為什麼這篇消除排氣管共鳴鄉民發文收入到精華區:因為在消除排氣管共鳴這個討論話題中,有許多相關的文章在討論,這篇最有參考價值!作者coppi (River Phoenix)看板biker標題[閒聊] 排氣系統改裝原理探討 改裝...
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同一個作家
蠻有料的:)
按照引擎的四個往復動作一吸氣、壓縮、爆炸、排氣來看,如果排氣管無法迅速排光燃燒
後的廢氣,則接下來的進氣行程必定也沒辦法快速、完全地吸入新鮮空氣;尤其此刻殘留
在燃燒室內的廢排氣,還會影響到下一次的燃燒效益,這樣一來,馬力表現自然不會理想
,這便是為何要改裝排氣管的目的。
排氣性能關鍵在於回壓 雖然四行程引擎原本就是可完全燃燒的設計,但由
於缸數多、各缸沒有獨立排氣管,同時還有噪音、空間、整體配置與量產成本等的考量,
相形排氣管只是單純的消音及冷卻排廢氣之用,於是就會有不夠順暢的問題產生,進而降
低引擎的應有性能。所以與其形容改裝排氣管是在於增加馬力,倒不如說是為了找回馬力
、發揮原本輸出較為適當。
排氣管的通暢程度,也即是大家所熟知的「回壓」 一詞一或可稱背壓、反壓一簡言
之它就是排氣管內部的阻力,此和芭蕉頭設計、中段管徑粗細、觸媒、總體長度\彎角、
消音筒大小都有關聯,同時直接反映在排氣效能上。改裝排氣管的主要用意便是在於減低
回壓讓吸排氣的交換更暢快,而這亦屬於變相的延長氣門重疊時間來增進肺活量,因此可
以改變引擎的特性,從而提升高轉域的反應和威力。
不過,減低回壓這回事並不是說越低越好,因為假使排氣過份無阻礙的話,中低轉時
混合氣根本未燃燒完便被排出,扭力勢必會犧牲掉,甚至當回油時管內阻力變低,還有
廢氣逆流回燃燒室的可能,所以一定的背壓仍然是需要的。
管徑擴大率以10—15%為恰當
一般來說,排氣管的改裝大多是從中、尾段做起,常見的方法不外乎是加粗管徑、縮
小消音器等,強調競技類的更會—朝直線化努力。提到直線型排氣管的特點上(礙於
底盤千擾,做到真正的筆直有困難),路徑縮短且彎角平滑減少阻礙的關係,加速性一定
很不錯,不過大家要知道的是,相短的排氣管乃訴求於高轉馬力(回壓低),細長型擅長
的是低轉扭力 ( 道理就是後者管內的壓力高,中低轉速廢氣會很迅速地排出,
但高轉時則會面臨阻塞的弱點,而相形前者便有中低轉流速慢的問題,可是到了高轉排氣
即能通暢無比。)
以道路使用為前提的排氣管,其實應先選擇全長較長的式樣,口徑大約增加
0-15%為最佳(引擎無改裝),也就是自然吸氣引擎在55—60左右,渦輪引擎
約為65—70上下;當然,閣下的愛車若排氣量夠大,又經過一番重度升級具備400hp
Over的實力,那麼亦有必要用到80以上的管徑。
關於管徑的配置上,由粗變細或從頭至尾一樣口徑,對重視扭力的人而言比較恰當,
但假使你是馬力派的追求者,則適合漸次放大的型式,這種"喇叭口"型的設計
(Megaphons),是採慢慢擴大管徑的方式,驅使越往後方越急速膨脹的廢氣增速氣流
,特別是在持續高轉速的情形下益發有威力,這亦為目前日系改裝排氣管的一項趨勢。
觸媒/中段部分請注意共震現象
正中段排氣管的改裝中,還有一重要元件是觸媒和中消,雖然觸媒的基本功用是在於
淨化排氣,可是它和中消一樣,還附有消除共鳴聲傳至駕駛艙的作用,由許多種貴金金屬
密密麻麻構成的觸煤,依照改裝的眼光來看,確實是阻礙排氣順暢的一大元兇,而且又是
個討厭的聚熱點,所以許多人會更換炮彈型的代替管(直管易引起共振),往往只是這一
小截的直通化,便能感覺到排氣暢順許多,聲音不會悶在裡面。
觸煤段、中消的外型,看起來很像是個膨脹室,因此能減緩廢氣流動,就成了可
靈活運用的地方,改裝排氣管的中消、觸煤代替管,大致會做的較短、較小型,來增進排
氣的順暢度,不過有些管徑偏粗的型式,這部份便不會減縮的過於激烈,以確保中低轉的
