為什么要改裝排氣?
這個原因其實很簡單,因為我們要性能,要發揮車輛的全部潛力。
當然正統的原因是,大多數車輛的標準排氣系統會對經過改裝的引擎,甚至是標準引擎,都會造成巨大的限制。這通常是因為汽車制造商必須遵守嚴格噪音與環保政策,當然也可能僅僅是為了簡化底盤離地間隙,或者方便安裝。
有時候,汽車公司甚至故意讓排氣系統更具限制性,以確保標準車型的動力不會過于強勁。反過來講,通過改裝排氣系統來取消限制并提升性能也是相對容易的。
對于自吸車型來說,可能只能獲得少量的馬力提升,但對于渦輪增壓車型,這種提升可能高達20馬力以上,在這種情況下,渦輪增壓的響應時間往往也會有所改善。
另外,輕量化是性能排氣系統的另一個優勢。
特別是對于受限制的排氣系統,減少背壓理論上還能略微提高引擎的可靠性,所以改裝性能排氣還是有諸多好處的。
Author / 酷樂汽車
性能排氣系統并不一定要很吵。
盡管很多人會有這樣的誤解,但大功率和強噪音并不是同時存在的,如果你有足夠的資金和空間,你完全可以設計一個符合所有賽道噪音限制的上限達到1000馬力的排氣系統。
大多數性能排氣聲音很大的原因在于這樣做更便宜。
同時,制作具備大噪音的排氣系統也更容易,同時也更輕,因為這樣的排氣系統僅需要很少的部件甚至不需要消音,當然排氣音浪也是吸引買家的一個要素。
消音并不一定會限制排氣性能,只要它們是直通型的,這意味著排氣氣體通過消音時幾乎不會受到任何阻礙,聲音也會相對小一點。
制作安靜的排氣系統主要挑戰在于成本。
比如在美國市場,一根直徑三英寸(76mm)的直管可能只需花費30美元,而一個直徑三英寸的消音可能要花費170美元,當你需要四個消音來通過噪音法規時,再加上管道和人工成本,這樣就很容易理解為什么很多性能排氣系統聲音很大,如果不大聲,價格可能會很高。
這是一個熱門話題,因為很多改裝的賽用汽車都無法通過噪音限制。一般來說,賽道的靜態噪音限制在95dB到105dB之間,有些賽道的行駛噪音限制低至85dB,連一些標準超跑都無法通過測試。
比如國內的金港賽道,要求原地油門3000轉音浪超過85分貝不得入場,著名的紐北賽道靜態噪音限制是90分貝,行駛噪音則限制在130分貝,珠海國際賽車場此前甚至要求白天車輛噪音不得超過70分貝,晚上甚至要降到55分貝,因為被周圍居民投訴太吵了。
所以為了能安心上賽道,你真的確實需要一個安靜的排氣系統。還要注意的是,聽起來聲音大的排氣系統在分貝儀上未必測的更響,渦輪增壓汽車的低頻轟鳴聲在賽道日上往往比自然吸氣發動機更容易超出噪音限制。
由于賽道日噪音限制非常嚴格,而在馬路上,響亮的排氣聲也會引起警察注意。因此,安裝一個較安靜的排氣系統是個不錯的選擇,所以問題就在于,如何才能在保證盡量靜音的前提下,發揮車輛的性能。
尾管塞
尾管塞是安裝在排氣管尾部的裝置,正如其名,它可以降低排氣的聲音,但除非你的排氣系統原本就過大,否則尾管塞會極大地限制排氣流量,進而可能嚴重影響汽車的動力輸出。
雖然尾管塞可以在幾分鐘內安裝和拆卸,但在大多數需要最大性能切保持低噪音的場合上,不太實用,作為一種應急解決方案,尾管塞很有效,但并不理想。
加裝排氣消音
通過強行限制來降低噪音對于發揮性能來說很不友好,如果你追求速度與性能,就需要更好的方法。
最明顯且有效的解決方案是添加額外的消音,這樣可以在不損失性能的同時還能降低噪音,為現有排氣系統焊接一個或兩個額外的消音,對于有經驗的焊工或排氣系統專家來說都不難。
你甚至可以安裝為賽道日定制的可拆卸消音,當然真正的消音比簡單排氣阻塞物要貴得多,但這是為了性能所必須付出的代價。
排氣旁通閥
排氣旁通閥是許多性能車的標配。
