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汽车排气系统改装基础知识前断中断(三元催化器

2017-03-22 14:53    艾森ECU升级(北京运营中心)


1、排气系统是如何工作的?

排气系统的功用是以尽可能小的排气阻力和噪声,将气缸内的废气排到大气中。排气系统主要包括排气歧管、排气管以及消声器。废气从连接燃烧室的排气口,经由排气歧管、排气管前中段(包括三元催化转化器)和排气管尾段(俗称尾排),最后排放至外界空气中。

在前文进气系统的改装中已经提到,降低进气阻力和排气阻力、提高气缸内压力、降低进气终了的温度、降低排气管内残余废气的压力、加大进气门面积都可提高发动机的容积效率,使发动机的功率和转矩相应增加,提高动力性能。所以在排气系统的改装上,应尽可能扩大自由排气截断气缸内和排气管内的压力差,充分利用排气惯性,降低排气阻力,降低排气管内残余废气的压力,减少残余废气的含量,最终使得排气顺畅、快速,提高容积效率,获得更好的动力性能。要让排气系统获得更高的排气效率,就要充分利用排气系统在运作时产生的回压(背压)和“吸啜”效果。发动机在工作时,排气系统输送的废气并不是连续不断的,而是一波一波的;汽车发动机的气缸数量越多或转速越高,废气波越密集。高压的废气波被高速排出气缸后产生的低气压便是回压。适量的回压可使排气系统内产生良好的吸啜效果。原理是:若排气管直径适中,第一波被排出气缸的废气在膨胀后便会紧逼排气管内壁向下游快速排出,同时在上游部分产生一个低压区,吸啜发动机排出的第二波废气。而第二波废气在紧逼排气管内壁向外排出时在其后方产生的低压又在吸啜第三波废气,依此类推,使发动机不费劲地完成排气动作之余,排气效率也比完全不用排气系统更高,残余在气缸内的废气更少,而气缸内可容纳供燃烧用的新鲜空气也更多。所以,只有充分利用回压和吸啜效果,排气系统才能达至较高的性能。

2、排气系统的改装技术要点

在进排气系统改装中,排气系统的改装更为受到欢迎,因为排气系统尤其是其尾段,不但露于车外清晰可见,而且还可以发出慑人的音频和声响,是少数能直接为车主提供视觉与听觉双重感观刺激的改装部件。原厂的排气系统由于要顾及成本、噪声污染和各地不同的排放标准等限制,在设计时都会非常保守,并会在一定程度上因排气效率不高而限制了发动机的性能表现。所以排气系统的改装也常常能为车主带来意想不到的收获。

(1)排气系统的改装可遵循由浅入深的方法

1)一般的排气系统改装,只涉及排气管的尾段,可适当加大排气管尾部的直径及改变消声器的结构形式,使得单位面积内通过的气流增加,从而使废气排放更为顺畅。最基本的改装就是在排气管的末端套上一个更为美观的不锈钢护套,其优点是价格便宜、安装方便,且不会对原车有任何影响。

2)较深层次的改装可以锯掉原车排气管的尾段,在截断部位加焊特制尾喉,或者直接更换由不同品牌推出的原装专用车型尾喉。这种尾喉由不锈钢制成,它最大的特点是可以发出一种低频声音,音质虽然低沉,却很清爽。但如采用这种改装方式,车主就必须放弃原厂汽车排气管尾段。

3)更深层次的改装重点在排气管的前中段和排气歧管。排气管前中段的改装涉及三元催化转化器和排气管内壁与直径的改装;排气歧管的改装涉及排气线路的安排。

(2)排气系统不同组成部位的改装

1)排气歧管。排气歧管的改装一般是改装排气系统中最昂贵的部分,由于对长度、弯度和盲径的严格要求,所以其开发和制作成本很高。但排气歧管的设计优良与否对整套排气系统的西啜效果起着举足轻重的作用。

一般对四缸发动机的车型来说,排气线路的安排分两种: “四出一(4-1)",与四缸发动机联动部分出来的四根排气歧管直接汇总至一条排气管的管路设计; “四出二出一(4-2.1) ”,两根排气歧管先汇总成一管,再加一段膨胀室以降低废气压力,从这两部分分流出来的废气汇总成最终的一条排气管。传统概念是: “四出一”的设计会更适合高转速时的废气波动频率,有助于汽车在高转速时提升动力性能;而“四出二出一”的设计则更有利于低转速时的转矩输出,所以更适合日常市内工况行车之用。但现在很多最新设计的“四出二出一”排气歧管能同时改善发动机在中、高转速时的表现,所以更能满足用户全方位的要求。另外, “四出二出一”的改装方法,需要拆卸原有排气管,安装新的排气管路,此时如选择较佳的排气管,就可以得到“魅力十足”的排气声及较高的排气效率,同时还能兼顾美观与耐用性。

 

2)三元催化转化器。三元催化转化器是控制废气有害成分的重要装置,主要净化发动机废气中的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)等有害气体。有许多改装商为了尽可能减少排气阻力,便将三元催化转化器强行拆除,这不仅会令汽车排放超标,还可能使车内部分有自我诊断功能的汽车ECU发出错误信号,影响正常行车,因此建议保留原车的三元催化转化器。现在很多新款的三元催化转化器并不会对排气流速产生多少阻碍,可换一个改装专用的高性能三元催化转化器,但价格较高。

3)排气管。仅仅更换消声器不会使汽车的动力牲能提高多少,但如果把整段排气管更换成高性能的型号,则会对动力的提升起到不小的作用(特别是发动机经过改装后)。高性能排气管比原装的直径大、内壁较光滑、弯曲度较小,这些设计令发动机在高转速时产生的大量废气能畅顺地高速通过,明显地提升了排气效率。但要注意的是,盲径过大的排气管会影响回压效果并使废气降温太快,在减慢流速之余更减少了排气管的离地间隙,增加汽车被“托底”的机会。一般来说,如果发动机没有经过大幅度改装,则排量在2L以下的自然进气发动机的排气管直径不应超过50mmm,而2L涡轮增压发动机的排气管直径也应为70~80mm。

中段排气管没有单独更换的必要,如需更换,则需要和消声器一起换。中段排气管原是系统中最便宜的部分,但加上了三元催化转化器后价位会有所升高。

4)消声器。消声器很容易装配,改装起来很简单。高档的消声器用不锈钢(甚至是钛合金)制造,改装后的消声器比原装铸铁制造的更轻、更耐用,也更美观。消声器大致可分成两种:第一种是利用交错隔板造成反射波的方式来降低音量,原厂消声器几乎都是此种类型。其优点是成本低而消声效果好,缺点是排气阻力大而笨重。第二种为高性能型号中常见的、用玻璃棉等吸声材料来消声的吸声式。优点是限流少、重量轻,缺点是消声效果较低,因此一般都会有较大的排气声,但排气声的大小和发动机的性能并没有直接关系。另外,消声器末端的排气口直径也要配合前端排气管的直径,太大并不会有实际效果。在选购消声器时,如果只要求外观、大排气声和一般性能的提升,则很多较为便宜的国产改装用消声器即可胜任,但如果要求更高性能的提升,则可选择国外相关知名品牌的产品。

 

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