動(dòng)力改裝探討之一 (進(jìn)排氣篇)

時(shí)間:2013-03-13 17:59來(lái)源:大西北網(wǎng)綜合 作者:秩名 點(diǎn)擊: 載入中...

低沉強(qiáng)勁的排氣聲浪,專業(yè)制造的排氣管前段、中段、尾段,外加一顆香茹頭,嗯…非常具有震撼力耶!真的嗎?跑一跑試試看,真的耶,好象比較有力,@#$%……。


  就進(jìn)排氣系統(tǒng)而言,許多人依然不了解自己的車到底改得好不好?而一昧地砸銀子改來(lái)改去,希望喜歡改裝的讀者們,能夠了解自己的愛車改裝后是否得到自己所預(yù)期的效果,不要改出一輛只有聲音奇怪,卻沒有實(shí)力的車,還背上一大堆的心理作用,認(rèn)為馬力提升不少。


  自汽車發(fā)展至今,人類從追求動(dòng)力的產(chǎn)生,研究至如何提高動(dòng)力,再研究如何達(dá)到最佳的熱效率(就一定量的汽油來(lái)說(shuō),能比以前換取更多的動(dòng)能),對(duì)于改裝車輛的性能來(lái)說(shuō),幾乎能改的全都改完了,對(duì)于排氣系統(tǒng)的了解及所牽涉的范圍,通常是比較被人重視及忽略的,一般人或許只知道如何讓引擎進(jìn)氣通暢,排氣無(wú)阻,但其中包含著一些令人耐人尋味的趣事,希望下面這一些內(nèi)容,能夠讓您產(chǎn)生閱讀的價(jià)值。


  進(jìn)排氣門的干涉


  干涉的意義是指兩種或多種相同性質(zhì)的事物相互干預(yù)而產(chǎn)生的變化。由于物質(zhì)具有波的性質(zhì),空氣波動(dòng)是以空氣疏密傳遞,就如彈簧般,拍打的頻率剛好的話,彈簧產(chǎn)生共振,只要出一點(diǎn)點(diǎn)力,便可維持現(xiàn)有的狀態(tài),空氣也是一樣,因?yàn)樗且粋€(gè)良好的彈性體。


  在這里討論排氣行程的時(shí)候,必須考慮到空氣的運(yùn)動(dòng),因此,容易把空氣的運(yùn)動(dòng)和波的現(xiàn)象給混淆,事實(shí)上,單獨(dú)討論波的運(yùn)動(dòng)是與空氣運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的,只是因?yàn)椴ǖ漠a(chǎn)生是空氣來(lái)回運(yùn)動(dòng)造成的,在排氣管中波的形成是排氣以脈沖所形成的,這里討論的不是波的性質(zhì),而是空氣運(yùn)動(dòng)的方式。


  進(jìn)排氣門干涉會(huì)影響進(jìn)排氣


  引擎于設(shè)計(jì)時(shí),為了使進(jìn)氣與排氣能夠充份完全,進(jìn)排氣門因牽涉進(jìn)排氣門開關(guān)所需的運(yùn)動(dòng)時(shí)間(進(jìn)排氣門由關(guān)閉狀態(tài)逐漸開啟至完全開啟狀態(tài))與氣體運(yùn)動(dòng)慣性對(duì)進(jìn)排氣效率的影響,在設(shè)計(jì)進(jìn)排氣門時(shí),都會(huì)在其于進(jìn)排氣行程即將開始之前,提早開啟,而于進(jìn)排氣行程結(jié)束之后,延遲關(guān)閉。由于進(jìn)氣行程之初,為了使進(jìn)氣行程開始之初能有較大的進(jìn)氣口徑,使進(jìn)氣效率更好,因此在進(jìn)排氣行程還未開始之初,進(jìn)氣門會(huì)提前開啟,而于進(jìn)氣行程結(jié)束時(shí),由于氣體慣性與汽缸內(nèi)部壓力還是低于大氣壓力,為了使進(jìn)氣更完全,進(jìn)氣門會(huì)延遲關(guān)閉,相反地,排氣門也是基于此會(huì)有早開晚關(guān)的現(xiàn)象。這種設(shè)計(jì)將產(chǎn)生氣門重疊(排氣行程要結(jié)束之前,進(jìn)氣門剛開始開啟;至進(jìn)氣行程剛開始進(jìn)行,排氣門正在關(guān)閉這段極短的時(shí)間)日本雜志稱為干涉,由于氣門重疊產(chǎn)生的進(jìn)排氣干涉,對(duì)引擎所造成的影響,便是筆者想表達(dá)給讀者知道知識(shí)。


