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每個車主都在問排氣管該改什麼?在解說粗細、型式、材質等等的疑慮之前,先來了解排氣管的本質。
‧原廠設計屈就成本 引擎性能受限封印
四行程引擎的設計,原本就把進排氣行程獨立分開,造就成一個可完全燃燒之設計,也因為獨立進排氣行程之設計,讓燃燒過之廢氣,有充份的時間排出;空出氣缸之空間,以便吸入更多更密集的新鮮空氣,來使引擎有更良好的輸出?率。但由於引擎之缸數多,各缸間無法有獨立之排氣管,同時需考量噪音、空間整體配置與量產成本之因素,排氣管只淪為消音及排除冷卻廢氣之?用!量產下之排氣管,於是就有不夠順暢之問題產生,進而降低了引擎性能!在探討改裝排氣管是否增加多少馬力之時,是否也可謂之尋回多少漏失之馬力,發揮原輸出之本能?
排氣管之順暢程度,可稱之為回壓的多寡,也就是排氣管內部之阻力。阻力大小和頭段的設計角度、中尾段的管徑粗細/觸媒大小、總體長度和彎曲角度、尾部消音器之迴路都有相當之關連。改裝排氣管主要的用途,是在於減低回壓讓、進排氣的運作交替更順暢,也可謂增加氣門重疊時間之延伸;故此可改變引擎之特性、轉變扭力輸出時機、提昇高轉速的反應和流暢度。
‧回壓/尺寸有利有弊
過與不及都屬缺陷
機械設計本屬物理之現象延伸,話說有利必有弊;減低回壓有助於排氣順暢,對於高轉速是好的,但過低之回壓使得排氣管毫無阻礙,中低轉混合氣在未完全燃燒完時便被排出,將造成扭力犧牲!且當引擎回油時,排氣管內的回壓過低,廢氣極有回流至燃燒室之可能!所以為了因應一般道路,中低轉速之應用,相當程度的回壓仍然是必需的!也應以駕駛用途及引擎輸出來考量回壓之大小。
原廠引擎管徑加大比率,應以10%至15%為上限,一般而言,改裝排氣管大多從中尾段下手,常見的手法不外乎增加管徑之尺寸、縮短消音器迴繞之路程,努力使其消音路線呈直線化。提到直線化設計原本是很單純的原理和方法,卻因為市售車有底盤及油箱之干擾,想做到筆直路徑之排氣管,是有相對的困難;除非像參加澳門大賽的各家廠車,拿掉原廠油箱、置入FIA合格之防爆油桶,以空出底盤中央之空間,好讓排氣管大中至正的從車尾中央直接通出車外。
當排氣路徑縮短,各彎角也使其平滑、減低阻力之後,順暢度即有相對的提升。但如之前所提之原則,粗短型式之排氣管,乃訴諸於高轉時之馬力輸出,細長型則擅於低轉之扭力;造成此兩種現象差別的原理,是因為細長型管內壓力高,中低轉速時廢氣能迅速從出口釋出,但高轉時大量的廢氣將面臨阻塞及排溫升高之弱點。而相形之下,粗短型便擁有中低轉流速慢的問題,可是到了高轉速區域即能通暢無阻。
一般道路使用的排氣管,應先考慮長通路型之式樣,使其作為蓄氣增加的條件,然後才是在管徑上來變化,如此才能兼顧到全轉區域的表現。依照現今的測試及表現來說,中段管徑的增加大都保持在原廠的10%至15%為佳,也就是NA引擎在52mm至60mm左右,渦輪引擎則約為65mm至75mm不等。當然引擎的排氣量愈大,改裝幅度又增加的話,也有可能達到80mm之譜。談到管徑的配置比例,由粗變細或從頭至尾一樣口徑,對重視扭力需要的使用者較為恰當,如果是馬力派的訴求,則適合漸次放大的型式。此種放大式的管徑設計,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快流速,特別是在持續高轉速的情形下愈加有利,此也為目前日系改裝品牌的一種趨勢。
‧拔觸媒改以代管
要注意共振現象
在中段排氣管改裝中有一重要元件,就是觸煤和中消,觸煤基本的?用在於淨化排氣的污染,可是它還有消除共鳴的?能,減少共鳴噪音傳至駕駛艙中;由?多貴金屬密密麻麻所組成的蜂巢結構,依照流體力學的原理來衡量,的確是阻礙排氣順暢的一大原兇,而且又是排氣管中高溫的聚熱點!所以消除觸煤原件,就能使排氣順暢,提昇馬力三到五匹之譜。觸煤段中消的外型,看起來就設計成膨脹室的?能,因此能提供一個排氣的阻擋點,由此一特性便能在回壓大小的設計上,提供可運用改裝型式的中消。
