为什么要改装排气?
这个原因其实很简单,因为我们要性能,要发挥车辆的全部潜力。
当然正统的原因是,大多数车辆的标准排气系统会对经过改装的引擎,甚至是标准引擎,都会造成巨大的限制。这通常是因为汽车制造商必须遵守严格噪音与环保政策,当然也可能仅仅是为了简化底盘离地间隙,或者方便安装。
有时候,汽车公司甚至故意让排气系统更具限制性,以确保标准车型的动力不会过于强劲。反过来讲,通过改装排气系统来取消限制并提升性能也是相对容易的。
对于自吸车型来说,可能只能获得少量的马力提升,但对于涡轮增压车型,这种提升可能高达20马力以上,在这种情况下,涡轮增压的响应时间往往也会有所改善。
另外,轻量化是性能排气系统的另一个优势。
特别是对于受限制的排气系统,减少背压理论上还能略微提高引擎的可靠性,所以改装性能排气还是有诸多好处的。
Author / 酷乐汽车
性能排气系统并不一定要很吵。
尽管很多人会有这样的误解,但大功率和强噪音并不是同时存在的,如果你有足够的资金和空间,你完全可以设计一个符合所有赛道噪音限制的上限达到1000马力的排气系统。
大多数性能排气声音很大的原因在于这样做更便宜。
同时,制作具备大噪音的排气系统也更容易,同时也更轻,因为这样的排气系统仅需要很少的部件甚至不需要消音,当然排气音浪也是吸引买家的一个要素。
消音并不一定会限制排气性能,只要它们是直通型的,这意味着排气气体通过消音时几乎不会受到任何阻碍,声音也会相对小一点。
制作安静的排气系统主要挑战在于成本。
比如在美国市场,一根直径三英寸(76mm)的直管可能只需花费30美元,而一个直径三英寸的消音可能要花费170美元,当你需要四个消音来通过噪音法规时,再加上管道和人工成本,这样就很容易理解为什么很多性能排气系统声音很大,如果不大声,价格可能会很高。
这是一个热门话题,因为很多改装的赛用汽车都无法通过噪音限制。一般来说,赛道的静态噪音限制在95dB到105dB之间,有些赛道的行驶噪音限制低至85dB,连一些标准超跑都无法通过测试。
比如国内的金港赛道,要求原地油门3000转音浪超过85分贝不得入场,著名的纽北赛道静态噪音限制是90分贝,行驶噪音则限制在130分贝,珠海国际赛车场此前甚至要求白天车辆噪音不得超过70分贝,晚上甚至要降到55分贝,因为被周围居民投诉太吵了。
所以为了能安心上赛道,你真的确实需要一个安静的排气系统。还要注意的是,听起来声音大的排气系统在分贝仪上未必测的更响,涡轮增压汽车的低频轰鸣声在赛道日上往往比自然吸气发动机更容易超出噪音限制。
由于赛道日噪音限制非常严格,而在马路上,响亮的排气声也会引起警察注意。因此,安装一个较安静的排气系统是个不错的选择,所以 问题就在于,如何才能在保证尽量静音的前提下,发挥车辆的性能。
尾管塞
尾管塞是安装在排气管尾部的装置,正如其名,它可以降低排气的声音,但除非你的排气系统原本就过大,否则尾管塞会极大地限制排气流量,进而可能严重影响汽车的动力输出。
虽然尾管塞可以在几分钟内安装和拆卸,但在大多数需要最大性能切保持低噪音的场合上,不太实用,作为一种应急解决方案,尾管塞很有效,但并不理想。
加装排气消音
通过强行限制来降低噪音对于发挥性能来说很不友好,如果你追求速度与性能,就需要更好的方法。
最明显且有效的解决方案是添加额外的消音,这样可以在不损失性能的同时还能降低噪音,为现有排气系统焊接一个或两个额外的消音,对于有经验的焊工或排气系统专家来说都不难。
你甚至可以安装为赛道日定制的可拆卸消音,当然真正的消音比简单排气阻塞物要贵得多,但这是为了性能所必须付出的代价。
排气旁通阀
排气旁通阀是许多性能车的标配。
