TC的編輯視角│時速350公里下的排氣細節!為什麼MotoGP賽車有兩支排氣管?

TC的編輯視角│時速350公里下的排氣細節!為什麼MotoGP賽車有兩支排氣管?
TC 2022/11/17

MotoGP的賽事進行時,不知道大家有沒有發現,每一家車廠做出來的賽車外觀都不太一樣之外,在排氣管的設計上也大相逕庭。有些車子只有一組出口,有些賽車卻具備兩組排氣管出口,而且出口位置也都不進相同,這是否也讓你思考過箇中的原因?

大多數的MotoGP賽車都使用雙排氣系統,但就規則上來說是允許使用單排氣或是雙排氣兩種選擇,MotoGP賽車的排氣系統設計的相當簡約,這當然有助於提升引擎功率輸出,也同時能夠幫助車手在制動與轉向上提供幫助。


MotoGP排氣系統規則

首先,我們還是要了解MotoGP賽事中針對賽車排氣系統的規範,其實說實在,規章的定義其實相當模稜兩可,但這一方面也讓製造商可以在排氣系統創造相當大的發揮空間。2022年的MotoGP排氣法規如下:

2.4.3.7 排氣系統

1. 排氣口不得延伸至後輪邊緣垂直後側。

2. 安全起見,排氣管外露出口須倒圓角,並避免尖銳外型。

3. 不允許使用長度可變的排氣系統。

4. 不允許使用廢棄循環系統(EGR)。


所有MotoGP賽車都具備兩個排氣出口嗎?

目前賽事規定並沒有強制車隊使用單一排氣出口或是雙排氣出口,但儘管如此,多數車隊會選擇使用雙排氣出口的方式,這當中也取決於各家車廠的引擎類型以及希望提升動力的方式而各有差異。

不同樣式的雙排氣出口設計

基本上可以概略的將雙排氣出口設計分為三大類:

●側面兩組

●後出兩組

●側面一組+後出一組

MotoGP的賽事規則中明文禁止可變長度的排氣系統,這也使得雙排氣系統在裝設上會有些棘手。主要原因在於兩側必須等長,這會導致其中一組排氣口就勢必要比另外一組擁有額外的彎曲,以彌補引擎的長度問題。

而長度問題就會延伸出引擎形式的差異。打個比方,YAMAHA YZR-M1採用Inline 4引擎設置,Inline 4引擎會只有一組排氣岐管,所以通常的情況下,Inline 4的賽車都只會有一組排氣出口。

而V2或是V4引擎佈局中,每個汽缸組都有自己的獨立排氣岐管,所以通常V型引擎賽車都會選擇使用兩條排氣出口來做搭配。


如何使用排氣裝置來達到更好的性能?

排氣裝置基本上由簡單的金屬管件改造而成,這些金屬管件會將氣體從引擎引導至外部,也因此,在引擎功率輸出、馬力與扭力的傳遞系統中,排氣系統不僅僅只是在加速過程中幫助車手,優良的設計也同時將幫助車手更好的停住賽車。

當節氣門關閉時,新的排氣門或是限流裝置會產生負的引擎扭矩,也就表示這會減慢後輪的速度並減輕車手需要施加賽車的制動力,在高速彎時,利用這一點可以幫助車手做出更快的單圈。

當車手在適當的時間點關閉油門,負扭矩效應也同時會壓縮懸吊,懸吊改變行程也就代表整台賽車的幾何會發生改變,從而提供駕駛更精確的操控感。


單排氣好還是雙排氣好?

就如前文所述,選擇使用單排或雙排的排氣設定會取決於引擎形式的不同而有不同的調整方式。

排氣屬於流動力學,以及如何將燃燒煙霧以最有效率的方式排出引擎與車體之外,同時在汽缸中產生真空以吸入更多的進氣。

一般來說,我們很難區分哪一種形式的排氣系統才會讓引擎產生更大的功率輸出,因為每一台MotoGP賽車都已最極端的性能榨取為目的做調整,但是,如果從功率傳遞與轉速變化來看的話,也許我們可以觀察出一些端倪。

與雙出排氣相比,單邊排氣的設置會有更高的轉速來提供最好的扭力,所以扭力出力曲線會是較快且較為猛暴的,一旦過了出力甜蜜點後便會急速下墜,當車手在入彎時車體的移動速度便會相當明顯的佐證這一點。而雙出排氣系統則會以較低的轉速域中就提供線性扭力,並且較前者容易管理線性出力的功率曲線,簡而言之,車手可以在彎中選擇更高的檔位來維持車速與車體穩定。

同理,功率差異並不在於馬力的大小,而是功率傳遞到後輪的方式。


雙出排氣裝置是否比單出更重?

MotoGP賽車的排氣系統重量平均落在6.75公斤,材質多為輕量化鈦合金與鎂合金打造而成,單排氣系統通常具備大口徑的前中尾段,而雙排氣系統在三段部分則要小上許多,這一來一回也讓兩者系同重量間的差異小於1.5磅(約0.68公斤)。


MotoGP賽車是否有使用觸媒或消音塞?

MotoGP的排氣系統也同樣追求絕對的輕量化,使用觸媒也會造成額外重量,並且顯著地降低引擎輸出,並且增加排氣難度從而拉高引擎溫度,觸媒會讓MotoGP賽車的設定變得不穩定。

MotoGP賽車以超過350公里的時速呼嘯,這應該算是這個運動專屬的天籟與獨到之處。MotoGP賽車並沒有使用傳統的消音塞裝置,但整個排氣管路與壓力波動力學設計來減少引擎發出的巨大噪音,MotoGP的運轉音量也可以從128dB下修到可以接受的115dB的範圍之內。


結論

就如上文所述,因為沒有明文細節的規範排氣系統的式樣,所以各家車廠基本上就是以能夠發會自家引擎形式的所有潛力為第一考量,MotoGP賽車的排氣系統已經有相當久遠的,從傳統金屬材質一路演變到更輕量的鈦合金,未來我們也有相當大的低率看到從空力套件之外,進排氣系統的改造也許也會變成提升當代賽車性能的顯學。

TC 資深編輯
一個人生超轉燈恆亮的失控編輯。