レーシングカーが走行中、マフラー付近から「パーン、パーン」という爆発音や、排気管出口から火炎が出るような現象を”アフターファイヤー”と呼びます。なぜこのアフターファイヤーは起きるのでしょうか?また、なぜ市販のクルマでは起こらないのでしょう?文・わんわんエンジニア

アフターファイヤー発生のメカニズム
アフターファイヤー

アフターファイヤーは、次のメカニズムで発生します。

①運転中にエンジンが、何らかの原因によって不完全燃焼を起こし、シリンダーから未燃ガスを排出
②排出された未燃ガスが排気管の中に一時的に滞留
③滞留した未燃ガスが、次のエンジン行程で排出された高温の排気ガスや排気管内のホットスポットで着火
④排気管内で着火した未燃ガスは、激しく燃焼して爆発音を発生。場合によっては、排気管出口から火炎となって噴出

アフターファイヤーが発生する理由とは?
アフターファイヤー

エンジンを正常に運転するためには、シリンダーに吸入する空気と投入する燃料の重量混合比を、可燃混合比の範囲に収める必要があります。不完全燃焼は、可燃混合比の範囲から外れたことで起きています。

具体的には、混合気が濃すぎる(燃料が多すぎ)、または混合気が薄すぎる(燃料が少なすぎ)場合に起こります。また、点火時期が通常よりも大きく遅れてしまった場合にも、燃焼が終わり切らずに不完全燃焼となります。

燃料は、炭化水素(HC)の混合物であり、不完全燃焼すると、燃え切らなかったHCやCOなど(総称して未燃ガスと呼ぶ)は、シリンダーから排気管へ排出されます。この未燃ガスは、非常に燃えやすいため、高温の排気ガスや排気管の中のホットスポットで着火し、アフターファイヤーが発生するのです。

レーシングカーでよく見かけるアフターファイヤー
アフターファイヤー

レーシングカーは、コーナー手前で減速する際、その後のレスポンスを良くするために、燃料カット(燃料の供給を止める)をせずに、ある程度燃料をシリンダーの中に噴射しています。

この減速時に供給された燃料が不完全燃焼を起こすことで、未燃ガスとなって排気管に排出され、火炎を伴ったアフターファイヤーが起こるのです。

市販車では起こらない理由とは?
日産 GT-R

エンジンの電子制御燃料噴射システムは、各種センサーの情報を使って、適正な燃料量を噴射するようにECUで制御しています。

もし、エンジンでの燃焼に異常があった場合、自己診断機能(OBD:On-board diagnostics)によって、異常をドライバーに警告するようになっています。同時に異常値を検知したECUは、燃料排出量を抑制し、不完全燃焼や、未燃ガスが排気管へ排出されないようコントロールします。

よって現在の市販車では、アフターファイヤーは通常起こりません。

ちなみに、かつてのキャブレター方式は、メカニカルな燃料供給システムなので、何らかの原因で燃料量の異常供給が起こった場合、アフターフャイヤーが発生することがありました。

コース上で響きわたるエンジン音や排気音、アフターファイヤーの爆発音などは、モータースポーツの醍醐味のひとつです。発生メカニズムが分かったうえでレースを見れば、その楽しみ方も変わってくるかもしれませんね。

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文・わんわんエンジニア
某自動車メーカーで30年以上、エンジンの研究開発に携わってきた経験を持ち、古いエンジンはもちろん最新の技術までをやさしく解説することをモットーに執筆中。EVや燃料電池が普及する一方で、ガソリンエンジンの熱効率はどこまで上げられるのか、まだまだ頑張れるはず、と考えて日々精進しています。夢は、好きなクルマで、大好きなワンコと一緒に、日本中の世界遺産を見て回ること。

アフターファイヤーはなぜ起きるのか?