比如一些宝马车型的尾管就带这个装置,其主要功能是调节发动机的排气流量,以适应不同的驾驶条件。当发动机在低转速或轻负载时,阀门关闭,排气流经消音,从而降低噪音;当发动机在高转速或大负载时,阀门打开,排气直接排放,以减小排气阻力,提高发动机功率和扭矩。
排气旁通阀通常由电控系统控制,根据发动机运行状态自动开启或关闭。当ECU检测到发动机的运行状态需要改变排气流量时,它会发出信号,控制排气旁通阀的开闭, 这种自动控制方式可以确保发动机在不同的工况下都能获得最佳的性能。
优点一:降低噪音,在低转速或轻负载时,排气流经消声器,从而降低了噪音,提升了驾驶的舒适性。
优点二:提高动力,在高转速或大负载时,阀门打开,排气直接排放,减小排气阻力,提高发动机的功率和扭矩,提升了驾驶的性能。
优点三:节能环保,排气旁通阀可以提高发动机的效率,降低油耗,减少尾气排放,有利于环保。
排气旁通阀虽然不是易损件,但在使用过程中也可能会遇到一些问题,如阀门卡滞、密封不良等。因此,定期检查排气旁通阀的工作状态,及时进行维修或更换是非常必要的。
同时,保持消音和排气管的清洁,也有助于排气旁通阀的正常工作。
翻板阀
翻板阀的工作原理与尾管塞类似,由电子或机械方式控制。当其关闭时,会限制排气系统并大幅降低排气音量。 然而翻板阀的关闭对动力的影响比尾管塞更大。有些涡轮增压汽车在安装并关闭翻板阀后,甚至无法达到预期增压压力的一半,其限制性太强了。
注意排气管方向
减少排气噪音的一个最常被忽视的方案是布置排气口方向。
你有没有注意到很多赛车的排气管都朝向地面?这是因为声波会撞击地面,然后被吸收或向四周反射,从而有效地减少排气噪音。 有些改装方案会更进一步,在知道噪音测量仪的位置后,将侧面排气设置在车辆的另一侧。
另外一种类似的方案是是让排气在车的两侧分别从消音出口排出,将排气气流和噪音在两侧各分配一半,从而达到降噪的效果。
对于调校过的汽车来说,排气管喷火并不罕见,而发生这种现象的频率可能会受到排气系统的影响。如果你将整个排气系统从一辆汽车上移除,并在观察排气口时让发动机做功,你会看到火焰从发动机的排气口喷出。
但最终,排气管的长度和消音会使这些火焰在尾管处消失。
在更性能的车上,尤其是那些在松油门时仍然喷射燃料的车辆,火焰有时会从尾管出来。像消音箱这样的装置可以稍微减少火焰出现的几率。相反,会喷火的排气系统通常会更快地烧掉消音材料,随着时间的推移就会慢慢降低消音效果。
通常来说越接近排气门的部分越重要,最接近排气门的部分就是歧管了。
改装歧管多由不锈钢制成,常见结构多为4-1、4-2-1、6-2-1等。对于自吸引擎来说,最好的排气形式是每个气缸单独配一根排气管.这样可以完全避免掉不同缸之间的干涉问题。
涡轮导出管(Down Pipe)是位于涡轮之后的一小段管子。
根据上边说的理论,越接近引擎的部分越重要。想让通过涡轮之后的气体尽快排出就应该在这部分优化流体并适度保持一定的废气温度。
三元段内是一或两段网格状的三元载体。
在达到工作温度且空燃比合适的情况下,载体可以尽可能的净化废弃。考虑到网格导致的乱流、排气阻力,以及乱流引起的更大的排气阻力。三元会导致排气效率不高,缸温偏高等问题,进而引发爆震等严重问题。
所以在追求动力或高负载下引擎寿命时,应该拆除三元段并以合适直径的直通管子替代连接前后部分。
中段是从车头到车尾的几米长的整根管子,可能是等径管子,也可能在其上有一段变径的消音腔。
尾段主要分两种:类似普通车型原厂的回压段、直通段。
考虑静音和中低转速时的动力及可操作性的话,应首选回压段。追求马力或高负载时引擎寿命的话,应该考虑直通段。所谓的可变阀门尾段即是可以在这两种排气形式之间切换的产品。
