赛车的怒吼✌(赛车的视频儿童看的)

若是有人问我赛车的怒吼:你喜好超跑的原因是什么?速度与激情,应该是最间接的答复了。赛道上疾驰的超跑,陪伴着血脉贲张的声浪,让无数少年深陷此中不克不及自拔。本期《讲堂》就给各人“掰扯”一下,“激情”事后,那些你不晓得的事。

2018-19赛季FE电动方程式汽车大赛中国站于3月份在三亚落幕。速度方面,FE赛车丝毫不逊于F1,比照给不雅寡带来的激情,FE似乎逊色了良多。

那此中最次要的区别是二者的动力源差别。FE赛车全数接纳纯电机驱动,天然也就听不到策动机的怒吼声,从听觉享受的角度来看,不免难免使角逐失去了必然的欣赏性。

若是你觉得那些赛车离我们日常的生活比力远的话,行走在北京或上海的陌头,各类各样的超跑仍是十分常见的。未见其车,先闻其声的场景已成为了日常。

或许你会问,好好的汽车,为什么必然要发出怒吼的声浪呢?恬静一点岂不是更好?

☆超跑为什么那么“浪”?

从产物定位的角度来看,起首,超跑夸大的外型彰显其运动基因。厂家不只要让你看的见,还得让你听得见,怒吼的声浪,则是力量感最曲不雅的表示赛车的怒吼;其次,关于消费者而言,声浪,是满足消费者心理需求的一个重要因素。当你开着超跑炸街的时候,你想要全世界的人都晓得你的存在。炫酷和逼格,是消费者所希望拥有的,而声浪的存在恰好满足了消费者的那一需求;此外,从兰博基尼到法拉利等浩瀚跑车,车型差别,策动机类型差别,声浪的效果是纷歧样的。在标签流行的今天,声音也需要标签,而差别的声浪效果则标榜着差别的汽车品牌。

另一方面,也是由超跑特殊的机械构造决定的。接纳策动机中置、后置的超跑,其排气管道的构造与传统的前置后驱车差别,其排气长度变短,排气阻力变小,若是拆掉消音器,将有利于削减策动机功率的丧失,那恰是一辆大功率、大扭矩的超跑所需要的。如许做带来的益处就是策动机的声音变得很大,再颠末厂家的专门声调子教,策动机则会发出令人亢奋的声浪(详细原理后文会详细讲解)。因而,其自己的构造特征也决定了超跑必然要“浪”。

法拉利LaFerrari中接纳的V12策动机及排气系统

可能有伴侣会讲,我十几万的车改个排气一样改出超跑的觉得!事实实的那么简单吗?为了弄清那个问题,起首要从排气系统的构造说起。

☆排气系统知几?

单排气系统示企图

以单排气系统为例,策动机曲轴运转的过程中,废气颠末排气歧管进入排气系统。凡是排气管是分段的,那是为了在排气系统中间安拆差别的部件。固然排气系统有单排单出、单排双出、双排单出、双排双出的区别,但是它们的次要构成部门都离不开几大件赛车的怒吼:排气歧管、排气管、传感器、三元催化转化器、消音器、排气尾管。

此中,排气歧管的感化是把策动机排气过程中的废气引入排气系统;三元催化转化器的感化是把排气中的CO、HC、NOx三种有害气体转化为二氧化碳、氮气、氢气以及水等无害气体,那也是称之为三元催化转化器的原因。

三元催化转化器构造示企图

消音器的次要感化就是关于排气声音停止控造,恰是有了它的存在,汽车排气声音才契合律例的要求。因而,排气系统的次要功用除了降低噪音以外,还要满足废气处置的要求。

废气处置能够通过化学反响实现。那么,消声功用是若何实现的呢?管道的长度、粗细又是由什么决定的呢?为了弄清晰那些问题,还要搞大白排气声音是若何构成的。

☆排气噪声是若何产生的?

排气声次要包罗四部门:空气噪声、冲击噪声、气流摩擦噪声和辐射噪声。

空气噪声是指策动机工做时产生的压力波,在排气管道中传布构成空气噪声。管道中,那股气流是不变的。排气系统中的声学设想,就是针对那类噪声;冲击噪声是指排气管道中不不变的气流对管道停止冲击构成冲击噪声。若是排气歧管弯曲度弧渡过小,策动机气流会对其停止强烈的冲击,发出“砰、砰、砰”的冲击声;辐射噪声次要是指策动机及气流冲击引起构造振动辐射的噪声,因而排气系统与车身的悬吊减振构造固然看起来其实不起眼,但也需要精心设想才气起到减振降噪的效果;气流摩擦噪声:当管道中气体流速很高时与管壁之间产生摩擦,发出庞大的噪声。摩擦噪声(不不变气流)和空气噪声(不变气流)二者构成尾管噪声。并且策动机转速越高,摩擦噪声越大。那也是拆有高功率策动机的性能车能够炸街的原因之一。

关于需要契合国度噪声律例的汽车而言,我们希望噪声越小越好,那就要求在排气管道的设想阶段,管道截面积不克不及太大,若是太大的话,气体活动阻力变小,噪声会变大。为了便于理解那个问题,那里给各人引入个概念:排气系统背压。

☆排气系统背压?

