【心臟與肺不是引擎,只是幫浦】
近一個月來第二次聽到有朋友把心臟比喻為引擎,這聽在以「意象」為碩論研究主題的人耳中,因為「意象不明」會產生誤解所以覺得不安。趁還有動機就花了點時間把跑者的心、肺與能量產生間的關係整理出來:
身體裡「跑步引擎」的動能來源在哪?它不在心臟,也不在肺部,而是在於肌纖維裡的小細胞--粒線體。就像汽車引擎裡主要作功的位置在汽缸一樣,當化油器將「燃料」和「氧氣」送來此處,火星塞傳送電流將兩者點燃,以受到控制的爆炸來使活塞上下運行,進而驅動曲軸,轉動輪胎。在這個過程中,肌肉裡粒線體的角色就像引擎裡的汽缸,裡頭會透過激烈的氧化反應產生能量(運動生理學家把產生的能量單元簡稱為ATP)驅動骨骼。身體裡的汽缸愈多,所產生的動能愈多也愈快。
不少人會把最大攝氧量跟肺活量劃上等號,但其實它們所代表的意義是相當不同的。我們只要把它想成「幫浦」跟「引擎」的功能就可以分辨兩者的差別。肺部就像你的進/出氣幫浦、心臟則像照片中我家後院的打水幫浦一樣。
強力的幫浦(強大的心肺能力)當然有助於引擎的作功效率,可是如果只練肺活量而很少練跑,運送氧氣和二氧化碳或代謝氧氣的機制不夠流暢、肌肉裡的粒線體也不夠多的情況下,肺活量再大或心臟再強壯都用不著。就像肺容量大的人,進氣量多;心臟強而有力的人,輸送帶氧的紅血球比較快。進氣量又多又快當然對大引擎有幫助,但如果你的引擎還很小,氣缸不夠多、效能不足,使得送過來的氧氣來不及燃燒,所以此時心肺能力再練得更強也沒用。那就像原料與能源充足但產能不足的工廠一樣。
拿我阿爸開了十多年的TOYOTA CAMERY來說,裡頭有一具3000CC的V6引擎,意思是引擎裡頭有六個汽缸來驅動曲軸,每個氣缸500CC,總共 3000CC,能燃燒的容量愈大愈多,產生的動能也愈大。
做了那麼多解釋,重點是:跑者的引擎不在我們認為最重要的那顆心臟,而是分佈在肌肉裡的眾多粒線體上,心臟只是輸送血液的幫浦。肌肉裡的粒線體愈多,我們的體能也愈好。
我們無法精確計算身體裡的粒線體數量與產能,但在代謝的過程需要氧氣,所以我們可以直接從每分鐘所消耗的氧氣量來評估跑者的有氧體能。能量代謝與氧氣消耗之間有著基本的對應關係:身體每消耗 1公升的氧氣,大約會產生5大卡的能量(包括動能與熱量)。因此,只要我們知道身體在運動過程中總共消耗了多少氧氣,就可以計算出身體所代謝的能量是多少。這也是最大攝氧量這個數據被一再強調的原因。
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排氣管前段探討
在排氣管的理論世界裡,越順=排氣越快,似乎意味著效能越高。但實際上非然,如果是這樣,那不要裝排氣管,直接來個消音器不是更好?
針對雙缸車來探討,其實一前一後的橫向擺制,機車排氣管頭段很難做到等長,汽車可以不顧造型的完成等長,因為
它的排氣管藏在引擎室與車底板下,但是對外掛在車體上的機車來說,就不得不兼顧造型美觀等考量。
在馬力極大化的前提下,雙缸的排氣頭段應該越早合併越好,同時兩管夾角越小,干擾越少,氣流越順暢,但是氣流越順暢,意味著阻抗小,相對壓力低,也就會導致扭力不彰的情況發生,不過它的訴求是馬力,在賽車的世界中,是可以被犧牲的,因為它始終以最大馬力在奔馳,例如仿賽的四合二合一,高轉速表現非常好,火箭的三合一,且匯流處距離缸頭超近,則明顯重視扭力。
市售車必須顧及扭力與馬力的輸出,低轉扭力利於起步與加速,高轉馬力則是用來創造速度。在這樣的原則下,你可以發現鮮少機車的前後汽缸延伸而出的排氣管是一樣長的,以109為例,外表是兩根排氣管,實際上在電鍍殼下,是二合一
分二的設計。二合一的匯流處約有65公分,這段距離越長,越有利於扭力表現,然而原廠前後缸頭段長度相差10公分之譜。這是不等長設計,前缸爆出的氣體流出時,經過匯流處對後缸頭段產生負壓,吸引後缸氣體快速排出,不過兩者距離差異,在最小公倍數的算法下,遲早會有相撞的一天,甚至後缸氣體跑在前缸排氣之前,這時產生的亂流與阻抗,被原廠視為正常,因為所產生的亂流阻抗,亦有助於回壓的產生。
管徑小就等於截面積小,前後雙缸頭段的匯合點就算再怎麼後移,在高排氣量的狀態下,對流量是沒有任何影響的。以物理的角度分析,回壓高、流速會降低,流量 = 流速 x 截面積,在流速跟截面積降低的狀況下,流量 (排氣量) 是不會增加的。因此流量的提升,可以是提高流速,或者是加大截面積,這在排氣管中是常被運用的兩大性能提升方向。許多Chopper嚴重的前後缸頭段不等長,或者強拉成左右出,惡劣的排氣干擾下,將會導致頭段排溫提高,對引擎來說非但沒有性能上的加分,反而對壽命會有影響。
如果將原廠前後缸頭段,向等長逼近,會是什麼結果??? 答案是每一個爆炸聲變得更清楚,聲音更也更為響亮,提升頭段順暢度與降低阻抗,改以中段保留回壓,讓尾段發揮特有音頻,全段各司其職,才會有最佳的表現。
原廠前缸頭段比後缸頭段短10公分 因此可以看出兩缸燃燒狀況差別很大 後缸常處於高溫稀薄狀態
(圖1)前缸 積碳較多
(圖2)後缸 帶有碳燒白的痕跡
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如題 小弟文組 不懂專業知識
希望能來版上請專家解惑
我好奇的是 一般來說 缸數越多cc數會跟著變大
但是有些一缸500cc 有些一缸100cc
有些機車1000cc就四缸了 可是大部分汽車都是2000cc才四缸 是機車跟汽車的先天差別嗎
?
那一缸最多可以配到幾cc啊 目前看最多都是500配一缸
然後卡車頭好像又比較特殊 10000cc才配6缸
抱歉內文看起來很混亂 因為我完全沒有基礎概念所以不知道該怎麼問比較好
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