有些车型除了尾段外,在中段上还会有消音段。在后期改装的排气中,如果非常在意噪音问题,也可以试着在中段增加消音段。但其具体位置和形状是需要精确测算的。
如果没有条件,可以多次尝试并确定最终方案。多次焊接可能会毁掉一根中段,建议这样测试的车友多准备一根同款中段。一根做测试,一根最终装车管使用。
要注意的是:对于涡轮引擎来说,即使转速不高,在上坡、正常加速等工况下,涡轮压力也会很大,此时,系统对排气效率的需求并不比高转速时小。
建议对排气管在引擎仓内的部分进行隔热包裹。
在前段适度保持废气温度,可以让废气保持一些流动速度。隔热可以使引擎仓内的进气、线路、管路等部件的温度更低些,利于动力和整体稳定性。特别是排气管经过引擎下方的车型,隔热可以减少排气温度对机油的影响。
如果追求极致马力和转速表现,将排气系统简化是最好的方案。管口直接从引擎盖或侧围板伸出,尽量减少排气管的长度。
简单的回答是,不需要。
普遍的误解是认为发动机一定需要背压,而为一些车辆安装大型排气系统可能会产生不良影响,但这并不是因为减少了背压。背压从来不是提高性能的因素,你需要的是尽快将废气排出发动机。
因此,特别是在非涡轮增压的汽车上,管道长度和尺寸的精心选择很重要,这样可以让排气气体以最快速度通过排气系统。
对于涡轮增压汽车来说,这就更简单了,因为排气歧管的设计对性能的影响较小,而安装一个大型的涡轮后排气系统只会带来性能提升,而不会有损失。对于非涡轮增压汽车来说,简单来讲,低转速下的动力损失并不是因为缺乏背压,而是由于新排气设计的直径和排气气流效应将动力范围移动到了更高的转速范围。
比如本田S2000,常常被人诟病低扭缺乏动力,得踩到5-6000转往上才能输出全部性能,比如踩到爆VTEC,就是很常见的问题。
尖啸管,基本上指的是从涡轮增压汽车的泄压阀出来的一根独立排气管,“尖啸”的名称来源于这根管通常没有消音且声音非常大。 由于泄压阀只有在达到满增压时才会打开, 尖啸管 在正常驾驶时不会引起任何问题,然而这种巨大的噪音会在赛道上引起噪音警告。
目前有两种解决方案。
一种是简单地将尖啸管接回排气系统的其他部分,这样可以降低噪音,但可能会损失动力。另一种是保持尖啸管独立,但添加一个或两个消音来降低噪音。这种方案在性能和噪音方面表现最佳,但会显著增加成本和重量。
几乎所有燃油汽车都需要通过安装三元催化来通过年检排放测试,但由于设计原因,三元催化通常不会让排气流动顺畅,这与追求性能的目标相反。针对这个问题,市面上有多种解决方法,例如改装运动催化器、去三元管或者催化旁通阀。
改装运动催化是最有效的解决方案,这意味着安装一个比标准设备更大、更流畅的催化器,增加了排气流动而不影响排放。然而运动催化价格昂贵,而且在高功率水平下仍也可能造成限制,甚至可能需要并行使用多个运动催化。
最便宜且最简单的选择是取消三元催化,这种方法是直接移除催化,并用一根直管代替。不过很明显这样不能通过排气检测,你最后还得安回去。
最不常见但可能是最佳的整体解决方案是使用电子或真空操作的旁通阀。这种阀门在需要时让废气绕过限制性的消音,在日常驾驶或排放检测时再通过消音排气。
排气系统最常用的材料有三种:低碳钢、不锈钢和钛合金。
低碳钢是最便宜的材料,且相当耐用。然而由于其容易生锈,再加上不锈钢价格的下降,低碳钢排气系统现在已经比较少见了。
不锈钢是最常见的排气材料,因为它抗锈蚀,然而它在涡轮增压汽车的排气歧管上可能会变得脆弱。
最后一种材料是钛合金,它与不锈钢有相似的特性,但重量几乎只有不锈钢的一半,这使得它成为那些希望减轻重量的赛车的首选材料。钛合金的缺点在于它非常难以焊接,最主要的还是成本。