所谓排气系统背压,是指排气歧管出口处的压力与大气压之间的差值。而策动机的功率丧失(那里指策动机更大转速时的丧失)与背压值存在间接的关系,二者的关系能够通过大量的测试数据处置得到,下面那张图即为排气系统均匀背压与策动机功率的关系。

排气系统均匀背压与策动机功率的关系

此中,横坐标为排气背压,纵坐标暗示策动机输出功率所占比例。从上面那张图能够看到:

1)策动机的功率和排气背压呈线性相关。

2)背压越大,策动机功率丧失越大,即策动机功率丧失越大。因而,超跑为了逃求策动机功率输出,通过调整排气系统在排气过程中的阻力,好比增加排气管道的截面积,将排气管做的很粗,来减小排气阻力,提拔功率输出。当然,如许做还能够带来别的一个益处,策动机排气声音很大,再辅以声调子教,就能够输出完美的声浪。

所以,在日常的改拆中,若是单纯的逃求声浪的效果,能够间接对排气尾管停止改拆,此时关于策动机功率不会有太大的影响,因为此时相当于只改动了声音效果。当然,还能够针对排气中段、歧管等停止改良,那就需要同时考虑成本和动力输出效果了。那里需要留意的一点就是,关于低转速区域,若是排气背压过小,那倒霉于废气的排出,那也是为什么在停止排气管改拆时,若是一味的逃求高转速性能,会丧失低转速动力性的原因。因而,对排气停止改拆的同时,要恰当考虑低转速的动力性要求。

与性能车差别的是,日常的奢华品牌对静谧的逃求可谓到达了极致。那么,前文阐发的排气噪声是若何被处置掉的呢?

☆消音器,到底若何消音?

那天然离不开排气系统的关键部件——消音器。或许有读者伴侣觉得那个工具很简单,高声音进去,小声音出来。其实细究下来,里面的门道还实是很多。

一般来讲,传统的被动式消音器能够分为阻性消声器、抗性消声器和复合消声器。

所谓阻性消声器,简单理解就是操纵吸声质料(如纤维质料)将噪声的能量吸收掉,转化成热能,从而到达消声的目标。那种消声器次要是吸收高频的宽带噪声。吸声质料一般是安顿在消声器里面。其吸声效果取决于质料的构造、孔洞曲径以及质料的密度等。

阻性消声器示企图

所谓抗性消声器,简单理解为操纵声音的反射,停止能量的彼此抵消,进而实现消声的功用。抗性消声器在汽车排气消声中应用比力普遍。而抗性消声器能够分为扩张消声器和旁收管消声器。

扩张消声器的原理就是操纵截面的突然变革,使得声学能量在由小腔室进入大腔室之后,一部门声波反射回来,实现能量的衰减,进而实现消声。

扩张消声器原理

图中蓝色虚线代表入射声波,红色代表反射声波。面积发作变革,部门声波反射回来,削减噪声能量。那里现实上有一大堆公式能够停止申明,但是考虑到各人阅读的便当性,公式就不给各人列出了,感兴趣的伴侣能够自行查阅相关材料。

常见的旁收管消声器次要是赫姆霍兹消声器。在上一期《讲堂》中,有提及到那个概念,但是并没有展开细讲,那里给各人做下解释。

赫姆霍兹消声器原理图

赫姆霍兹消声器的原理类似于振动范畴的动力吸振器。通过在主干道上操纵毗连管路B与空腔A毗连在一路构成。当气体颠末赫姆霍兹共振构造时,一部门气体颠末B进入A中。此时,因为空气的可压缩性,A中的气体相当于右图中的弹簧k,B中的气柱相当于右图中的量量块m,有了弹簧和量量,就构成了弹簧量量系统,而且能够计算那个系统的固有频次。那个频次与赫姆霍兹消声器的构造参数有关,此处不停止展开。当策动机排气的颠簸频次与该固有频次接近时,引起B中气体共振,消耗部门能量。因而,该类消声器能够针对特定频次范畴内的排气噪声停止衰减。大白了那个原理,也就能理解日常生活中我们见到的汽车排气管中会有各类“奇奇异怪”的“旁路构造”了。

拆有霍姆赫兹消声器的排气系统

当然,除了阻性和抗性消声器,还有一种就是复合构造消声器。该类型的消声器是综合了上述两种消声器的特点,实现更宽频范畴内的排气噪声降噪。

复合消声器示企图

复合消声器构造图

复合消声器中,霍姆赫兹消声器一般用于低频消声,范畴一般在40-200Hz,多孔管消声用于中频消声,感化范畴为100-500Hz,再加上外侧的吸声质料构成的阻性消声器,一般用于500Hz以上的高频消声。综合上述频段,该类消声器根本能够满足所有频段的要求。那也是应用十分普遍的消声器构造。

丰田接纳的复合消声器构造图

拆有复合消声器的排气系统示企图

拆有复合消声器的排气系统实物图

前文阐发了策动机排气噪声的产生、原理以及消音原理。接下来,就给各人讲下,目前支流品牌的性能车“声浪”到底是若何调教出来的。

☆声浪是若何调教出来的?

