2ストマフラー（チャンバー）のしくみ

質問

２ストのマフラーは大きく分けるとエンジン側から
エキパイ、ダイバージェットコーン、ストレート部、コンバージェットコーン、テール、サイレンサー
となっていると思いますが、各部の長さや角度とエンジン出力特性の関係を詳しく教えてください。
(1)高回転型になる特徴、(2)パワーバンドが広くなる特徴を、できればそれぞれ影響度が大きい順にお願いします。
ワンオフ製作を考えていて、デザインと性能のバランスを考えたいのです。もちろんバイク屋さんとも相談しますが自分でも納得し分かった上で相談したいし、任せっきりにしたくないので詳しい方よろしくお願いします。

回答No.1

inu2 · ベストアンサー

まず先にいっておきます
１と２の両立するようなチャンバーは作れません
よく言う「台形パワー」は馬力規制のために最高出力を電気的にカットした後のメーカーの苦し紛れの言い訳です

簡単な計算方法
L＝ExT×42545/rpm
L=チャンバー長さ。
シリンダ排気ポート端面からコンバージェントコーンのテーパー中間までの長さ。

ExT=ピストン上死点から、排気ポートが開き始める所のクランク角度、さらにそのクランク角度に90を足した値 。

rpm=エンジン最高出力回転数

この長さを基準に、ダイバージェントコーン、ストレート、コンバージェントコーンの
長さ、太さを好みの寸法を決める

太さ、テーパー角度、長さでパワー特性がほぼ決まる
エンジン回転数が変化あったとしても、チャンバーの形は一定ですので、どのような特性を持たせるかが重要な部分です。
たとえ、パワー重視にしたとしても、パワーバンドが極端に狭くてトルク感の無いものになってしまい、結果として実用性がありません

エキパイを長く、チャンバー容積(つまりは太さ)が大きければ大きいほどトルク型（長くて太い）パワーバンドも広くなるがピークパワーは稼げない。
エキパイを短く、チャンバー容積が小さければ小さいほど高回転パワー型になります（短くて細い）ピークパワーは稼げるがパワーバンドが狭くなる

エキパイの長さ
燃焼ガスを吸い出すタイミングを決めます
長くなればなるほど吸い出すタイミングが遅くなり低回転に有利。
短いと高回転でその効果を発揮しますが低回転ではスカスカになる

ダイバージェントコーンのテーパー
テーパー(広がり方)が急になればなるほど負圧波の吸力も強くなるが、急すぎると流速が落ちて意味無し

ダイバージェントコーンの長さ
長いと負圧波が長くなり、燃焼ガス吸い出す時間を長くできる、短いと逆。

ストレートの長さ
吹き抜けてきた新気を押し戻すタイミングを決める、エキパイとは逆
長くなればタイミングが遅れて低回転向き、逆に短いと低回転では不利だが、高回転でその効果を発揮します。

コンバージェントコーンの長さ
長いと撥ね返る衝撃波を長くでき、吹き抜けた新気を戻す時間も長くでる。短いと逆

コンバージェントコーンのテーパー
テーパーが急だと撥ね返る衝撃波も強くなり、押し戻す力が強くなる。

テールパイプ
極端に長くしたり細くしたりするとコンバージェントコーンの一部分のような感じになり、影響でてきます

サイレンサー
サイレンサーの吹き抜け具合でも影響が出てきます
グラスウール巻いたストレートのほうが何も考えずに手っ取り早いでしょう
長さの影響は極々小さな影響しか出ないため、あまり考えなくて良いと思います
デザイン重視で良いと思います

本当は、ピストン直径や燃焼温度、チャンバーを通過する時の排気温度を測定して流速を求めて寸法を出すんですが、はっきりいってメンドウですのでここでは解説しません、ってか私もそこまで詳しくありません。
ちまちま計算するよりもノーマルをお手本に寸法を割り出すのが近道かと思います、又は既製品のチャンバーを買ってきて、寸法測るとかなり参考になります
ノーマルってのは非常に良く出来ていて、低回転から高回転、燃費等の一番つりあったところで寸法を出しています

本格的なレース用のチャンバーを見ると分かりやすいのですが、短くて細いものが多く見受けられます
排気量にもよりますが小排気量(50cc等)のものは、スイングアームの下あたりにサイレンサーがきてたりするくらい短いです

チャンバーばかりに目がいきやすいですが、意外とエキパイの滑からさも重要です
急に曲がる部分ですので、大きめにカットした板を溶接すると、カクカクと曲がってしまいます
それって性能に大きく影響するんです
出来れば細かく何段階にも分けて出来るだけ滑らかな曲線を描くようにしてください
又、チャンバー～サイレンサーまでは出来るだけまっすぐに作ってください
車体のレイアウト上無理な場合もありますが、できる限り頑張ってください

ちなみに、***ジェットコーン と言う方が非常に多いんですが、正式には、***ジェントコーン です

お礼

こんなにバシッとした回答をいただけるとは思いませんでした。ありがとうございます！！
部分ごとの解説もわかりやすく、大変勉強になりました。
方向としては低回転重視で考えています。エキパイのデザインは気にしてましたが、やはり影響大なんですね。
***ジェントコーン 知りませんでした。間違った言葉が広まったんでしょうね。
詳しい説明とアドバイスに深謝いたします。

回答No.2

scene1yz

私は詳しい知識は持ってませんが、以前乗っていたバイクでの経験談です。
以前乗っていたバイクにパワー不足を感じてヌケのよい社外品チャンバーをつけましたが、あまりにピーキーなエンジン特性にガッカリしてしまいました。パワーバンドが5500～9000rpmくらいだったのが10000～12000rpmで、このパワーバンドでは暴力的な加速を味わわせてくれますが、実際にはマシンが暴れるしパワーバンドをキープできずかえって速くない状況でした。
でもその後、知人よりキャブの口径ＵＰを提案され試したところ、キャブセッティングにはだいぶ手間取りましたが、中速からモリモリとトルクフルな加速で物凄く乗りやすいバイクになりました。
※燃費は悪かったです。
・・・ということでチャンバーだけでエンジン特性が決まるわけではありません。キャブレターや吸排気ポート形状などトータルで仕上げなければ良いバイクにはなりませんよ！
もっとも私の乗っていたフルチューンバイクは振動が増えたためか、ネジ類が緩みやすかったのと、ナンバープレートに縦横無尽にヒビがはいってしまい、後々のメンテに大変苦労しました。
現在の私の考え方は逆輸入車を含め最高のバイクを買って、そのバイクを最良の状態にキープしてあげるのが一番良いのではないかと思っています。
質問の趣旨から外れてしまいましたが参考意見ということでご容赦下さい。

お礼

回答ありがとうございます。
確かにトータルバランスが大事ですよね。
もちろんキャブセッティングします。
いいコンディションを維持して楽しみます。