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排气管的改装知识
出处:  作者:  2009-9-15 15:59:44


  照汽车引擎的四个往复动作一吸气、压缩、爆炸、排气来看,如果排气管无法迅速排光燃烧後的废气,则接下来的进气行程必定也没办法快速、完全地吸入新鲜空气;尤其此刻残留在燃烧室内的废排气,还会影响到下一次的燃烧效益,这样一来,马力表现自然不会理想,这便是为何要改装排气管的目的。 排气性能关键在于速度回压 虽然四行程引擎原本就是可完全燃烧的设计,但由於汽车的缸数多、各缸没有独排气管,同时还有噪音、空间、整体配置与量产成本等的考量,相形排气管只是单纯的消音及冷却排废气之用,於是就会有不够顺畅的问题产生,进而降低引擎的应有性能。所以与其形容改装排气管是在於增加马力,倒不如说是为了找回马力、发挥原本轮出较为适当。排气管的通畅程度,也即是大家所熟知的「回压」一词,或可称背压、反压,简言之它就是排气管内部的阻力,此和巴蕉头设计、中段管径粗细、触媒总体长度、弯角、消音筒大小都有关联,同时直接反映在排气效能上。改装排气管的主要用意便是在于减低回压让吸排气的交琶更畅快,而这亦属于变相的延长气门重叠时间来增进肺活量,因此可以改变引擎的特性,从而提升高转域的反应和威力。不过,减低回压这回事并不是说越低越好,因为假使排气过份无阻碍的话,中低转时混合气根本未燃烧完便被排出,扭力势必会牺牲掉,甚至当回油时管内压力变低,还有废气逆流回燃烧室的可能,所以一定的背压仍然是需要的。 管径扩大率以10—15%为恰当 一股来说,排气管的改装大多是从中、尾段做起,常见的方法不外乎是加粗管径、缩小消音器等,强调竞技类的裂晶更会—朝直线化努力。提到直线型排气管的特点上(碍于底盘干扰,做到真正的笔直有困难),路径缩短且弯角平滑减少阻碍的关系,颢阳性一定很不错,不过大家要知道的是,相短的排气管乃诉求于高转马力(回压低),细长型擅长的是低转扭力(回压高就有这样的差别,道理就是后者管内的压力高,中低转速废气会很迅速地排出,但高转时则会面临阻塞的弱点,而相形前者便有中低转流速慢的问题,可是到了高转排气即能通畅无比。以道路使用为前提的排气管,其实应先选择全长较长的式样,作为畜气增速的条件,然后才是在管径上变化比较能兼顾到全转速域的表现依照大多数人的经验来看,中段管径的增加,差不多是比原厂多10-15%为最佳(引擎无改装),也就是自然吸气引擎在55—60左右,涡轮引擎约为65—70上下;当然,阁下的爱车若排气量够大,又经过一番重度升级具备合400hp Over的实力,那么亦有必要用到80以上的管径。关於管径的配置上,由粗变细或从头至尾一样口径,对重视扭力的人而言比较恰当,但假使你是马力派的追求者,则适合渐次放大的型式,这种「 喇叭 口 』 型 的 设计(Megaphons),是采慢慢扩大管径的方式,驱使越往后方越急速膨胀的构废气增速气流,特别是在持续高转速的情形下益发有威力,这亦为目前日系改装排气管的一项趋势。 触媒/中淆部分请注意共震现象 正中段排气管的改装中,还有一重要元件是触媒和中消,虽然触媒的基本功用是在於净化排气,可是它和中消一样,还附有消除共鸣謦传至驾驶舱的作用,由许多种贵金金属密密麻麻构成的触煤,依照改装的眼光来看,确实是阻碍排气顺畅的一大元凶,而且又是个讨厌的聚热点,所以许多人会更换炮弹型的代替管(直管易引起共振),往往只是这一小截的直通化,便能感觉到排气畅顺许多,声音不会闷在里面。