代觸煤大致都做成較輕較小型、來增進排氣的速度,在某些管徑偏粗的型式,則藉由此部分的縮減來達到中低轉速扭力的平衡。當排氣管整體口徑過大時,唯一能補救之道,就是在代觸煤段的改變,還能在增加馬力之餘也能兼顧中低轉之扭力。負有消音工作的尾段排氣管,是最大阻力的來源,消音過程的產生靠的是利用隔板讓排氣撞擊,藉由反射波的形成減低音量。原廠大都出自如此型式,而高性能車種及改裝型式則採用直線筒式,纏繞消音棉來吸收噪音,如此無隔板直線式的通路,自然對馬力的提昇有相當大的助益。
‧馬力與扭力雙贏
管路與型式的改變
想要降低尾消的排氣阻礙、又想擁有相對扭力的保持,本來是相反的論點、是不可能達成之事實,但近年來各家設計師的鑽研巧思,運用閥門裝置在進入尾消前安裝此一活動閥門,便能由負荷多寡來控制回壓的改變〔例如New Integra-R、BMW 328等都有此等設計〕;而無限排氣管則設計雙迴路加速氣流路徑,讓背壓視轉速提昇而遞減等變通之方法。在改裝品牌上很多採用直通式尾段,而價格上及耐用度,往往有著很大的差異,其間全然是使用的材質及消音棉使然;在直通式尾消噪音的吸收是靠消音棉來髡芋A一般皆使用單純的玻璃纖維棉來對應,但是長時間後會產生玻璃棉因高熱而容易劣化,燒蝕使得排音變大的困擾!故講究的品牌為了因應此現象,則使用高耐久度的不鏽鋼絲消音棉,此種設計的不同點,是先用不鏽鋼包覆內管的孔道,然後再將玻璃棉填入,其用意是以不鏽鋼絲防止高熱傳導至玻璃棉上,進而使玻璃吸音棉延長整體壽命。
由於交通處罰條例的加重,為了防止臨檢或驗車等不必要的麻煩,坊間也出現?多所謂﹁原廠型式排氣管﹂;顧名思義這類排氣管無論外型長相,聲音都幾近原廠之低分貝要求,但其性能表現依然是有模有樣,其主要原因是利用原廠型式的大筒身,增加更多的消音棉來吸收噪音,其內部通道依然為直通型式,故才能在提昇馬力之外,保持最大的靜音效果。
‧頭段排氣管改裝
著重等長設計
在排氣管的改造中,最重要的部分要算是頭段了,由於原廠幾乎都是大量開模的鑄鐵製品,內管壁粗糙不堪,各歧管長度也不盡相同,加上接合的方式、距離、形狀等等的不夠周全,因此非常易產生排氣干涉的現象,使得各缸排出之廢氣相互衝突產生阻礙。尤其此位置又最為靠近汽缸頭,對進氣燃燒會產生多嚴重之影響!在改裝廠所推出的排氣頭段,絕大多數都是使用管內壁平滑的不鏽鋼材質,更講究的品牌則在歧管底座和接管部位使用開模鑄造的方式,實施無段差的接口,並盡量延展彎角之角度,藉此使得阻力減少、加速排出氣體之流速。
更高檔的型式則將歧管長度統一,致力於等長化,讓排氣脈衝都一致化,徹底來消除各歧管之間的壓力差。如此一來,不但是利於後段排氣管的回壓設定,使整體的吸排氣效率也能大幅度的提升!最後在集合部分的型式上,最普遍的四缸引擎,若為四合一型式則強調不易干涉的高轉速馬力式樣,四合二合一則有利於中低轉扭力之表現,但二者設計之間也拜引擎的輸出特性與設計廠家的訴求特點,且等長頭段在NA引擎有著關鍵性的表現,對渦輪車來說也能提昇相當的效果。
‧渦輪專用頭段
攸關增壓表現
等長的渦輪用頭段,能將各缸排氣均等且定質定量的驅動渦輪葉片,當此順暢而持續的衝擊頻率,能使得增壓效能的效率和穩定度大幅提昇。渦輪用頭段在等長之外,歧管至渦輪本體的總長度,亦為其頭段製造時的重要考量依據;以現今要求低增壓、高扭力在低轉速即需輸出的特點上,愈短的歧管、渦輪葉片的運轉反應才能愈早加快!所以愈接近排氣頭的渦輪,愈能減少其遲滯的現象。此外渦輪引擎的頭段還有一個設計上的重點,就是減低渦輪葉片入口的排壓,能有效減低此聚口的排壓,才能讓渦輪運轉更為快速,同時亦能有效增加增壓值的最大極限!
