常见的回压式排气升级套件一般分为两种:一种叫内回压式,即在尾鼓内部设置挡板或错开的管路,增加气流在鼓内的停留时间,为整段排气系统提供背压。另外一种叫外回压式,也就是本文要介绍的知识点了,这种回压方式的排气,坊间一般称为“孭樽排气管”,但其实它还有一个非常学术的名字,叫Helmholtz Resonator(亥姆霍兹谐振器/谐振腔)。除了排气系统外,不少汽车的进气系统、尤其是自然吸气车型、在风箱之后、节气门之前都很常见这个装置。但这里有个小小的时间问题,亥姆霍兹谐振器的诞生时间比内燃机汽车出现得早,那就更不说比出现改装排气那个二战后的玩意了。
图:要设计出一条原车用排气并非一件简单的事情,要考虑到排气静音性之余、还要保证其拥有充分的排气效率,最好还能在品牌旗下多台车型上通用。后市场升级排气更多的是属于个性化定制产品,制造商能根据用家的需求进行一定程度上的定制。
刚才说到两种回压方式的尾鼓,前者要比后者先出现,但内回压形式在实际应用中被发现一些问题,其中较为突出的就是内回压形式虽然能实现原厂般的宁静度,但因为鼓身内的气体停留时间过长,排除鼓体外所需的时间太长,导致了高转速时反而形成很大的排气阻力,解决办法只能加粗管径,但除了会导致整套排气的重量增加外,更要命就是管径太粗导致了的排气共振问题,后续的问题就是如何解决共振问题,真是“头痛医头脚痛医脚”,后来,便有排气厂商想到了一种名为 Helmholtz Resonator(亥姆霍兹)的谐振器,让尾鼓恢复使用直出形式,而且还能通过谐振器降低共振、增加排气背压,高转时的排气流速也不再受制,可谓是一举多得。
图:谐振器的主要作用是调整某些特定频段的噪音,让排气声浪不至于刺耳、聒噪。
亥姆霍兹谐振器的原理来自于亥姆霍兹共振,亥姆霍兹共振我们可以简单的将其理解为“风颤”,指的是一个空腔体重存在空气共振时的现象。举一个例子:行车过程中,只单独打开一扇车窗、其余保持关闭的情况下,车内便会迅速充满空气,然而因为从大气内吹进来的空气和车内的空气具有不同的气压,并且这些空气无法从其他地区流通,因此便会产生一股特定频率的震动。然而这股震动是我们人体所能感知到的,最为明显的便是耳膜会出现共振从而产生不适。
图:风颤现象可以在任何空腔体中产生,再举个最简单的例子便是水瓶:当我们在瓶口吹气进瓶身,便能听到一股呼啸声,这便是水瓶内部所产生的共鸣,大水瓶产生低音,小水瓶产生高音,而吹气速度则决定了共鸣声的大小。
图:然而在常见的排气尾鼓中,大多使用的是带有挡板和消音棉的设计,所以从消音效果上来讲会更好的,但同时也会因内部结构复杂导致排气塞车的情况。
那么基于风颤原理的亥姆霍兹谐振器又是怎么样工作的呢?并不复杂,当排气经过谐振器时,它们会因为谐振器内的负压吸入,经过谐振器“调音”的排气会重新回到排气管内并被排出,因此其又被资深车友们称为回压腔。当绝大部分排出的废气都经过“调音”后,便能覆盖掉那些特定频率的排气杂音。那么亥姆霍兹谐振器和那些一般的谐振器有何不同呢?一般来说亥姆霍兹谐振器更多的是通过侧挂的形式,安装在排气尾嘴前方,并不是像原装排气那般,谐振器直接安装在某一段的排气上。
要想通过亥姆霍兹谐振器来改变排气声浪的方法也很简单,只需通过改变连接谐振器的排气管道的直径或长度,以及亥姆霍兹谐振器罐体的直径即可。因为其相比起回压消音尾鼓有着更好的排气效率,同时还可以改善和降低排气分贝,所以在后市场升级排气中,亥姆霍兹谐振器才会受到广大资深车友们的喜爱。
但亥姆霍兹谐振器并非排气系统独有,实际上在发动机的进气系统中同样有亥姆霍兹谐振器的出现,进气系统中所出现的谐振器主要位于进气负压管上,位于节气门体前。用于进气负压管的谐振器主要有两种形式,一种是串联另一种则是侧支型。在某些车型的进气负压管上,咱们能看到有一个扁长状的腔体,这便是进气谐振器。
该谐振器的主要作用便是为了减少,进气门关闭后多余的空气被挤出,导致这部分的空气乱流在发动机气缸盖内乱窜,对发动机工作零部件产生一定程度的影响,而谐振器的出现则是能为这部分被挤压出去的空气乱流提供一个流通的空间,减少发动机气缸盖内的乱流。在起到进气消音的功能之余,还可以最大程度的提升发动机的工作效率。
总的来说,亥姆霍兹谐振器,无论是在原厂车还是在汽车后市场升级零部件上都会被广泛应用,并非是后市场升级部件独有的一种物理学设计。