触煤段、中消的外型,看起来很像是个膨胀室,因此能减缓废气流动定上,就成了可灵活运用的地方,改装排气管的中消、触煤代管,大致会做的较短、较小型,来增进排气的顺畅度,不过有些管径偏粗的型式,这部份便不会减缩的过於激烈,以确保中低转的力量;像日本一些大口径的Front Pipe,还会在前端设置一膨胀室,目的就是在增加马力之余,也能兼颤到反应。另外,当你感觉到排气太通、扭力牺牲过多时,其实不妨晓上一截所谓的「炮弹」,便能改善不少这种现象。 尾消内部构造分隔板与直线式两种 身负主要消音工作的尾段排气管,自然是一个发生阻力的所在,这便牵涉到消音筒内部的设计。尾消的构成大体上可分成两类,第一种是利用交错隔板造成反射波的方式减低音量,原厂品几乎都是此种型式:第二种则为改装晶常见的直线型吸音绵式,由流体力学的立场观之,隔板式的排气阻力一定较大,马力提升也就不如直线型来得占优势了。要想降低尾消的排气阻碍,不单单是需通路直线化以及内管口径扩大,整个消音器小型化同时是必要的,而且这里还可以加入些巧思,如在进入尾消前安装一活动阀门;integr-r器有这项装置),或者是如无限设置双回路加速气流(TwinLoop),让背压视转速提高而递减等,旨是不错的变通方法。直线构这的改装排气管尾材,噪音的吸收需要藉消音绵达成,在此之中,大部份厂家都是单纯采玻璃绵对应(细玻璃纤维绵加少量石绵I中消、代髑媒亦然),但是时间久了以后,长时间处於高热环境的玻璃绵,必定会囚劣化而出现共振、謦音变大的问题,故现在也有些制品会标榜内岂提高耐久性的不锈钢丝,此种设计的变更点,差别是先用不锈钢丝包覆内管的打孔外套,然後才是玻璃绵的填入,其用意即是以不锈钢丝防止热传导到玻璃绵上,进而延长总体寿命。这里附带一提的是,为了防止临检、验车等不必要的麻烦,现在也有厂一样,但它的性能仍是相当不错,主要的原因就是其乃利用大简身、加多吸音绵来彻底抑制噪音,内部的构造则依旧以直线型为主,然後在消音筒的头尾端加入隔板,如果你有自行订做尾消打算的话,不妨参考一下其他人的经验,较容易取得出力兴譬浪的平衡,另外,最近颇流行的ECV调音阀,建义大家最好要装在进尾段前,如此才会有最大的静音效果。 芭蕉头段改装主要在於等长化 在排气管的改造中,最重要的部份要算是芭蕉头了,由於原厂头段百分之八十都是大量开模的铸铁制品,内管粗糙不说,各歧管长度也不相同,加上接合的方式、距离、形状同样不够周全,因此非常容易产生排气干涉现象,使得各缸排出的废气相互冲突而阻滞:尤其是此处又最*近汽缸头,可想而知对进气、燃烧有多么不利了。通常由改装厂所制作的芭蕉头,绝大多数会使用内壁平滑的不锈钢材质,讲究的厂商则还在歧管连底座和接角的部位,实施无段差的熔接研磨并尽量缓和銮角,藉此取得减少阻力、加速气流的功效。接著他们会尽可能的将歧管长度统一,讲究的当然是致化且彻底消除各歧管的压力差,这样一来,不仅是利于后段排气管的回压设定,整体吸排气的效率也能大幅提升。最後,关於集合部位的型式上,最普遍的四缸引擎一般公认四合一为强调高转马力的式样(不易干涉),四合二合一是重视中低转扭力的型式(易干涉),不过这主要还是取决於原厂引擎的输出特性与设计者个人喜好,很难真正判断出两者的优缺点。