力量;像日本一些大口徑的Front Pipe,還會在前端設置一膨脹室,目的就是在增加馬力
之餘,也能兼顧到反應。
另外,當你感覺到排氯太通、扭力犧牲過多時,其實不妨燒上一截所謂的「炮彈」,
便能改善不少這種現象。
尾消內部構造分隔板與直線式兩種
身負主要消音工作的尾段排氣管,自然是一個發生阻力的所在,這便牽涉到消音筒內
部的設計。尾消的構成大致上可分成兩類,第一種是利用交錯隔板造成反射波的方式減低
音量,原廠品幾乎都是此種型式:第二種則為改裝品常見的直線型吸音綿式,由流體力學
的立場觀之,隔板式的排氣阻力一定較大,馬力提升也就不如直線型來得佔優勢了。
要想降低尾消的排氣阻礙,不單單是需通路直線化以及內管口徑擴大,整個消音器小
型化同時是必要的,而且這裡還可以加入些巧思,如在進入尾消前安裝一活動閥門;
(integr-r配備有這項裝置),或者是如無限設置雙回路加速氣流(TwinLoop),
讓回壓視轉速提高而遞減等,都是不錯的變通方法。
直線構造的改裝排氣管尾段,噪音的吸收需要藉消音綿達成,在此之中,大部份廠家
都是單純採玻璃綿對應(細玻璃纖維綿加少量石綿而中消、代觸媒亦然),但是時間久了
以後,長時間處於高熱環境的玻璃綿,必定會因劣化而出現共振、聲音變大的問題,故
現在也有些制品會標榜內部提高耐久性的不銹鋼絲,此種設計的變更點,差別是先用不
銹鋼絲包覆內管的打孔外套,然後才是玻璃綿的填入,其用意即是以不銹鋼絲防止熱傳
導到玻璃綿上,進而延長總體壽命。這裡附帶一提的是,為了防止臨檢、驗車等不必要的
麻煩,現在也有原廠式樣,但它的性能仍是相當不錯,主要的原因就是其乃利用
大筒身、加多吸音綿來徹底抑制噪音,內部的構造則依舊以直線型為主,然後在消音筒的
頭尾端加入隔板,如果你有自行訂做尾消打算的話,不妨參考一下我們的附圖,較容易取
得出力與聲浪的平衡,另外,最近頗流行的ECV調音閥,建義大家最好要裝在進尾段前,
如此才會有最大的靜音效果。
芭蕉頭段改裝主要在於等長化
在排氣管的改造中,最重要的部份要算是芭蕉頭了,由於原廠頭段百分之八十都是大
量開模的鑄鐵製品,內管粗糙不說,各歧管長度也不相同,加上接合的方式、距離、形
狀同樣不夠周全,因此非常容易產生排氣干涉 現象,使得各缸排出的廢氣相互衝突而阻
滯:尤其是此處又最接近汽缸頭,可想而知對進氣、燃燒有多麼不利了。
通常由改裝廠所製作的芭蕉頭,絕大多數會使用內壁平滑的不銹鋼材質,講究的廠商
則還在歧管連底座和接角的部位,實施無段差的熔接研磨並盡量緩和鑾角,藉此取得減少
阻力、加速氣流的功效。接著他們會盡可能的 將歧管長度統一,講究的當然是 致化且徹
底消除各歧管的壓力差,這樣一來,不僅是利於後段排氣管的回壓 設定,整體吸排氣的
效率也能大幅提升。最後,關於集合部位的型式上,最普遍的四缸引擎一致公認四合一為
強調高轉馬力的式樣(不易干涉),四合二合一是童視中低轉扭力的型式(易干涉),
不過這主要還是取決於 原廠引擎的輪出特性與設計者個人喜好,很難真正判斷出兩者的
優缺點。
等長頭段非但是NA車的一大利多,芭蕉頭導引廢氣驅動葉片的渦輪,等長的優點在
於各缸排廢氣質量相等後,這樣Turbine便能遭受到定量、順暢而持續的衝擊,這樣增壓的
界限、效率、穩定度都會提高,特別在HI-boost設定時更是明顯。等長之外,歧管總長
度的決定(含DownPipe),亦是Turbo芭蕉頭段製作時需考量的地方,大體上來看,歧管長
度短的話,Turbine運轉的反應就會隨之加快,但相對後續的流量就不如長歧管飽和,
這也依然是要視渦輪的容量與引擎排氣量而定。
渦輪引擎用的芭蕉頭,另一個設計上的重點是讓Turbine入口處排壓的降低,減低這
裡的排壓也才能讓渦輪運轉更為快速,同時增加boost的最大且長的形狀,用意即在此