钛制排气系统的价格通常是同等不锈钢系统的四倍左右。因此,完整的钛制排气系统非常罕见,仅限于高预算的性能车。
误区1
原厂排气性能差
高回压大低扭
低回压高功率
原厂使用的排气系统是经过了厂家反复测试,出于车辆的动力性能、环保性能及燃油经济性与生产成本等多方面考虑设计出的产品,是与车辆的动力总成较为合理的搭配。
尤其是对于动力较弱的小排量车型来说,原厂的排气通常不会太过顺畅,而这种设计反而优化了小排量发动机本身低扭不足的特性,适当的回压会产生排气谐振效应可以提高中低转速下的排气效率,更适合城市道路使用。
而一些高性能车型,在原厂设计时就会用到回压较低的排气系统以提高发动机的最大功率输出,通常优化的排气歧管设计、直线型大直径管路、多出尾喉和响亮的排气声浪是它们的共同特点。
对于一些性能车型来说,其原厂排气系统就会使用回压较低的排气设计,更甚至会用到等长排气歧管。
宝马M系 2005款 M5
误区2
声音越大马力越大只改尾段就能让动力输出明显提升
提高功率基本必然丧失低扭
声音越大马力越大的观念是错误的,对排气系统来说,负责消音作用的主要是排气尾段与中段部分,尤其是尾段消音器(又称消音鼓)作用更为重要。
其实只是改装直排式尾段,就可以得到不小的排气声浪,但此时发动机的动力输出几乎不会得到多少改变。
原因很简单,发动机所排出的废气需要经过排气歧管(最接近发动机的部分,与每缸的排气孔连接),三元催化器(在排气歧管之后,负责将有害气体进行转化),接下来是排气中段(减少共振与降低噪音),而最后才是我们可以在车尾看到的排气尾段(负责消音),而在排气尾段之前,每一个部分都会对排气形成阻力,所以声音大不等于马力大。
只是改装排气尾段不会令车子增加马力(即便有所提升也是小的可以忽略不计),而如果把整段排气管更换成高性能型号,则会对马力提升有不少帮助(特别是进气系统同样经过改装后)。
高性能排气管比原装的粗壮,内壁较光滑、弯曲度较小,这些设计令发动机在高转时产生的大量废气能畅顺地高速通过,可以明显提升排气效率。
不要相信那些不知名的小作坊所生产的S鼓所宣称的既提高功率又不损失低扭的说法。
误区3
排气管越粗越好排气回压越低越好
低扭不足的小排量车,不推荐改排气
对排气系统有一定了解的朋友都会知道,影响排气性能的最重要因素就是回压,回压的高低可以直接改变发动机的动力输出特性与最大功率。但是否回压越低动力性能就越好呢?
当然不是,首先我们要弄清衡量动力性能的指标。
打个比方,擅长高转输出的性能车型比如本田S2000,了解这台车动力输出特性的车手可以把它开的很快很顺,但对于一般人来说,低扭匮乏的输出特性给人很不好开的感觉(更不适合拥堵的城市道路),同时也不会感觉这台车的动力性能有多么出色。
这个道理同样适用在排气系统的改装上,回压过低会让低转状态时排气过于顺畅,使气流速度变慢,这样反而会影响低转速时的排气效率,使低转速区域的扭矩输出下降。改装排气系统一定要根据自己的驾驶习惯与需求进行改装。
在改装排气系统时需要考虑到车辆本身的动力输出特性与自己的驾驶习惯,对于感觉低转速扭矩输出并不理想的车主来说,改装排气不是一个很好的选择。
因为改装排气基本都是针对中高转速区域的性能优化,这种改装通常是以损失部分低扭为代价的。
当然现在一些专业改装厂已经推出了可变阀门排气,这种排气兼顾了低转速时的回压要求,在高转速时可以通过控制阀来使排气变得更为顺畅。但昂贵的价格(通常价格在几千元至几万元不等)也不是所有车主都能够接受的。
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