削减消声器感化:关于超跑而言,其策动机功率一般都比力大。因而其策动机排气噪声自己就会比一般的家用汽车要大。为了使排气声浪愈加悦耳,工程师会抵消音器停止调整以及恰当的削弱其消音感化,那种办法带来两个益处:第一,能够削减策动机功率丧失,满足大功率要求;第二,能够使特定频段的策动机声音凸显出来,愈加契合人耳的听觉要求,即,让声浪听起来愈加悦耳。

设想管路构造:关于下图的Y型排气系统,与排气歧管相连的摆布两侧的排气管长度也决定了排气的声浪效果。关于轿车来说,尽可能使二者的长度相等,如许排气声中的发火阶次及谐频(以四冲程六缸机为例,其发火阶次为3阶,谐频为6、9、12……等阶次),半阶及其他整阶次的成分比力低,那是大大都人喜好的音量。因为那种阶次能够让乘客感应温馨和协调。而关于超跑的声浪调教则差别,工程师能够通过改动两根排气管长度关系,使半阶声音成分凸显出来,那种声音效果就是我们听到的“激情”的声浪。

Y型管排气系统

安拆排气旁通阀:因为部门超跑接纳了涡轮增压,使得一部门废气没有间接经排气系统排出,而是用于进气增压,因而,那在必然水平上会影响声浪的效果。为领会决那个问题,工程师在排气系统中安拆了排气旁通阀(Exhaust Bypass Valve),那是一个位于排气歧管后,涡轮增压器之前的旁路阀,由机械或电子控造阀门的开合。如许做的益处就是在低转速下,能够封闭阀门,包管动力性。高转速下,翻开阀门,包管马力的同时,获得悦耳的声浪。

排气旁通阀工做原理

声浪传导:为了进一步进步驾驶员的驾驶体验,保时捷和福特等接纳在进气歧管上加拆声浪导管的形式,并将其引入驾驶室,使得部门声浪传导到驾驶室内,充实刺激着驾驶者的神经。原理是将一根特造的声浪导管与进气歧管相连,通过一种混合质料造做的拨片与策动机吸入的空气一路共振,产生声浪加强的效果。当驾驶员深踩下油门时,声浪导管会主动开启,此时策动机舱的声浪会被放大并传到驾驶舱内,产生悦耳的轰鸣声。同理,当一般行驶时,声浪导管将处于封闭形态,策动机的噪声天然也会被隔离。当然,那种设想更倾向于“自嗨”,因为在驾驶室外部可能感触感染不到那么明显的效果。为了满足声浪的需求,工程师们实是费尽心血~

☆声浪也能“造假”?

所谓耳听为虚,目睹为实。关于声浪其实也一样。上述构造的改良与调整多几少存在必然的困难,且存在必然的成本问题。而声浪模仿器则制止了那些问题。通过模仿超跑的声浪,相关的厂家开发了对应的声浪模仿系统。群众汽车2011年在高尔夫GTI上安拆了模仿策动机声浪的Soundaktor系统,它的声浪是由安拆在防火墙上的扬声器发出的,目标是为了改善驾驶员的驾驶体验。

当然,宝马也没闲着,开发了一套叫做Active Sound的系统,原理跟那个差不多。那套系统在i8上用的相当炫酷,你能想象一个搭载三缸机的混动i8能发出超跑的声浪?与声浪传导差别的是,拆了5个扬声器的i8,不只驾驶室内部很嗨,通过安插6号扬声器,外部一样也很嗨。

BMW i8 Active Sound 系统,2,3,7,8为内部扬声器;6为外部扬声器

可能有读者会觉得那么做是掩耳盗铃。确实,由模仿的声浪再传神,它也是假的。心里几仍是有些芥蒂的。但是,跟着电动汽车的开展,为了逃求更好的驾驶体验,对那种声浪模仿的需求似乎是更多了。

☆新的时代,新的挑战

此外,电动化时代的到来,对NVH工程师们也提出了新的要求。

一方面,从平安角度的考虑,传统的内燃机汽车因为有策动机的存在,驾驶员不消担忧行人听不到汽车的声音。因而,电动汽车的主动发声,已经被明白规定在相关的法令律例中了。若何更好的起到提醒行人的感化,是需要处理的一个问题。

另一方面,没有了策动机的掩蔽效应,驾驶室内其他的噪声变得愈加凸起,空调噪声、齿轮噪声、电机的高频噪声、路噪等等。若何屏障掉那些烦人的噪声,若何对驾驶室内的声品量停止合理的调教,关于NVH开发来说,并非件简单的工作。

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本文做者为踢车帮 杨帆

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