比如一些寶馬車型的尾管就帶這個裝置,其主要功能是調節發動機的排氣流量,以適應不同的駕駛條件。當發動機在低轉速或輕負載時,閥門關閉,排氣流經消音,從而降低噪音;當發動機在高轉速或大負載時,閥門打開,排氣直接排放,以減小排氣阻力,提高發動機功率和扭矩。
排氣旁通閥通常由電控系統控制,根據發動機運行狀態自動開啟或關閉。當ECU檢測到發動機的運行狀態需要改變排氣流量時,它會發出信號,控制排氣旁通閥的開閉,這種自動控制方式可以確保發動機在不同的工況下都能獲得最佳的性能。
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優點一:降低噪音,在低轉速或輕負載時,排氣流經消聲器,從而降低了噪音,提升了駕駛的舒適性。
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優點二:提高動力,在高轉速或大負載時,閥門打開,排氣直接排放,減小排氣阻力,提高發動機的功率和扭矩,提升了駕駛的性能。
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優點三:節能環保,排氣旁通閥可以提高發動機的效率,降低油耗,減少尾氣排放,有利于環保。
排氣旁通閥雖然不是易損件,但在使用過程中也可能會遇到一些問題,如閥門卡滯、密封不良等。因此,定期檢查排氣旁通閥的工作狀態,及時進行維修或更換是非常必要的。
同時,保持消音和排氣管的清潔,也有助于排氣旁通閥的正常工作。
翻板閥
翻板閥的工作原理與尾管塞類似,由電子或機械方式控制。當其關閉時,會限制排氣系統并大幅降低排氣音量。然而翻板閥的關閉對動力的影響比尾管塞更大。有些渦輪增壓汽車在安裝并關閉翻板閥后,甚至無法達到預期增壓壓力的一半,其限制性太強了。
注意排氣管方向
減少排氣噪音的一個最常被忽視的方案是布置排氣口方向。
你有沒有注意到很多賽車的排氣管都朝向地面?這是因為聲波會撞擊地面,然后被吸收或向四周反射,從而有效地減少排氣噪音。有些改裝方案會更進一步,在知道噪音測量儀的位置后,將側面排氣設置在車輛的另一側。
另外一種類似的方案是是讓排氣在車的兩側分別從消音出口排出,將排氣氣流和噪音在兩側各分配一半,從而達到降噪的效果。
對于調校過的汽車來說,排氣管噴火并不罕見,而發生這種現象的頻率可能會受到排氣系統的影響。如果你將整個排氣系統從一輛汽車上移除,并在觀察排氣口時讓發動機做功,你會看到火焰從發動機的排氣口噴出。
但最終,排氣管的長度和消音會使這些火焰在尾管處消失。
在更性能的車上,尤其是那些在松油門時仍然噴射燃料的車輛,火焰有時會從尾管出來。像消音箱這樣的裝置可以稍微減少火焰出現的幾率。相反,會噴火的排氣系統通常會更快地燒掉消音材料,隨著時間的推移就會慢慢降低消音效果。
通常來說越接近排氣門的部分越重要,最接近排氣門的部分就是歧管了。
改裝歧管多由不銹鋼制成,常見結構多為4-1、4-2-1、6-2-1等。對于自吸引擎來說,最好的排氣形式是每個氣缸單獨配一根排氣管.這樣可以完全避免掉不同缸之間的干涉問題。
渦輪導出管(Down Pipe)是位于渦輪之后的一小段管子。
根據上邊說的理論,越接近引擎的部分越重要。想讓通過渦輪之后的氣體盡快排出就應該在這部分優化流體并適度保持一定的廢氣溫度。
三元段內是一或兩段網格狀的三元載體。
在達到工作溫度且空燃比合適的情況下,載體可以盡可能的凈化廢棄。考慮到網格導致的亂流、排氣阻力,以及亂流引起的更大的排氣阻力。三元會導致排氣效率不高,缸溫偏高等問題,進而引發爆震等嚴重問題。
所以在追求動力或高負載下引擎壽命時,應該拆除三元段并以合適直徑的直通管子替代連接前后部分。
中段是從車頭到車尾的幾米長的整根管子,可能是等徑管子,也可能在其上有一段變徑的消音腔。
