1700047678
汽车是怎样跑起来的 [:1700046504]
1700047679
2.4.4 降低油耗的稀薄燃烧
1700047680
1700047681
有一种技术不仅能够调节汽油浓度，还能在汽油含量低的情况下实现充分燃烧，并能保持废气温度，使汽车尾气净化器正常工作。它就是稀薄燃烧。
1700047682
1700047683
所谓稀薄燃烧，不同于之前所说的将汽油和空气均匀混合制成混合气体的方法。它只是在作为点火源的火花塞周围提高汽油浓度使燃烧易于进行，而在其余地方降低汽油浓度，是一种特殊的混合和燃烧方法。我们已经了解到理想的空燃比是14.7:1，但为了降低油耗，需要做到即使增加空气使空燃比达到40:1时，混合气体也能燃烧。
1700047684
1700047685
然而，空气和汽油均匀混合后混合气体的理想比率仍为14.7：1，这一点无法改变。那么如果按照40：1的空燃比均匀混合汽油和空气，通常会因汽油过于稀薄而无法燃烧。因此，稀薄燃烧就致力于只提高火花塞周围的混合气体浓度。
1700047686
1700047687
主要有两种方法可以实现这一目标。第一，增加混合气体的旋涡强度。这需要利用电脑模拟分析燃烧，将活塞头部设计成凹陷较为复杂的特殊形状。第二，聚集并引燃火花塞周围汽油浓度较高的混合气体。这就要利用传感器和电脑对混合气体进行仔细管理。此外，直喷中通过直接向气缸内进行燃料喷射也易于在火花塞附近聚集汽油。
1700047688
1700047689
在“阀门开启，混合气体进入气缸”小节中（p.58），我讲到将混合气体均匀混合时会更容易燃烧，因此可以形成旋涡充分混合混合气体。但这是针对空气和汽油混合的理想比率是14.7：1的情况。在这里，混合气体中汽油的含量变低，相反地就能利用旋涡生成一小部分浓度较高的混合气体，汽油和空气的比率在这部分混合气体中达到理想状态。即控制旋涡，将收集到的部分汽油集中到火花塞附近。
1700047690
1700047691
考虑到发动机对环境的影响，比起降低油耗，更应该优先净化废气以防止大气污染。因此，随着汽车数量的激增，全世界都在寻求既能降低油耗又能减少导致全球变暖的温室气体——二氧化碳（CO2）排放量的良策。这样一来，作为降低油耗的技术之一的稀薄燃烧也就应运而生了。
1700047692
1700047693
汽车是怎样跑起来的 [:1700046505]
1700047694
2.4.5 设置消音器迷宫，减小噪声
1700047695
1700047696
经过汽车尾气净化器后，废气会进入消音器，在这里，废气的噪声将被减小。
1700047697
1700047698
声音与空气密切相关。例如敲鼓时，鼓面的振动带动空气振动，从而发出声音。声音的本质就是空气振动的能量。刮风时风会发出“呼呼”的咆哮声，且风越大咆哮声越大。这是因为风迅速穿过时会强烈振动空气。
1700047699
1700047700
废气流速快，带动空气强烈振动，就会产生音量很大的噪声。这样看来，如果废气高速穿过排气管、引起强烈振动就会产生大音量噪声的话，降低速度就可以减小噪声。
1700047701
1700047702
消音器正是利用了这一原理（图2.15）。消音器的筒状外壳由金属制成，比从发动机导出废气的排气管粗很多。废气从狭窄的排气管突然进入宽大的消音器，速度就会降低。
1700047703
1700047704
1700047705
1700047706
1700047707
图2.15 消音器的剖面图上图是将废气通道设计成迷宫的方法，下图是使用具有消音效果的玻璃棉的方法。
1700047708
1700047709
我先解释一下为什么管道变粗速度就会下降。你可以联想一下吐气。比起缩拢嘴唇呼气，张大嘴吐气时气流的强度是不是就会减弱？相反，气流通过狭窄空间时速度就会加快。例如穿过楼群之间的风强度就很大，而经过宽阔的场所时速度就会减慢。
1700047710
1700047711
并且，消音器的内部结构如同迷宫一样。废气被迷宫阻拦，不得不突然改变前进方向，这样一来速度又会减慢。废气在消音器中多次被迫改变前进方向，速度不断下降，强度不断减弱，这样就减轻了振动，减小了噪音。
1700047712
1700047713
但是，由于迷宫过于复杂，不断袭来的强势废气就会逐渐堆积，形成阻塞，使得发动机排气不畅。因此，设计出既有适当的迷宫减小噪声，又能保证发动机顺利排出的消音器，就成为消音器设计者们竞争的焦点。
1700047714
1700047715
有一种方法是利用具有吸音效果的玻璃棉，既能使废气流动顺畅，又能增强消音效果（图2.15下）。顾名思义，玻璃棉就是由玻璃纤维制成的棉状的材料，具有耐热性。在废气途经的管道上留出小孔，管道周围填充进玻璃棉。就像风穿过树林时树叶会沙沙作响一样，废气经过玻璃棉纤维时速度就会减慢。
1700047716
1700047717
但是，很多废气不是从排气管管壁上的小孔渗透到填充有玻璃棉的排气管外的，而是径直穿过排气管，直接排入空气中。因此，比起所有废气都会经过消音器内迷宫的方法，这一方法的消音效果要差一些。但这也是不可避免的。
1700047718
1700047719
一方面，有人认为废气的声音很好听。但另一方面，也有人觉得废气排出不畅时发出的声音沉闷刺耳。如果能够消除这种沉闷声，就可以改善废气的音色，即使音量很大听起来也不会那么刺耳。但即便如此，如果不把音量控制在96 dB（分贝）以下，就无法通过车检。
1700047720
1700047721
调整废气噪音的音量有迷宫和玻璃棉两种方法。运动消音器使用价格昂贵的玻璃棉，应用于高价高配的跑车中。高级汽车的噪音能否更小，跑车的声音能否更加悦耳，都要倚仗消音器设计者的本领了。
1700047722
1700047723
1700047724
1700047725
1700047726
汽车是怎样跑起来的 [:1700046506]
1700047727
汽车是怎样跑起来的 2.5 改良发动机