產品介紹
新型主動式直通消音器簡介
1.摘要:
新型主動式直通消音器的設計理念乃是擷取傳統式阻尼消音器與傳統式直通消音器的優
點,摒棄其缺點,融合而成的. 傳統式阻尼消音器的優點是消音效果好,但是會降低引擎的輸
出馬力,而傳統式直通消音器則剛好相反,其消音效果差,但是不會降低引擎的輸出馬力. 而
本新型主動式直通消音器不但可以消音,更不會降低引擎的輸出馬力.而其設計原理會在下面敘述.
經證實,本新型主動式直通消音器:
1.可以消音:其消音原理乃是運用回授整流的原理進行消音.
2.不會降低引擎的輸出馬力:因其不會降低引擎的輸出馬力,故引擎的輸出馬力比傳統式
消音大.約可增加扭力輸出約10%.
3.減少油耗:因排氣阻力小,使得排氣更順暢,燃燒更完全,增加馬力輸出,減少油耗.平均可以
減少約7-10%
4.降低污染:因燃燒更完全,故排放廢氣污染減少.
5.反應時間加快:變小踩油門與引擎的馬力輸出互動加快.
6.煞車更靈敏:因引擎排氣順暢,會影響到煞車分邦的真空值,而增加煞車的靈敏度.
Keywords:
1.新型主動式直通消音器:指益昌公司所研發出的’超流主動式直通消音器’.
2.傳統式阻尼消音器:泛指目前各大車廠所採用的消音器,其設計原理與結構
大同小異.
1.前言:
如果一輛車沒有了消音器,則會變得更有力,但是其噪音往往是讓人無法忍受,此時,若將傳統
的消音器裝上,則噪音就變得小多了,但是,車子就變得較沒有力量.這就是為何有許多青少年
為了使摩托車更有力,而寧願忍受其因消音器移除所產生的噪音.但是,難道就沒有兩全其美
的辦法:即可以保留原有的輸出馬力又可以消音,有介於此,我們因此進行研發,經過無數次的
實驗與臨床測試,終於成功地研發出這新型主動式直通消音器.並獲得了美,日,中,台等四國專
利,我們衷心地希望:由於本專利產品的問世,可以向世人證明台灣也可以研發出令人刮目相看的產品.
2.結構分析:
傳統式阻尼消音器與新型主動式直通消音器的設計目的都是一致的,都是要將從引擎輸出的
振幅很大的壓力波轉換成振幅小並較為平緩之壓力波.兩者的不同乃是轉換的原理不同.前者
會消耗引擎部分的輸出馬力,後者則不會消耗引擎的輸出馬力.現在就兩者的結構進行簡單的
介紹與分析:
i) 傳統式阻尼消音器之結構示意圖:
依傳輸損失理論〈TL〉隔音牆與排出導管截面積比
率應為5/100以下效果較佳若為2/100以下更好但比
率愈小阻尼愈大因此傳統設計以10%左右再經多重間
隔迂迴才經由排氣孔輸出，如此方能降低噪音
.其內部為多重隔間,每個間室都有導管相通,最後才與外界相通.
.經過多重波形反射,逐步混合而成較為平緩之波形,如此而排
到外界,其噪音自然減少.
.多重隔間的設計在著重於消音,並未考慮到是否會影響到引擎
功能的表現.
.多重隔間的設計,雖然可以消音,但也增加排氣的阻力,排氣若
不順暢,無法反映及加速產生之排氣瞬間極大流量、此結構讓引 擎在各轉
速和及加 速間進氣難以和排氣作彼此的協調互動則燃燒不完全,因此而降低引擎的輸出馬力.
ii) 新型主動式直通消音器之結構示意圖:
. 新型主動式直通消音器乃利用,自我回授整流以相反180度作調節壓 力即擷
取部分的壓力波中和或干涉來源壓力波動作而成.亦即將部份的波峰去填補部
份的波谷,如此 整流成較為平緩之波形.. 如此的設計,不但可以消音,更沒有傳
統式阻尼消音器的種種缺點,實為一舉兩得之設計.
3. 作用機轉之分析:
關於新型主動式直通消音器的作用機轉,我們用兩方面來討論會較為清楚.就是引
擎輸出馬力方面與消音方面.
i) 引擎輸出馬力方面:
如果將原廠之傳統式阻尼消音器, 新型主動式直通消音器與直通管放到Schenck W230
馬力實驗機上進行測試,我們會發現新型主動式直通消音器的線性與直通管相當接近,
而傳統式阻尼消音器的表現就較差了.如此一來是說明了一項事實: 新型主動式直通消
音器其實並非會增加馬力輸出,而是可以保存引擎原有的輸出馬力,但是傳統式阻尼消
音器會降低引擎的功能,如此相較之下,就彰顯出:新型主動式直通消音器的表現就較為
之出色了. 以下為我們所做的實驗數據.