尾段主要分兩種:類似普通車型原廠的回壓段、直通段。
考慮靜音和中低轉速時的動力及可操作性的話,應首選回壓段。追求馬力或高負載時引擎壽命的話,應該考慮直通段。所謂的可變閥門尾段即是可以在這兩種排氣形式之間切換的產品。
有些車型除了尾段外,在中段上還會有消音段。在后期改裝的排氣中,如果非常在意噪音問題,也可以試著在中段增加消音段。但其具體位置和形狀是需要精確測算的。
如果沒有條件,可以多次嘗試并確定最終方案。多次焊接可能會毀掉一根中段,建議這樣測試的車友多準備一根同款中段。一根做測試,一根最終裝車管使用。
要注意的是:對于渦輪引擎來說,即使轉速不高,在上坡、正常加速等工況下,渦輪壓力也會很大,此時,系統對排氣效率的需求并不比高轉速時小。
建議對排氣管在引擎倉內的部分進行隔熱包裹。
在前段適度保持廢氣溫度,可以讓廢氣保持一些流動速度。隔熱可以使引擎倉內的進氣、線路、管路等部件的溫度更低些,利于動力和整體穩定性。特別是排氣管經過引擎下方的車型,隔熱可以減少排氣溫度對機油的影響。
如果追求極致馬力和轉速表現,將排氣系統簡化是最好的方案。管口直接從引擎蓋或側圍板伸出,盡量減少排氣管的長度。
簡單的回答是,不需要。
普遍的誤解是認為發動機一定需要背壓,而為一些車輛安裝大型排氣系統可能會產生不良影響,但這并不是因為減少了背壓。背壓從來不是提高性能的因素,你需要的是盡快將廢氣排出發動機。
因此,特別是在非渦輪增壓的汽車上,管道長度和尺寸的精心選擇很重要,這樣可以讓排氣氣體以最快速度通過排氣系統。
對于渦輪增壓汽車來說,這就更簡單了,因為排氣歧管的設計對性能的影響較小,而安裝一個大型的渦輪后排氣系統只會帶來性能提升,而不會有損失。對于非渦輪增壓汽車來說,簡單來講,低轉速下的動力損失并不是因為缺乏背壓,而是由于新排氣設計的直徑和排氣氣流效應將動力范圍移動到了更高的轉速范圍。
比如本田S2000,常常被人詬病低扭缺乏動力,得踩到5-6000轉往上才能輸出全部性能,比如踩到爆VTEC,就是很常見的問題。
尖嘯管,基本上指的是從渦輪增壓汽車的泄壓閥出來的一根獨立排氣管,“尖嘯”的名稱來源于這根管通常沒有消音且聲音非常大。由于泄壓閥只有在達到滿增壓時才會打開,尖嘯管在正常駕駛時不會引起任何問題,然而這種巨大的噪音會在賽道上引起噪音警告。
目前有兩種解決方案。
一種是簡單地將尖嘯管接回排氣系統的其他部分,這樣可以降低噪音,但可能會損失動力。另一種是保持尖嘯管獨立,但添加一個或兩個消音來降低噪音。這種方案在性能和噪音方面表現最佳,但會顯著增加成本和重量。
幾乎所有燃油汽車都需要通過安裝三元催化來通過年檢排放測試,但由于設計原因,三元催化通常不會讓排氣流動順暢,這與追求性能的目標相反。針對這個問題,市面上有多種解決方法,例如改裝運動催化器、去三元管或者催化旁通閥。
改裝運動催化是最有效的解決方案,這意味著安裝一個比標準設備更大、更流暢的催化器,增加了排氣流動而不影響排放。然而運動催化價格昂貴,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個運動催化。
最便宜且最簡單的選擇是取消三元催化,這種方法是直接移除催化,并用一根直管代替。不過很明顯這樣不能通過排氣檢測,你最后還得安回去。
最不常見但可能是最佳的整體解決方案是使用電子或真空操作的旁通閥。這種閥門在需要時讓廢氣繞過限制性的消音,在日常駕駛或排放檢測時再通過消音排氣。
排氣系統最常用的材料有三種:低碳鋼、不銹鋼和鈦合金。
低碳鋼是最便宜的材料,且相當耐用。然而由于其容易生銹,再加上不銹鋼價格的下降,低碳鋼排氣系統現在已經比較少見了。
不銹鋼是最常見的排氣材料,因為它抗銹蝕,然而它在渦輪增壓汽車的排氣歧管上可能會變得脆弱。