所以改裝件大多製成粗且長的型式,其終究用意在此,而同樣減壓原理在渦輪出口的前段管Fornt Pipe,換裝大口徑的規格能有效減低二次排壓,因為渦輪藉由廢氣來推動,推動葉片過的廢氣能迅速排出,無阻礙的話才能使葉片前的廢氣更易推動渦輪運行。所以當以性能訴求為出發點的話,渦輪引擎的全段排氣管皆需要粗徑化!
以上如此眾多的原理敘述,或?讀者一時也無法完全理解其中理論之真諦;但改裝排氣管前,必先確認自己所需之特性,好比自排車自動換檔時機受制,千萬別更換管徑太粗、直通性太大之製品,否則將喪失低轉扭力,嚴重的話連高轉速都達不到!而更換排管氣使其排氣順暢的效能之下,勢必造成進氣效率的增加,如此一來引擎的燃燒效率也會變動。最高檔的檢測方法,還是需要架上混合比機,來確定A/F值的變化,從而適切的調整供油比例,才能使改裝排氣管的?效達到完美的境界
‧原廠設計屈就成本 引擎性能受限封印
四行程引擎的設計,原本就把進排氣行程獨立分開,造就成一個可完全燃燒之設計,也因為獨立進排氣行程之設計,讓燃燒過之廢氣,有充份的時間排出;空出氣缸之空間,以便吸入更多更密集的新鮮空氣,來使引擎有更良好的輸出?率。但由於引擎之缸數多,各缸間無法有獨立之排氣管,同時需考量噪音、空間整體配置與量產成本之因素,排氣管只淪為消音及排除冷卻廢氣之?用!量產下之排氣管,於是就有不夠順暢之問題產生,進而降低了引擎性能!在探討改裝排氣管是否增加多少馬力之時,是否也可謂之尋回多少漏失之馬力,發揮原輸出之本能?
