進氣與排氣,是汽車系統裡非常重要的一環,沒有好的供氣,怎會有爆發的燃燒與馬力;沒有順暢的排氣回壓,怎會有順暢的進氣呢..

今天來介紹一下排氣系統的原理與構造,我想先用這段六分鐘的影片來說明車輛基本的排氣原理。

 

 

影片一開始在18秒之處,已經把整個排氣系統主要的幾個組件告訴各位了..

引擎、排氣歧管(exhaust manifold) 也稱之排氣頭段、觸媒轉換器(catalytic converter)、共振器(resonator)、消音器(muffler)、尾管(tail pipe)

 


18秒 ~ 50秒 說明引擎汽缸進氣、爆炸、排放廢氣,透過頭段的排氣歧管來到觸媒轉換器

這段我想要提的是,排氣管頭段的重要性..
改裝排氣管,頭段是最重要的因素,也是效果最為顯著。原廠的頭段排氣歧管,大部分都是採用鑄鐵設計,除了重量沈重之外,鑄鐵管徑裡面並非光滑表面,如果再加上因為遷就設計大量生產,每一缸排氣門至排氣管的匯合處並沒有等長設計,這會造成各缸排放廢氣的相互干涉,影響整體的排氣效能。
所以市售的頭段改裝用品,大多採用白鐵不鏽鋼材質,除了讓內徑管璧光滑之外,每一缸的排氣管設計均設計為等長形式,如此可以讓從燃燒室的廢氣,透過頭段排氣歧管順暢的設計,迅速讓廢氣排放至下一個階段。

但是這時您可能會想說,如果要一路順暢的話,那麼為何不設計又大又直的的管子來排放,這當然就會牽涉到回壓的問題。排氣到底當然好,對於高轉速的時候,廢氣能儘速排出是一件有效率的行為,但是在中低轉速的時候,混合氣還沒完全燃燒完全時就會被排出,或是放開油門讓引擎回油時,排氣管回壓阻力過低時,廢氣就會逆回流至燃燒室。

所以適當的設計出回壓,顧及到中低轉速的範圍,這都是整個排氣管設計都需要考量的因素。

而市面上常見的頭段 4-1 設計,先從4小管合併成一根管線,或者是4-2-1設計,4小管先合併兩隻管之後再匯集成一管。

您可以用 google 搜尋 "4-2-1 exhaust" 或 "4-1 exhaust" 可以找到一堆參考照片。


這兩種的設計各有優缺點,4-2-1的設計在低轉速的扭力上會有所提昇,而4-1的設計則是在中高尾速上的表現較優異,但是呀但是,這絕不會是不變的定律。在網路上許多車友分享的經驗上,有的是相反的結果,因此還是要看車子本身的引擎結構設計而定,舉例說,如果是正置式的引擎擺放,那麼4-2-1的作法或是4-1的作法都是可以的;如果是反置式引擎,因為本身頭段到中段的長度就不是很長,硬要搞4-2-1的設計,不見得會得到想要的效果與效能,因此這必須要與專業的改裝專家,好好研究一番。

既然這麼重要,為何我不改? 我好想改呀... 為了這件事,一直跟鳥老闆盧了很久,市面上常見的排氣管改裝品牌,例如巨石、雷力等等.. 後來他受不了,跟我商量不然去訂雷力的4-1頭段來試試,這一等就等了快半個月,終於雷力的頭段寄來了,
結果這個頭段是對應在上排版的E/T系列,那時又剛好我查到一份資料,在2006年 E/T 車種發表VVT地排版的新聞稿裡,看到這段 "值得一提的是,2006 All New ESCAPE於排氣管頭段位置新增一顆1.0L觸媒轉化器,有效降低廢氣排放,提前達到2008年才會實施的四期廢棄排放標準,同時也是目前市場上唯一符合此標準之SUV車款。"

天呀,2006的地排版竟然在頭段位置塞了觸媒轉化器,為了確認此事,再查國外的網站,的確有這麼一段說明..
"A linear oxygen sensor monitors the air-fuel ratio, enabling a more precise mix to be fed to the combustion chambers, while an oxygen sensor after the close-coupling catalyst monitors any deterioration in the purification rate and ensures more stable emissions over a long period."

是的,一般來說大部分的觸媒轉換器都是裝置在排氣管中段,但是現在為了環保的需求以及為了讓觸媒能夠加快達到工作溫度,所以設計放在頭段排氣歧管裡,能儘快達到高溫工作溫度,才能獲得較好的轉換效能。

改裝品都已經到了鳥店了,才找到這份訊息,因此只能忍痛請鳥老闆把雷力的頭段退回給廠商,而最無辜的鳥老闆只能頭上三條線悶悶的@#$@#$... 真是對不起你呀鳥老闆,不經一事不長一智,經過這件事我就知道 2006 以後的地排版的頭段竟然有這種設計。


看的到,摸的到,卻上不了身的雷力頭段。

 

50秒 ~3分20秒 說明觸媒轉換器的運作原理

當廢氣從頭段來到中段的觸媒轉換器,觸媒為含有鉑(Pt)、鈀(Pa)及銠(Rh)等貴金屬作為催化劑,將廢氣裡的 HC、CO、NOx等污染物轉換成無害之 CO2、H2O、N2,觸媒的正常工作溫度為 400~600度C。

觸媒最怕的就是汽油中含有鉛的物質,這會讓鉛的化合物物質吸附在觸媒貴金屬的表面,讓廢氣無法接觸到觸媒,造成功能喪失,所以汽油只能使用無鉛汽油,也盡量不要加奇奇怪怪的化合物。

當要改排氣管中段時,有些會放棄使用原廠的觸媒轉換器,而是改用代觸媒或金屬觸媒,這些金屬觸媒使用鉻、鈦、錳、鋁等金屬箔片組合成蜂巢狀,可讓使用者選擇訂製 100 ~ 800 目不等的客製需求,來達到車子想要的扭力與馬力。

 

 

3分30秒 ~5分40秒 說明消音器的原理

由於高速氣流的廢氣衝擊會產生音波,造成環境的噪音,因此需要消音器(muffler)的設計,利用交錯隔板與不同的氣室,讓氣體音波撞擊,藉由反射波的方式來減低音量。

所以坊間有些專門改裝尾管的廠商,會將消音器進行剖管工程,將一些隔板打通讓氣體的流暢速度能夠加快,藉以能提昇一些加速馬力,但是相對的在於排氣的噪音就也會同樣的增加。


我車子上的消音器

 

 

當您看完這整段六分鐘介紹排氣原理的影片,相信各位已經了解基本的一些術語以及知識,但是排氣裡面還是有很多細節並沒有在這段影片裡完整有呈現,到底是什麼呢? 下回我再來介紹另一個跟排氣非常重要相關的設備,您就知道囉!!

後續更新補充: 我要介紹的是 EGR (Exhaust Gas Recirculation) 廢氣再循環

 

 再來一段排氣運作原理的影片做個結尾吧!!

 

 

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2017.07.01 更新

因為我的排氣管尾段斷裂,所以也去進行了排氣管的改裝工程,詳請請見 排氣管改裝 文章

 

 

 

 

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  • 訪客
  • 如果 把 汽車的排氣管 裝到 灶的煙囪上面 是否依然會有效果 可以 順利排氣!
  • 我猜是沒用的..
    這得要有神人願意實驗後再告知效果..

    wjhwang 於 2017/03/01 22:25 回覆