等长头段非但是NA车的一大利果,*芭蕉头导引废气驱动叶片的涡轮,等长的优点在於各缸排废气质量相等後,叫Turbine便能遭受到定量、顺畅而持续的冲击,这样增压的界限、效率、稳定度都会提高,特别在工HI-boost设定时更是明显。等长之外,歧管总长度的决定(含DownPipe),亦为叫Turbo芭蕉头制作时需考量的地方,大体上来看,歧管长度短的话,叫Turbine运转的反应就会随之加快,但相对後续的流量就不如长歧管饱和,这也依然是要视涡轮的容量与引擎排气量而定。涡轮引擎用的芭蕉头,另一个设计上的重点是叫Turbine入口处排压的降低,减低这里的排压也才能让涡轮运转更为快速,同时增加田oost的最大且长的形状,用意即在此,同样的道理,Turbine出口相连的FrontPipe,换装大口径式样将二次排压减低亦有其必要性,毕竟涡轮是藉废气推动,排气顺畅增压速率自然会提升,因此若以追求性能为出发点。车的全段排气管皆是需要粗径化的。 道路用适合材质推不锈钢制品 随着材料技术的发达,排气管的用料也不再局限於以往的钢、生铁类材质,轻薄漂亮的Stainless、鈇合金亦渐渐占有一席之地,不过售价偏高的关系,反而使得「半不锈钢」品成为主流(看得到的出口或尾筒是Stainless,其余为普通钢铁)。先天就便宜的钢、生铁,由於厚度、管径种类极多,再加上弯管、烧焊容易的缘故,使得其制造成本低廉而能以售价吸引大众,可是粗燥、重量高、易锈蚀等缺点则避免不了,尤其是此等素材的熔点较低,耐热性更是不理想,拿来做涡轮车的芭蕉、前喉可说不太合适。与生铁、钢相比较,具备细致、轻量、耐热、耐腐蚀等特性的不锈钢,算是很适合当排气管的素材,管壁极薄的它(NA车1.6-2.Omm;Turbo车2.5 -3.Omm,用於芭蕉还需更厚,因为要悬挂涡轮并承受高温),单单中尾段就能轻上5公斤左右,而且声浪极为清脆(头段则尖锐、高亢),谈到Stainless排气管的耐热性,在芭蕉头包披覆带的状态下最能证明其优越性,一般我们加诸披覆带的目的,不外乎是为了隔绝引擎室热源(Turbo车还有一个用意是维持撞击Turbine的热效率,所以原厂即装置有隔板),如此管内的温度便会提高很多,若是钢铁质的歧管一定发生裂损的情形,就算厚度很厚也一样,但不锈钢制品就不致受到影响(仅表面泛黄),除非是焊接不良。尽管Stainless排气管有这么多优点,不过材料本身价格较高(口径愈粗愈贵,有些特殊规格更要由卷曲钢板制作起、加工较困难造成的高价位比普通晶高约一倍),还是无法让其真正普及化,但因为现在不少厂家都投入此类型排气管的制作,售价已有慢慢下降的趋势,最近引起性能迷注目的排气管,要属从赛车衍生而来的钴合金制品了,来自於航太科技的高价金属—鈇合金,最大的特徵是薄(厚度约1mm),极度轻量化、质地坚硬,用於排气管上除了声音清澈徵,也更加深与众不同的分格。然而钛合金本身不能弯折(据说日本已发展出专门的弯管技术)、不容於其它金属的特性,相对亦大幅增加制作时的难度与成本,它不但需一截一截的焊接,连消音内室都要使用到同等材质,故全鈇排气管可是非常昂贵的。考量到接受度的问题,现在市售的鈇合金排气管多半只贩售消音筒的部份,有些甚至只是在尾管、筒身铆上一层鈇皮,可是价钱依旧古同出Stainless品许多。 改装前课题确认喜好特性 看完了以上的说明后,大家一定要在改装排气管之前,确认你自己所想要的特性,好比自排车就不能更换太通的排气管,否则丧失低转扭力不谈,只怕连高转马力都累积不上去。