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動力之心:引擎 Part 5

進氣是四行程引擎完整週期的第一步:新鮮的空氣自進氣系統被吸入,混合霧化的油氣,一同由進氣閥門進入引擎燃燒室中。待進氣閥門關閉之後,壓縮、點火爆炸!
可變氣門技術便是為了增加引擎最佳出力的轉速域,減少動力流失。

從引擎的設計角度來看,如何在各轉速域吸入最多的空氣量,便是引擎追求性能的重點,也是許多新技術的目標。正如上一次主題所提的氣門重疊,就是希望能吸入更多的空氣,以爆發更多的動力。然而針對特定情形所做的調校,往往無法顧及到全段轉速域。舉個例子,若針對高轉速域的進氣量作設定,而增加氣門重疊量,則可能會流失低轉速的扭力:同樣的氣門設定在低轉速時,反而會讓空氣自排氣門流失。此時,得有所取捨,得依照車輛最初的設計目標,設定引擎最佳的出力轉速區域。前面所提及的可變氣門技術便是為了增加引擎最佳出力的轉速域而來,以下,我將另外介紹針對進氣系統而來的技術,YAMAHA YCC-I。

由晶片所控制的進氣系統

YCC 便是指YAMAHA 新一代的晶片控制技術,透過全電子化的數位控制,影響動力輸出特性。而這裡所談到的是YCC-I,可變進氣歧管。在2007年式的R1 之上,YAMAHA 首度展現了YCC-I 技術。以動力數據來看,在12,500可輸出180匹馬力,可以說是完全高轉化的設定。由於高轉速出力,勢必犧牲了許多低轉的動力,但這麼高的轉速,對於一般道路騎乘而言,並非實用,許多騎士依然會使用到中、低轉速域。因此YAMAHA 便推出了可變進氣歧管,來增加低轉速域的動力。在低轉速時,氣體需要較高的慣性才能充飽燃燒室,因此進氣歧管會接合上、下兩段歧管,成為較長的管路,以增加氣體流動的慣性。在高轉運行時,引擎快速地進氣及排氣,相較之下,需要較短的進氣歧管,才能發揮更大的動力。此時YCC-I 的兩段歧管便會分離,使空氣能由開口處直接進入引擎內,增加進氣效率。

RAM-AIR 衝壓進氣

此外,值得一提的便是RAM-AIR 衝壓進氣技術,目前的仿賽車在設計進氣口、空氣箱及進氣歧管時,都會特別注意是否符合氣體流入的慣性。換句話說,當車輛高速行駛時,會有增加進氣量的效果,稱之為衝壓進氣。以前面所提到的2007年YZF-R1 而言,一般可以測出180匹馬力,但在衝壓進氣的推波助瀾之下,預計可以達到189匹馬力的強大輸出動力。

上方的兩條鋼索線所連結的位置為控制閥門的機構

排氣

若說進氣部分是竭盡所能吸的多,那排氣所擔負的任務,便是把燃燒過後的廢氣,盡可能排出燃燒室,或配合進氣,保留些許廢氣在燃燒室內。除此之外,排氣系統還肩負起控制排污的工作:以消音器逐步降壓,使排氣浪聲低於標準值;並使用觸媒轉化器,降低污染量。
在設計上,排氣管並非越粗大、越暢通,動力輸出就能提升。而是必須從流體力學下去考量,讀者可以想像排氣就如液體一般,藉由排氣管流至大氣中。若是管路太小,勢必會造成液體阻塞,使引擎效率降低。但若管路太粗,液體在管路中四處鑽流,也會造成渦流、反效果,引擎效率仍然無法提高。簡單地說,當引擎處於高轉速時,此時動力不斷輸出,排氣量也大增,便需要較為通暢的排氣環境。然而當引擎以低轉速運轉時,排氣量較小,則希望管路較小,增加排氣的連續性。讀者可以想像每次爆炸的排氣都像是小火車般,一車拉著一車,使引擎內燃燒後的廢氣可以完全排出。

排氣系統的可變技術

為了對應排氣系統在高轉速及低轉速域的不同需求,工程師便發展出許多可變系統。例如早期二行程仿賽車,排氣口便會設置可變閥門,HONDA 著名的RC VALVE 便是其中一例。利用簡單的閥門機構,在低轉時阻擋排氣口,使低轉扭力增加,當引擎轉速上昇之後,逐步開啟,使高轉馬力可以發揮。

在四行程引擎方面,YAMAHA 也推出了EXUP 系統,在排氣管設立閥門,控制排氣管在引擎各轉速域的回壓。在怠速時,EXUP 的閥門幾乎是全關的,在轉速提昇之後,閥門漸漸開啟,最後大約在九千轉之後(得視各車種調校),將閥門全開。

授權轉載自:Moto7

原文:動力之心:引擎 Part 5

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