由以上各項實驗數據可以看出: 新型主動式直通消音器在扭力,輸出馬力與油耗方面,其線
性都與直通管相當接近,由此可知, 新型主動式直通消音器的主要功能是保留直通管原有的扭
力,輸出馬力與油耗的各種表現,並非會增加上述所訴之功能,只是傳統式阻尼消音器會降低引
擎的扭力,輸出馬力與油耗的各種表現,因此,相較之下, 新型主動式直通消音器的表現就更加出色了.
至於背壓,排氣污染方面, 新型主動式直通消音器是已針對引擎進氣口作調協因此主動式消音
器可以對引擎排氣作有效的壓力調節﹝以相當的低背壓作高效率的清音能力在各個轉速、檔
速，油門角度、的互動間作自動的壓力反饋﹞
2)消音方面:
至於新型主動式直通消音器是如何能達到消音的效果, 關於這方面,就比較複雜,我們將一一闡述明白.
噪音的產生應可概括分為三方面:1)引擎運轉所產生之噪音:不同的車廠所設計生產的引擎,其
產生的噪音不同. 2)聲頻分引擎噪音隨排氣傳道或幅射至排氣管道和壓力波衝擊排氣系統所
產生的共鳴聲,關於這方面,可以改善排氣管的材質或添加吸音材,以減少噪音的產生. 3)排氣壓
力波再排氣管中是有流速之流場在排氣口與大氣界面所產生的噪音,汽車消音器所降低的噪音
應以這方面的噪音為主.因此我們將在這方面陳述我們的意見.
我們認為,噪音的的產生乃是因排氣壓力波由排氣口輻射和衝擊至大氣界面所產生的,而噪音的
大小與排氣壓力波的振幅有關,蓋振幅波動愈大則噪音愈大,反之則愈小. 傳統式阻尼消音器乃是
利用多重隔間,進行波形多重反射,以阻力來降低波形的振幅,雖然達成了目的,但是其平均強度已
減弱,亦即過程中消耗了引擎輸出的馬力,關於這點,上述的實驗數據已可充分說明.
至於新型主動式直通消音器是如何能達到消音效果,我們將分成幾點說明:
引擎所排放的廢氣並非穩態的固定壓力,乃是一陣一陣的壓力波隨引擎各缸順序循環的動作而排
放接續而成,如此連貫而成振幅落差很大的壓力波,如果可以直接整流,亦即將部份震波波峰主動
擷取方式作180度反相中和或干涉,以來降低其振幅,但不改變平均強度,若能達到如此安排,則一個
理想的消音器應該可以誕生. ii)引擎所排放的壓力震波圖如下:
若能擷取部份的波峰去填補波谷,則整合而成的波形振幅會大幅減少,而達到消音的
效果,但此一步驟須經高度精密的測量與設計,否則,不但沒有降低振幅,反而因共振產
生波形融合,形成更大振幅之波形,其產生的噪音反而更大的了.而波形整合的地點在
於膨脹室,究竟是會產生波形共振或波形波峰填補波谷的作用,端賴膨脹室的空間設
計而訂,關於這點,我們已經獲得技術的突破,可以針對各種車型,將膨脹室設計成消音
室,而非共振室,關於這方面的技術已列為高度機密,但是,我們可以針對其設計原理作
一些描述:
iii)首先,我們來看波形整合會有什麼樣的結果
(反彈波擷取經延遲後與原有波形,相位差180度,但振幅較小)
(兩者融合而成的波形,其振幅減少很多)
但是,如果反彈波其相位差為360度,則兩者融合而成的波形將因共振原因而使
其波形振幅變的更大,反而增加噪音效果.
(因共振產生更大振幅的波形)
iv)以下為新型主動式直通消音器的結構示意圖:
我們將貼近排氣管壁的部份氣流引流至經過精密設計的消音室,其反彈波剛好與原波形
相位差為180度,兩波形融合整流而成振幅相當小的波形,達到消音的效果
4. 產品展望:
新型主動式直通消音器的設計乃是一高科技產品,為一經過精密計算而產生的結果,只要
有稍許的誤差,便會導致截然不同不同的結果,關於這一點,我們已經獲得突破性的發展,目前,
我們可以針對不同的引擎系統設計出其最適合的消音器,本專利產品已經獲得美國,日本,台灣
及中國大陸的專利,其設計原理可以適用於各種形式的車型,如客車,貨車,休旅車等等.
我們認為新型主動式直通消音器為一劃時代的產品,因每一輛車都有消音器,而新型主動
式直通消音器的設計可以增進其引擎的總體表現,其產品的潛力不可謂不大.
5.附註:
最後,我們附註在ARTC所作的Nissan Cefiro 2.0時速100公里的加速性能的改善報告,福特以及
大發汽車廠所作的初步測試報告,在此,我們必須感謝中興大學機械所盧昭輝教授的大力支持,
在他的實驗室下,我們得到了許多寶貴的測試資料,對於其功能的了解與日後產品研發改進都有
莫大的幫忙.我們期望,由於本產品的問世,可以減少我們對能源的消耗,改善因汽車引起的排氣污
染,改善我們的居住環境,為環保進一點心力.