此外,判别一支排气管的效能优良与否,其实从謦音下手是一个不错的办法,排气顺不顺畅的条件,首要自然是声音不能闷在里面,可是这也不代表大声就是好现象。假使声音大却很空、不扎实,必然是其回压过小,而声浪饱满浑厚的排气管,亦间接表示了它能将废气快速地排乾净,所以背压应是适当且正确的。最后值得大家注意的是,当你更换时,产生的共振有可能会偏大,让排气管发生左摇右晃的情形,这时候最好顺带换上加硬型的吊耳橡皮(过重时也需要),才不致使接合处龟裂。能够把握住这些原则,你也一定能享受改装排气管带来的乐趣。回压原理排气管的改装应该算是改装的初步入门,也是比较简易的一环,有许多人认为改装排气管只有美观、排气声浪好听的效果而已,实际效用不大,甚至有些人认为光是更换尾段并没有增进动力性能的效果。事实上,这是错误的观念,改装排气管不仅有美观、好听的“副作用”,最主要是确实有提升动力性能的效果,不过这其中牵扯到许多技术上的问题,改得好对于性能有相当大的助益,改得不好反而让爱车性能衰退,这可说是“水可载舟、亦可覆舟”。排气不顺畅时,当转速愈高,排气回压也就愈大,这就像是当水管的出水口受阻时,管径内的压力也就跟着升高,这时引擎就无法如愿地将燃烧完成后的废气顺利排除干净,进而影响进气效率,造成二次混合,而二次混合又造成燃烧所需的氧气不足,所以引擎输出就此受到影响,如此循环下去,生生不息.........应该说是恶性循环才是...... 在排气管的改装上,最受争议的部份就在于回压有一派人士认为,过低的回压会造成燃烧火焰直接冲出排气门,将排气气门烧毁,所以必须有适度的回压来抵挡排气门开启时所冲出的火焰,而且回压若是过低,亦会造成动力输出衰退的反效果;另有一派人士则支持回压愈低愈好,排气会更顺畅,效果更好......... 管径大,消音气阻力小就能让排气顺畅吗?事实上则不然。因为我们可以看到许多人在更换了未经详细计算的头、中、尾整段排气管之后,反而造成加速无力的窘状,这原因在于“ 顺畅”二字。或许有人会问,都已经这么“通”了,为何还会不“顺畅”呢?仔细观察可以发现,当排气管径过粗时,每一个排气的脉冲并无法填满整个管径,这时废气在管径内即会形成乱流,排气反而不会顺畅。同样地,为何排气管的改装有分着重中低速扭力或是高转速输出的不同改法,以同样的理论也可以说明,当管径大到一个程度时,需要有足够的排气量才能填满整个管径,所以这就属于俗称着重高转速的改法,低速扭力则无法兼顾。排气头段对于整体排气的效能而言,占了绝大部份的影响力,要达到顺畅的排气状态,在从每一缸的排气门至各缸排气管接合处必须都有等长的距离,因为每一汽缸的点火都有一定的顺序,若各缸至接合处距离不等长时,每缸废气所跑的距离就不等长,因此在接合处会由于时间差而造成排气堵塞在一起,影响排气效能,但是原厂为了成本的考量,并不见得会将每缸的排气距离拉成等长 所以当你的排气系统上有触媒转换器、消音器、再加上不等长的排气头段,这无疑是雪上加霜,让动力输出大受影响。如果你只是想要有较好听的排气声浪,那你只需更换尾段的消音器就可以了,附加的好处是顺便可以获得“一些”性能的提升,不过这“一些”的多寡则视原厂设计而定。如果原厂 设计的中段消音器阻力不大,那光是更换尾段消音器你的爱车可能就会有脱胎换骨的感觉。

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