ヘルツホルム管の原理で見るインマニ、エキマニの慣性過給と絞りの関係

瓶の口を吹くとボーッと鳴りますね。あの共鳴がヘルツホルム管。
パイプオルガンとか、管楽器なんかみんなそうです。固有周波数で共鳴します。
これを圧力で見ると、口（開放端）は低く、底側が高くなります。この高い圧力で混合気を押し込むのがインマニの慣性過給。だからファンネルの長さ変えると音の高さが変わるように、長ければ低く、短いと高くに効く回転数が変わるのです。

ところが、このインマニの中にスロットルがあるものがあります。キャブと連装スロットルです。前者は旧車に、後者はスポーツエンジンに少しだけ残ってます。
スロットル、全開なら影響ありませんが、流量を絞っている時には圧力が変化します。ということはそこで圧力波が反射されてしまいます。
まあ絞って出力下げているからいいんですが、この反射波は固定端反射なので、負圧を戻します。つまり吸気バルブからスロットルまでの距離で共鳴する回転数ではスロットル位置や負圧で決まる混合気量よりちょっと少ないんです。
＃αＮ制御の圧力補正マップで補正してあげればいいやつです。

また、スロットルより上流でもファンネル端とスロットルで共鳴しうるので、それが圧力波になって吸気バルブから飛び込む回転数があります。
ただ、この２つは大気圧をスロットルで絞って分割される上、反射で半減されるので、あんまり効きません。まあ、モデル化して制御するようなものだとちゃんとできるのでしょうけど。

そんなキャブ車、や連スロでも、大気圧まで開けてしまえばファンネルでの慣性過給が効きます。まあ最大１割程度ですけど。
全開じゃなくて大気圧なのが、ミソです、アクセル開けても加速力が増えなくなったところから上。そこを伸ばしたいのですからファンネル調整とか可変化は効果が体感できる。踏まなくても加速するのは良くないですから。
逆に、アイドリングのような踏んでない領域はどうしようもない。

シングルスロットルだと、インマニ内の枝の長さで慣性過給バンドが決まってます。メーカーならそこに合わせて制御チューニングしています。
また、こちらの場合はアイドリングや発進に使う１０００とか１５００に合わせることもできますからオートマや一般車にはいいでしょう。運転ラクチンです。

連スロはアクセルオンオフのレスポンスがとても良いところがスポーツっぽいです。強めに踏めば踏んだ瞬間に後ろから叩いたようにトルクが出ます。その衝撃のような出力をつかって、LSDの中のカムを叩いてフリクションディスクを食わせて駆動輪を直結させてコーナーワークに使う。そんなイメージの使い方です。

さて、吸気とインマニではそうですが、排気とエキマニでも同じことが起こっています。排気は高温で高圧で高速で、エキマニのブランチは長めですので、枝で跳ね返ってきた低い圧力波が排気の助けなることもあるでしょう。
どちらかというと排気の場合はガス流動で説明されることが多く、それは集合位置の隣の排気の流れが引っ張ってくれて良く抜けるというものです。まあそれもあるでしょうし、吸気でも共鳴過給ということで使っているエンジンもあります。

エキマニから集合して１本になった排気ですが、マフラーで消音されます。ここで圧力波が大きく減衰されるので、マフラーで口からの反射波がエンジンに影響することは少なさそうです。ここでも排気管を高速で抜けてくるガス流動が続くがガスを引っ張り出す。という説明になるのではないかと。
以前このタイコの前に消音バルブを付けていたことがありました。まあ必要ないほど静かだったので外してしまいましたがこの絞りがあると全開にしても排気音がクリアでなくなる点が大きなデメリットに感じました。
エンジン出力性能的にはほとんど変わらないのですけど、共鳴管として考えるとそこのにちょっとした障害物があるだけでだいぶ変わるのでしょう。

マフラー出口の外は大気圧ですが、標高が上がると大気圧が下がります。
排気的には抜けやすくなるのでパワーは上がる方向なのですが、如何せん吸気も入りにくくなり、そっちの影響の方が大きいのでパワーダウンします。
ところがターボエンジンだと立ち上がりではタービンが良く回りブーストが上がるためパワーダウンを感じにくくなります。最大出力は当然下がりますけど感じにくい。まあ、ターボってもともと薄い空気をなんとかするための装置なのでそうなりますけど。どう体感するかはいろいろ。錯覚のようなこともあったりして面白いですね。