排氣管之順暢程度,可稱之為回壓的多寡,也就是排氣管內部之阻力。阻力大小和頭段的設計角度、中尾段的管徑粗細/觸媒大小、總體長度和彎曲角度、尾部消音器之迴路都有相當之關連。改裝排氣管主要的用途,是在於減低回壓讓、進排氣的運作交替更順暢,也可謂增加氣門重疊時間之延伸;故此可改變引擎之特性、轉變扭力輸出時機、提昇高轉速的反應和流暢度。
‧回壓/尺寸有利有弊
過與不及都屬缺陷
機械設計本屬物理之現象延伸,話說有利必有弊;減低回壓有助於排氣順暢,對於高轉速是好的,但過低之回壓使得排氣管毫無阻礙,中低轉混合氣在未完全燃燒完時便被排出,將造成扭力犧牲!且當引擎回油時,排氣管內的回壓過低,廢氣極有回流至燃燒室之可能!所以為了因應一般道路,中低轉速之應用,相當程度的回壓仍然是必需的!也應以駕駛用途及引擎輸出來考量回壓之大小。
原廠引擎管徑加大比率,應以10%至15%為上限,一般而言,改裝排氣管大多從中尾段下手,常見的手法不外乎增加管徑之尺寸、縮短消音器迴繞之路程,努力使其消音路線呈直線化。提到直線化設計原本是很單純的原理和方法,卻因為市售車有底盤及油箱之干擾,想做到筆直路徑之排氣管,是有相對的困難;除非像參加澳門大賽的各家廠車,拿掉原廠油箱、置入FIA合格之防爆油桶,以空出底盤中央之空間,好讓排氣管大中至正的從車尾中央直接通出車外。
當排氣路徑縮短,各彎角也使其平滑、減低阻力之後,順暢度即有相對的提升。但如之前所提之原則,粗短型式之排氣管,乃訴諸於高轉時之馬力輸出,細長型則擅於低轉之扭力;造成此兩種現象差別的原理,是因為細長型管內壓力高,中低轉速時廢氣能迅速從出口釋出,但高轉時大量的廢氣將面臨阻塞及排溫升高之弱點。而相形之下,粗短型便擁有中低轉流速慢的問題,可是到了高轉速區域即能通暢無阻。
一般道路使用的排氣管,應先考慮長通路型之式樣,使其作為蓄氣增加的條件,然後才是在管徑上來變化,如此才能兼顧到全轉區域的表現。依照現今的測試及表現來說,中段管徑的增加大都保持在原廠的10%至15%為佳,也就是NA引擎在52mm至60mm左右,渦輪引擎則約為65mm至75mm不等。當然引擎的排氣量愈大,改裝幅度又增加的話,也有可能達到80mm之譜。談到管徑的配置比例,由粗變細或從頭至尾一樣口徑,對重視扭力需要的使用者較為恰當,如果是馬力派的訴求,則適合漸次放大的型式。此種放大式的管徑設計,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快流速,特別是在持續高轉速的情形下愈加有利,此也為目前日系改裝品牌的一種趨勢。
‧拔觸媒改以代管
要注意共振現象
在中段排氣管改裝中有一重要元件,就是觸煤和中消,觸煤基本的?用在於淨化排氣的污染,可是它還有消除共鳴的?能,減少共鳴噪音傳至駕駛艙中;由?多貴金屬密密麻麻所組成的蜂巢結構,依照流體力學的原理來衡量,的確是阻礙排氣順暢的一大原兇,而且又是排氣管中高溫的聚熱點!所以消除觸煤原件,就能使排氣順暢,提昇馬力三到五匹之譜。觸煤段中消的外型,看起來就設計成膨脹室的?能,因此能提供一個排氣的阻擋點,由此一特性便能在回壓大小的設計上,提供可運用改裝型式的中消。
代觸煤大致都做成較輕較小型、來增進排氣的速度,在某些管徑偏粗的型式,則藉由此部分的縮減來達到中低轉速扭力的平衡。當排氣管整體口徑過大時,唯一能補救之道,就是在代觸煤段的改變,還能在增加馬力之餘也能兼顧中低轉之扭力。負有消音工作的尾段排氣管,是最大阻力的來源,消音過程的產生靠的是利用隔板讓排氣撞擊,藉由反射波的形成減低音量。原廠大都出自如此型式,而高性能車種及改裝型式則採用直線筒式,纏繞消音棉來吸收噪音,如此無隔板直線式的通路,自然對馬力的提昇有相當大的助益。
‧馬力與扭力雙贏
管路與型式的改變
