摩托车酷炫的外观造型下,集合了很多精妙绝伦的设计,发动机排气系统就是这些设计的亮点之一,因为不管是从性能、声音或是造型上,排气系统的贡献都是不可忽视的。特别是在现如今摩托车的可玩性越来越丰富之后,排气系统的设计越来越多样化,今天我们就一起聊一聊摩托车发动机可变排气系统的设计要点及其真相。
摩托车发动机排气系统包括排气管和消声器两部分,在其设计过程中,排气管和消声器不仅起到消声作用,还对发动机性能有直接影响。排气系统的任何变动,都会影响发动机的换气过程,从而影响发动机的动力特性。此外,摩托车的排气管和消声器不仅要有良好的性能表现,还需要兼顾整车空间结构和外观美感。
一、排气系统对发动机性能的影响
1、排气压力波的影响。发动机工作时排气系统有气体在流通且为不稳定的流动,会在管路中不停地产生气流波动。不同的排气管长度、直径对排气压力波的波长和幅值会有很大的影响,从而极大影响发动机不同转速下的发动机性能。通常发动机在追求高速或中低速性能时排气管道的长度、直径差别会比较大,所以改变排气管的长度和直径大小可以获得不同的发动机动力特性,例如,一个对低速扭矩需求较高的车型(拉力车、巡航车等),通常需设计管径较小、管长偏长的排气管;一个对高速功率需求较高的车型(仿赛等),通常需设计管径较大、管长偏短的排气管。
2、排气阻力的影响。排气系统的各个零部件内表面因工艺、结构等原因都存在弯折、凹凸等结构,容易产生局部阻力,尤其是消声器,直径变化比较大,而且消声腔内部结构复杂,既有管道回路,又有多孔管道与隔板,因此极易产生较大的流动阻力,较大的流动阻力影响排气的顺畅性,排气效果不好势必影响充气效率,性能就较难提升。
综上,排气系统不同的排气管长与管径设计,消声器不同的腔室容积及内部管路、隔板等设计,均可得到不同的发动机动力输出特性。
二、排气系统对发动机声音的影响
1、消声器从消音特性上的分类
从声音上考虑,按照其消音的工作原理来分主要有阻性消声器、抗性消声器及两者结合的阻抗性消声器,如图:
a-阻性消声器 b-抗性消声器
(1)阻性消声器是指借助装在管壁上的吸声材料(玻璃棉、钢棉)的吸声作用达到消声作用,这种消声器对中、高频噪声易取得较好的消声效果,对低频噪声的消声效果较差。
(2)抗性消声器主要利用控制声抗的大小来进行消声,通过在管道上连接截面积突变的管段或旁接共振腔,利用声阻抗的改变,使某些频率的声波在声阻抗突变的界面发生反射、干涉等现象,达到消声的目的。这类消声器构造简单、耐高温、耐腐蚀、具有良好的中、低频消声性能。但存在消声频带窄,对高频消声效果差等特点。抗性消声器一般分为:扩张型消声器、共振型消声器、干涉型消声器。
(3)阻抗性消声器综合了阻性消声器和抗性消声器的优点,消声频带宽。
2、抗性消声器的可变设计
阻性消声器主要是采用吸声材料,在结构上很难做到可变调整。抗性消声器可以通过改变结构,达到可变效果,抗性可变消声器的主要设计点就是其扩张室大小、共振腔大小、共振腔穿孔孔径、主管道直径、尾管大小、外形纵横比等。
(1)容积的选择:排气消声器扩张室容积越大,对脉冲气流的缓冲作用越大,消声的效果也越好。
(2)共振腔穿孔孔径的设计:孔径的大小会产生不一样的谐振频率,消音频率段就会有差异。
(3)主管道及尾管长度和直径的选择:小的主管道直径可降低排气噪声,而排气尾管又有有进一步消音的作用,细而长的尾管可获得好的消声效果,但过细会增大排气阻力,损失发动机功率,尾管直径一般需设计的比消声器前的排气管口略小。
(4)排气消声器外型纵横比的选择:消声器的纵横比较大,消声频带较宽,但消声量偏低。反之,在某些频带消声量大,但消声频带范围较窄。摩托车发动机的排气噪声一般都有较明显的噪声峰值,合理的纵横比设计,可有效地抑制某个频带的噪声,对消声有很大的作用。
综上,从可变的角度考虑,消声器腔室容积、布局设计、管路大小和长短的变化,均可改变发动机排气系统声音大小,某些布局设计还会改变声音频率,从而得到不同的声浪输出。
上面主要阐述了摩托车排气系统设计对发动机性能和声音的影响,想必大家已经清楚,排气系统的可变真相,其实就是通过某些控制阀或者采用不同的结构,实现调整排气系统的某些尺寸,来实现不同动力性能和声音表现,比如无极RR525就是采用这些形式来改变整车动力性能及声音表现的。那么从外观上考虑,很多摩友们,喜欢自己改装排气系统,在改装的时候可以结合本文介绍的内容,在兼顾声音和性能的同时,选择自己喜欢的排气系统造型,让自己的爱车动力随心所欲、声音优美悦耳、造型深得彼心。