触れません。
ただし、音響的にみた場合、パイプを通ってきた排気は今までよりも広い部屋にでたわけで、ここで音響インピーダンスのミスマッチングという現象が起こります。この現象については後ほど説明いたしますが、ここでも消音器の作用があると覚えておいて下さい。この後、さらにパイプを通って消音器(いわゆるマフラーです)に入ります。
ガナドールマフラーの場合、サブマフラー付きやW出しなどのタイプもありますが、ここでは説明のため一つの消音器のみを考えます。
ここでは、先ほどの触媒のように消音器内は広くなっていますので、同様にインピーダンスのミスマッチングが発生します。 言い方を変えますと、インピーダンスのミスマッチングを積極的に発生させて、消音へ導いているわけです。
ここで、音響インピーダンスと音の伝達についてやさしく説明いたします。 いま、長いパイプがあったとします。片側よりヒソヒソ声でしゃべり、他方で誰かがそれを聞き取るとします。 また、もう一本同じ長さのパイプを用意します。ただしこちらには中間を半分ほど塞いでしまいます。これでも同様に片側よりヒソヒソ声でしゃべり、他方で誰かがそれを聞き取るとします。
さて、どちらが聞き取りやすいでしょうか?だいたい想像がつくと思います。
答えはパイプだけの方です。
音響学的にいいますと、先ほどから何回かでている音響インピーダンスのミスマッチという現象が発生するためです。音が伝わる空間にはインピーダンスというものが存在します。そして音の伝わる時にもっとも効率的なのは同一インピーダンス内においてです。 この例の塞がれたパイプにおいては、この壁の部分で音響インピーダンスのミスマッチングが発生しているのです。そのため、ヒソヒソ声はここで減衰され、聞き取りにくくなるのです。
インピーダンスのミスマッチングは、音の伝わる環境が変われば必ず発生します。
ここまでの話ですでにお解りと思いますが、消音器のようにパイプの径よりも大きな部屋に入ってもミスマッチングは発生します。車の消音器の場合、排気効率をなるべく妨げないようにするため、壁を設けるのでなく、広い部屋に入れてミスマッチングを発生させています。
ガナドールの消音器部分はできる限り排気抵抗をなくすため、排気の通過部分には障害物は全くありません。また、排気の流れの勢い(モーメント)を妨げないためにストレートで排気します。そのかわり、インピーダンスのミスマッチングを積極的に利用して排気音の低減を達成しております。
つまり、排気効率を高めたまま(排気抵抗は最小に押さえる)、消音効果を最大限に生かす設計がなされているわけです。
本当は、これらはガナドールマフラーの設計手法の一部にしかすぎません。
この技術のもとに、扱いやすいトルク特性、スムーズな加速感、そしてなにより心地良いサウンド、それらを得るためのノウハウ、これらの集大成がガナドールマフラーなのです。
今回は第一回目なので、押さえておいて欲しい基本的な説明に致しました。ガナドールの音についてのこだわりは、次回以降もお伝えしていきます。
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