最后一種材料是鈦合金,它與不銹鋼有相似的特性,但重量幾乎只有不銹鋼的一半,這使得它成為那些希望減輕重量的賽車的首選材料。鈦合金的缺點在于它非常難以焊接,最主要的還是成本。
鈦制排氣系統的價格通常是同等不銹鋼系統的四倍左右。因此,完整的鈦制排氣系統非常罕見,僅限于高預算的性能車。
誤區1
原廠排氣性能差
高回壓大低扭
低回壓高功率
原廠使用的排氣系統是經過了廠家反復測試,出于車輛的動力性能、環保性能及燃油經濟性與生產成本等多方面考慮設計出的產品,是與車輛的動力總成較為合理的搭配。
尤其是對于動力較弱的小排量車型來說,原廠的排氣通常不會太過順暢,而這種設計反而優化了小排量發動機本身低扭不足的特性,適當的回壓會產生排氣諧振效應可以提高中低轉速下的排氣效率,更適合城市道路使用。
而一些高性能車型,在原廠設計時就會用到回壓較低的排氣系統以提高發動機的最大功率輸出,通常優化的排氣歧管設計、直線型大直徑管路、多出尾喉和響亮的排氣聲浪是它們的共同特點。
對于一些性能車型來說,其原廠排氣系統就會使用回壓較低的排氣設計,更甚至會用到等長排氣歧管。
寶馬M系 2005款 M5
誤區2
聲音越大馬力越大只改尾段就能讓動力輸出明顯提升
提高功率基本必然喪失低扭
聲音越大馬力越大的觀念是錯誤的,對排氣系統來說,負責消音作用的主要是排氣尾段與中段部分,尤其是尾段消音器(又稱消音鼓)作用更為重要。
其實只是改裝直排式尾段,就可以得到不小的排氣聲浪,但此時發動機的動力輸出幾乎不會得到多少改變。
原因很簡單,發動機所排出的廢氣需要經過排氣歧管(最接近發動機的部分,與每缸的排氣孔連接),三元催化器(在排氣歧管之后,負責將有害氣體進行轉化),接下來是排氣中段(減少共振與降低噪音),而最后才是我們可以在車尾看到的排氣尾段(負責消音),而在排氣尾段之前,每一個部分都會對排氣形成阻力,所以聲音大不等于馬力大。
只是改裝排氣尾段不會令車子增加馬力(即便有所提升也是小的可以忽略不計),而如果把整段排氣管更換成高性能型號,則會對馬力提升有不少幫助(特別是進氣系統同樣經過改裝后)。
高性能排氣管比原裝的粗壯,內壁較光滑、彎曲度較小,這些設計令發動機在高轉時產生的大量廢氣能暢順地高速通過,可以明顯提升排氣效率。
不要相信那些不知名的小作坊所生產的S鼓所宣稱的既提高功率又不損失低扭的說法。
誤區3
排氣管越粗越好排氣回壓越低越好
低扭不足的小排量車,不推薦改排氣
對排氣系統有一定了解的朋友都會知道,影響排氣性能的最重要因素就是回壓,回壓的高低可以直接改變發動機的動力輸出特性與最大功率。但是否回壓越低動力性能就越好呢?
當然不是,首先我們要弄清衡量動力性能的指標。
打個比方,擅長高轉輸出的性能車型比如本田S2000,了解這臺車動力輸出特性的車手可以把它開的很快很順,但對于一般人來說,低扭匱乏的輸出特性給人很不好開的感覺(更不適合擁堵的城市道路),同時也不會感覺這臺車的動力性能有多么出色。
這個道理同樣適用在排氣系統的改裝上,回壓過低會讓低轉狀態時排氣過于順暢,使氣流速度變慢,這樣反而會影響低轉速時的排氣效率,使低轉速區域的扭矩輸出下降。改裝排氣系統一定要根據自己的駕駛習慣與需求進行改裝。
在改裝排氣系統時需要考慮到車輛本身的動力輸出特性與自己的駕駛習慣,對于感覺低轉速扭矩輸出并不理想的車主來說,改裝排氣不是一個很好的選擇。
因為改裝排氣基本都是針對中高轉速區域的性能優化,這種改裝通常是以損失部分低扭為代價的。
當然現在一些專業改裝廠已經推出了可變閥門排氣,這種排氣兼顧了低轉速時的回壓要求,在高轉速時可以通過控制閥來使排氣變得更為順暢。但昂貴的價格(通常價格在幾千元至幾萬元不等)也不是所有車主都能夠接受的。