,同樣的道理,Turbine出口相連的FrontPipe,換裝大口徑式樣將二次排壓減低亦有其必
要性,畢竟渦輪是藉廢氣推動,排氣順暢增壓速率自然會提升,因此若以追求性能為出發
點。車的全段排氣管皆是需要粗徑化的。
道路用適合材質推不銹鋼製品
隨著材料技術的發達,排氣管的用料也不再局限於以往的鋼、生鐵類材質,輕薄漂亮
的Stainless、鈦合金亦漸漸佔有一席之地,不過售價偏高的關係,反而使得「半不銹鋼
」品成為主流(看得到的出口或尾段是Stainless,其餘為普通鋼鐵)。先天就便宜的鋼
、生鐵,由於厚度、管徑種類極多,再加上彎管、燒焊容易的緣故,使得其製造成本低廉
而能以售價吸引大眾,可是粗糙、重量高、易銹蝕等缺點則避免不了,尤其是此等素材的
熔點較低,耐熱性更是不理想,拿來做渦輪車的芭蕉、前段可說不太合適。
與生鐵、鋼相比較,具備細緻、輕量、耐熱、耐腐蝕等特性的不銹鋼(SuS304),算
是很適合當排氣管的素材,管壁極薄的它(NA車1.6-2.Omm;Turbo車2.5 -3.Omm,用
於芭蕉還需更厚,因為要懸掛渦輪並承受高溫),單單中尾段就能輕上5公斤左右,而且
聲浪極為清脆(頭段則尖銳、高亢),談到Stainless排氣管的耐熱性,在芭蕉頭包披
覆帶的狀態下最能證明其優越性,一股我們加諸披覆帶的目的,不外乎是為了隔絕引擎室
熱源(Turbo車還有一個用意是維持撞擊Turbine的熱效率,所以原廠即裝置有隔板),如
此管內的溫度便會提高很多,若是鋼鐵質的歧管一定發生裂損的情形,就算厚度很厚也一
樣,但不銹鋼製品就不致受到影響(僅表面泛黃),除非是焊接不良。
儘管Stainless排氣管有這麼多優點,不過材料本身價格較高(口徑愈粗愈貴,有些
特殊規格更要由捲曲鋼板製作)、加工較困難造成的高價位比普通品高約一倍),還
是無法讓其真正普及化,但因為現在不少廠家都投入此類型排氣管的製作,售價已有
慢慢下降的趨勢,最近引起性能迷注目的排氣管,要屬從賽車衍生而來的鈦合金製品了
,來自於航太科技的高價金屬—鈦合金,最大的特徵是薄(厚度約1mm),極度輕量化、
質地堅硬,用於排氣管上除了聲音清澈,也更加深與眾不同的性格。然而鈦合金本身
不能彎折(據說日本已發展出專門的彎管技術)、不容於其它金屬的特性,相對亦大幅
增加製作時的難度與成本,它不但需一截一截的焊接,連消音內室都要使用到同等材質,
故全鈦排氣管可是非常昂貴的。考量到接受度的問題,現在市售的鈦合金排氣管多半只販
售消音筒的部份,有些甚至只是在尾管、筒身鉚上一層鈦皮,可是價錢依舊高出
Stainless品許多。
改裝前課題 確認喜好特性
看完了以上的說明後,大家一定要在改裝排氣管之前,確認你自己所想要的特性,好
比自排車就不能更換太通的排氣管,否則喪失低轉扭力不談,只怕連高轉馬力都累積不
上去。此外,判別一支排氣管的效能優良與否,其實從聲音下手是一個不錯的辦法,排
氣順不順暢的條件,首要自然是聲音不能悶在裡面,可是這也不代表大聲就是好現象。
假使聲音大卻很空、不紮實,必然是其回壓過小,而聲浪飽滿渾厚的排氣管,亦間接表示
了它能將廢氣快速地排乾淨,所以背壓應是適當且正確的。
最後值得大家注意的是,當你更換時,產生的共振有可能會偏大,讓排氣管發生左搖
右晃的情形,這時候 最好順帶換上加硬型的吊耳橡皮(過重時也需要),才不致使接合
處龜裂。能夠把握住這些原則,你也一定能享受改裝排氣管帶來的樂趣。
雖然好像在講汽車
不過其實基礎原理機車也是用的上...
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世界上沒有大車嘴臉,沒有小車嘴臉;
沒有檔車嘴臉,也沒有速克達嘴臉,
只有 「我的車最屌」 嘴臉...
by psilons
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