  活塞在上死點(diǎn)與下死點(diǎn)的移動(dòng)速度最慢,而于行程中間速度最快,由于空氣的彈性,使得活塞在排氣行程對(duì)排氣加速,產(chǎn)生一脈沖,就如彈簧般,由于脈沖的移動(dòng)速率遠(yuǎn)大于排氣管排氣速率,使得排氣管中排氣端的氣體逐漸被壓縮形成反壓(情形就如壓縮一段彈簧般)。當(dāng)活塞移動(dòng)接進(jìn)上死點(diǎn)時(shí)的某個(gè)時(shí)刻,此時(shí)排氣管內(nèi)的壓力足以平衡此脈沖的推力時(shí),脈沖已準(zhǔn)備反射,由于接近上死點(diǎn),已無(wú)任何推力抵抗排氣管中壓力,此時(shí)進(jìn)氣門已準(zhǔn)備打開,將產(chǎn)生排氣影響進(jìn)氣的若干情形:


  1.假設(shè)活塞已開始下行進(jìn)氣,此時(shí)脈沖依然因慣性前進(jìn),而此時(shí)排氣管排氣端氣體壓力尚未建立到足以抵抗其前進(jìn),此時(shí)氣門重疊將導(dǎo)致混合氣隨著脈沖的移動(dòng)由排氣管帶出。


  2.假設(shè)活塞已開始下行進(jìn)氣,此時(shí)排氣管排氣端氣體壓力已將脈沖推回產(chǎn)生一反壓,那么氣門重疊將導(dǎo)致一部份的廢氣將伴隨著混合氣進(jìn)入引擎。


  3.假設(shè)活塞開始已開始下行進(jìn)氣,此時(shí)剛好脈沖與排氣管排氣端氣體壓力達(dá)到平衡,在此時(shí)往返;恰巧排氣門正要完全關(guān)閉的時(shí)侯,混合氣剛要出去便被推回來(lái)的時(shí)候,進(jìn)排氣完全,形成最佳狀態(tài)。


  因此,一般固定型狀的排氣管僅在某些等差的轉(zhuǎn)速下,例如2000~2400轉(zhuǎn)、6000~6400轉(zhuǎn)等情形下,才會(huì)有上述第三點(diǎn)的理想狀況,但是,通常產(chǎn)生第一次以后,就不知道第二次產(chǎn)生的時(shí)候是否是在引擎設(shè)定的最大轉(zhuǎn)速之內(nèi)。


  附注說(shuō)明的是,以上動(dòng)作皆在"眨眼間″完成,且排氣路徑干涉、排氣路徑造成的排氣冷卻、共鳴室的衰減及二次空氣噴射等所造成的一些影響暫不討論,僅就單一變因及性質(zhì)討論,以求更容易了解。


  影響排氣干涉的因素


  引擎轉(zhuǎn)速影響著脈沖的強(qiáng)度(就如聲音的大?。⒉粫?huì)因?yàn)橐孓D(zhuǎn)速轉(zhuǎn)得較快而使脈沖速率變得較快(鼓打得再大力,聲音傳送的速度依然是音速334m/sec)。而排氣管的容積大小牽涉到反射波波長(zhǎng),也就是說(shuō),容積大者,反射愈慢(如鋼琴節(jié)拍器、鐘擺,擺長(zhǎng)愈長(zhǎng),周期愈長(zhǎng)),反過(guò)來(lái)說(shuō),容積愈小者,反射愈快。因此,不討論排氣管其它問題,單就排氣管的容積就會(huì)影響到引擎的性能,相信大部份的讀者從未想過(guò)吧!當(dāng)然,反應(yīng)快的讀者立刻就會(huì)想到,改變排氣管的口徑或者長(zhǎng)度都可以控制。


  若我們使排氣管的容積變大,脈沖反射的時(shí)間需要較長(zhǎng)的時(shí)間,因此有利于低速時(shí)達(dá)到理想的排氣干涉,反過(guò)來(lái)說(shuō),容積愈小者,脈沖反射的時(shí)間需要較短的時(shí)間,高速時(shí)會(huì)有理想的排氣干涉。