想要降低尾消的排氣阻礙、又想擁有相對扭力的保持,本來是相反的論點、是不可能達成之事實,但近年來各家設計師的鑽研巧思,運用閥門裝置在進入尾消前安裝此一活動閥門,便能由負荷多寡來控制回壓的改變〔例如New Integra-R、BMW 328等都有此等設計〕;而無限排氣管則設計雙迴路加速氣流路徑,讓背壓視轉速提昇而遞減等變通之方法。在改裝品牌上很多採用直通式尾段,而價格上及耐用度,往往有著很大的差異,其間全然是使用的材質及消音棉使然;在直通式尾消噪音的吸收是靠消音棉來髡芋A一般皆使用單純的玻璃纖維棉來對應,但是長時間後會產生玻璃棉因高熱而容易劣化,燒蝕使得排音變大的困擾!故講究的品牌為了因應此現象,則使用高耐久度的不鏽鋼絲消音棉,此種設計的不同點,是先用不鏽鋼包覆內管的孔道,然後再將玻璃棉填入,其用意是以不鏽鋼絲防止高熱傳導至玻璃棉上,進而使玻璃吸音棉延長整體壽命。
由於交通處罰條例的加重,為了防止臨檢或驗車等不必要的麻煩,坊間也出現?多所謂﹁原廠型式排氣管﹂;顧名思義這類排氣管無論外型長相,聲音都幾近原廠之低分貝要求,但其性能表現依然是有模有樣,其主要原因是利用原廠型式的大筒身,增加更多的消音棉來吸收噪音,其內部通道依然為直通型式,故才能在提昇馬力之外,保持最大的靜音效果。
‧頭段排氣管改裝
著重等長設計
在排氣管的改造中,最重要的部分要算是頭段了,由於原廠幾乎都是大量開模的鑄鐵製品,內管壁粗糙不堪,各歧管長度也不盡相同,加上接合的方式、距離、形狀等等的不夠周全,因此非常易產生排氣干涉的現象,使得各缸排出之廢氣相互衝突產生阻礙。尤其此位置又最為靠近汽缸頭,對進氣燃燒會產生多嚴重之影響!在改裝廠所推出的排氣頭段,絕大多數都是使用管內壁平滑的不鏽鋼材質,更講究的品牌則在歧管底座和接管部位使用開模鑄造的方式,實施無段差的接口,並盡量延展彎角之角度,藉此使得阻力減少、加速排出氣體之流速。
更高檔的型式則將歧管長度統一,致力於等長化,讓排氣脈衝都一致化,徹底來消除各歧管之間的壓力差。如此一來,不但是利於後段排氣管的回壓設定,使整體的吸排氣效率也能大幅度的提升!最後在集合部分的型式上,最普遍的四缸引擎,若為四合一型式則強調不易干涉的高轉速馬力式樣,四合二合一則有利於中低轉扭力之表現,但二者設計之間也拜引擎的輸出特性與設計廠家的訴求特點,且等長頭段在NA引擎有著關鍵性的表現,對渦輪車來說也能提昇相當的效果。
‧渦輪專用頭段
攸關增壓表現
等長的渦輪用頭段,能將各缸排氣均等且定質定量的驅動渦輪葉片,當此順暢而持續的衝擊頻率,能使得增壓效能的效率和穩定度大幅提昇。渦輪用頭段在等長之外,歧管至渦輪本體的總長度,亦為其頭段製造時的重要考量依據;以現今要求低增壓、高扭力在低轉速即需輸出的特點上,愈短的歧管、渦輪葉片的運轉反應才能愈早加快!所以愈接近排氣頭的渦輪,愈能減少其遲滯的現象。此外渦輪引擎的頭段還有一個設計上的重點,就是減低渦輪葉片入口的排壓,能有效減低此聚口的排壓,才能讓渦輪運轉更為快速,同時亦能有效增加增壓值的最大極限!
所以改裝件大多製成粗且長的型式,其終究用意在此,而同樣減壓原理在渦輪出口的前段管Fornt Pipe,換裝大口徑的規格能有效減低二次排壓,因為渦輪藉由廢氣來推動,推動葉片過的廢氣能迅速排出,無阻礙的話才能使葉片前的廢氣更易推動渦輪運行。所以當以性能訴求為出發點的話,渦輪引擎的全段排氣管皆需要粗徑化!
以上如此眾多的原理敘述,或?讀者一時也無法完全理解其中理論之真諦;但改裝排氣管前,必先確認自己所需之特性,好比自排車自動換檔時機受制,千萬別更換管徑太粗、直通性太大之製品,否則將喪失低轉扭力,嚴重的話連高轉速都達不到!而更換排管氣使其排氣順暢的效能之下,勢必造成進氣效率的增加,如此一來引擎的燃燒效率也會變動。最高檔的檢測方法,還是需要架上混合比機,來確定A/F值的變化,從而適切的調整供油比例,才能使改裝排氣管的?效達到完美的境界
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