先說兩沖的吧,理想的排氣過程是排氣門打開,高壓廢氣在壓力作用下流出汽缸,不能依靠自身壓力流出的剩下的部分經(jīng)過掃氣過程排除,四沖的掃氣過程是通過位于下止點(diǎn)的活塞上行至上止點(diǎn),將廢氣排除;而兩沖的排氣過程比較特殊,掃氣過程是通過向充滿廢氣的汽缸頂部噴射等量的可燃?xì)鈱U氣排出,由于在掃氣過程中可燃?xì)馐桥c廢氣相混合的,所以排氣完成后汽缸中仍有一部分廢氣,而排氣管中則有可燃?xì)?,這樣會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降,油耗上升。
而在排氣管中串接一個(gè)膨脹室后,就可以改變這一切:當(dāng)排氣門打開,廢氣自汽缸中噴涌而出的的時(shí)候,頭段內(nèi)因廢氣的沖入而產(chǎn)生一個(gè)正壓的脈沖波,并以音速向尾段傳播,經(jīng)過頭段后,正壓的脈沖波進(jìn)入膨脹室,行進(jìn)到膨脹室的擴(kuò)張段的時(shí)候,正壓的脈沖波因傳導(dǎo)截面積突然加大而在擴(kuò)張段產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓脈沖波,然后經(jīng)過收縮段時(shí)再產(chǎn)生一個(gè)正壓脈沖波,這兩個(gè)脈沖波分別以擴(kuò)張段和收縮段為波源,沿管路向兩端傳播,其中向頭段傳播的部分行進(jìn)至排氣門時(shí)因失速(如果此時(shí)排氣門尚未關(guān)閉),先是負(fù)壓波將一部分汽缸內(nèi)的氣體吸入到排氣管內(nèi);接踵而至的正壓波再將排氣管內(nèi)的一部分氣體壓入汽缸,通過一吸一壓的過程將汽缸中的廢氣排凈,并把排氣管中的可燃?xì)怏w送回汽缸;其中:頭段的長度與補(bǔ)償轉(zhuǎn)速成反比,擴(kuò)張段、收縮段的斜率與脈沖波的幅度成正比,擴(kuò)張段、收縮段的長度與脈沖波的長度成正比,擴(kuò)張段、收縮段的間距與負(fù)、正脈沖波的間距成正比(間距越大,送回汽缸的可燃?xì)庠缴伲?,尾段均為直通結(jié)構(gòu),排氣阻率(與內(nèi)徑成反比)與平均排氣壓成正比。
再說四沖的,四沖的競賽型車為了取得最大的輸出功率,氣門的開閉時(shí)間均設(shè)計(jì)為“早開遲閉”,而且發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化程度越高,這個(gè)設(shè)計(jì)值就越大,以在峰值輸出時(shí)達(dá)到最好的進(jìn)排氣效果,但在中低速時(shí),由于氣門過早打開,過遲關(guān)閉,造成進(jìn)氣效率低,缸壓不足,使扭矩減低,化油器反噴,因此賽車的排氣尾段一般使用容性消音結(jié)構(gòu),它的內(nèi)部一般分為三個(gè)串聯(lián)的室,構(gòu)成兩個(gè)諧振器,在一定范圍內(nèi)構(gòu)成平滑的諧振,將一部分廢氣壓回汽缸,提高初始缸壓,從而改善扭矩輸出和經(jīng)濟(jì)性,但由于受到結(jié)構(gòu)的限制,對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償轉(zhuǎn)速越低,其排氣阻力越大,對(duì)最大輸出功率的削弱也越嚴(yán)重。
為了兼顧高低兩方面的輸出,80年代末期出現(xiàn)了“相位閥”的裝置,就是YZF-R1等的高性能賽車在排氣的前段與中段之間安裝的那個(gè)排氣控制器(當(dāng)然因?yàn)閷@脑蚋鱾€(gè)廠家對(duì)它的稱呼并不同),其作用就是在低速時(shí)提高排氣背壓,增加汽缸的初始缸壓,從而提高扭矩和經(jīng)濟(jì)性,在高速時(shí)相位閥完全打開,配合直通尾段(直通尾段是抗性的,非常適合高轉(zhuǎn))可以將發(fā)動(dòng)機(jī)的潛力完全發(fā)揮出來。
再說材質(zhì),低檔的鐵皮、不銹鋼就不說了,高檔的主要是用碳纖、鈦合金的,這兩種高科技材料的共同特點(diǎn)是強(qiáng)度非常高而本身很輕,很有利于降低重量;不同的就多了,一般GP新車落場(chǎng)開始搭配的就是彈纖的尾段,原因是要不斷的改,才能取得最佳效果,而碳纖非常容易加工成各種尺寸、各種形狀(沒見過誰家的F1殼子是鈦合金的吧?扯遠(yuǎn)了),不過碳纖維不耐高溫(確切的說是碳纖成品,它的黏合劑不耐高溫),尺寸一旦定下來,就改成鈦合金的了。鈦合金硬度高,加工很難,尺寸沒法改來改去的,但是耐高溫,而且導(dǎo)熱好,也就是消音好,更適合市售車。