  這種干涉的影響,在進(jìn)排氣門同時(shí)開啟的時(shí)間越長(zhǎng),其影響也隨之越鉅,因此,在四行程的引擎上,這種現(xiàn)象不會(huì)影響引擎性能到"夸張″的境界,可是在二行程引擎上,進(jìn)排氣口同時(shí)開啟的時(shí)間幾乎占據(jù)五分之一的引擎行程,且在二個(gè)行程就發(fā)生一次,干涉對(duì)于引擎的影響已到了不可忽視的地步,藉由以上的說(shuō)明,讀者應(yīng)能了解為什么二行程排氣管會(huì)有膨脹室(不是消音的那一節(jié)),會(huì)有所謂的加速管,而粗的(膨脹室大的)用于低速,細(xì)的(膨脹室小的)用于高速,便是基于上述原因。


  控制排氣干涉的方法


  控制排氣干涉的方法,若要分類的話,應(yīng)分為三種,固定式、機(jī)械控制與電子伺服等,前二者通常用于二行程機(jī)車上,后者除了在YAMAHA的機(jī)上看過(guò)以外,并沒有去注意是否在其它車上看過(guò)。一般來(lái)說(shuō),由于二行程引擎對(duì)此干涉現(xiàn)象影甚鉅,因此不用作精密控制,簡(jiǎn)單的機(jī)械控制所能得到的效果就非常好,而對(duì)于四行程,由于干涉的影響并沒有像二行程那樣重大,想要有一定的效果,可能就不是一般粗糙的機(jī)械控制能夠做到的,因此在四行程上,電子伺服是一良好的方式。


  1.固定式:一般來(lái)說(shuō),這種是屬于一種最不需要一些附屬設(shè)備控制的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu),由于排氣管容積無(wú)法改變,因此設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮到其理想的干涉作用區(qū)域(在引擎于多少轉(zhuǎn)速范圍產(chǎn)生理想的干涉作用),因此,這類排氣管可以說(shuō)是僅在某一轉(zhuǎn)速范圍提供理想的性能,由于制造成本較低,生產(chǎn)者僅需考慮設(shè)計(jì)成本。只要設(shè)計(jì)得宜,便能提供客戶良好的效果,因此,仿間的排氣管多半是屬于這一種,當(dāng)然,相信專業(yè)的套件便更是朝這目標(biāo)努力,如果你不是一個(gè)賽車手,你可能需要一支中速域提供良好性能的排氣管,通常這是原廠的考量(不要連觸媒所造成的阻礙也算進(jìn)去,這是為了其它理由才裝的設(shè)備,在此我們僅就排氣干涉討論),當(dāng)然,如果你是,不仿?lián)Q一個(gè)良好的套件,好好比試一番。


  2.機(jī)械控制:這一類型普遍用于一些強(qiáng)調(diào)性能的二行程機(jī)車上,在排氣口附近做一個(gè)小膨脹室,然后用一閥門控制排氣管與膨脹室之間的口徑,或是利用一小空間作一閥門,利用此一小空間與閥門開閉改變排氣路徑長(zhǎng)度,都是一種有效的方法,使得在低、中、高速狀態(tài)都可以得到不錯(cuò)的性能。目前尚未看過(guò)用在汽車上,不過(guò)二行程機(jī)車倒是使用得不少,像HONDA的ATEC,都是一種非常好的設(shè)計(jì),不知道汽車零配件業(yè)是否有人愿意做一個(gè)控制干涉且性能良好的機(jī)械伺服的排氣管。


  3.電子伺服:就二行程的引擎來(lái),由于進(jìn)排氣口開啟重疊的時(shí)間較長(zhǎng),因此受到排氣干涉的影響非常大。因此,只要普通的機(jī)械控制,效果就非常的好;但是,在四行程上,進(jìn)排氣口開啟重疊的時(shí)間不像二行程那般地長(zhǎng),機(jī)械控制所能獲得的效果有限,加上一些額外的變因,使情形更為復(fù)雜,因此,就如供油系統(tǒng)般,排氣干涉的控制也有設(shè)計(jì)使用子伺服,以達(dá)到不錯(cuò)的性能提升。在排氣管的一段設(shè)計(jì)一膨脹室,利用一電子機(jī)算機(jī)伺服控制閥門,再利用閥門控制排氣管口徑以校正排氣脈沖返回的時(shí)間,以達(dá)到良好的效果。

(責(zé)任編輯:鑫報(bào))
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