汽车排气改装于马力与扭矩的关系
2014-07-12 09:33 艾森ECU升级(北京运营中心)
在我们所接触到的量产车里，原厂的设计往往屈就制造成本和环保法规使得发动机的真正性能都有所限制，就好像是一个封印封住了发动机真正的实力。现在的量产车都采用四行程发动机的设计，原本就把进排气各个行程独立分开，造就成一个可完全燃烧的设计，也因为独立进排气行程的设计，让燃烧过的废气，有充分的时间排出，空出气缸的空间，以便吸入更多更密集的新鲜空气，来使发动机有更良好的输出功率。但由于发动机的气缸数多，各个气缸之间无法有独立的排气管，同时需考虑噪音、空间整体布局与量产的成本因素和法规规定的环保要求，排气管只沦为消音及排除冷却废气和净化尾气的作用。量产之下的排气管，于是就有排气不够顺畅的问题产生，进而降低了发动机的性能，在讨论改装排气管是否增加了多少马力时候，也可以理解为是挽回了多少发动机原本就有而要迁就量产所损失的马力。
排气管的排气顺畅程度，可以理解为回压取舍的多寡，也就是排气管内部的排气阻力。排气阻力的大小和头段的设计角度、中尾段的管径粗细以及三元催化的大小、总体长度和弯曲角度、尾部消音器的回路也就是回压都有相当的关系。改装排气管主要的用途，就是在于减低回压让进排气的运动循环交替更加顺畅，也可以说增加气门重迭时间的延伸；因此可改变发动机的特性、转变扭力输出的时机、提升高转速的反应和流畅程度。
排气管回压的尺度是非常有讲究的，过多和过少都属于缺陷，回压得多少也都有利有弊。减低回压有助于排气的顺畅，对于高转速是好的，但过低的回压使得排气毫无阻力，中低转混合气在还没有完全燃烧完的时候便被排出，将造成扭力的损失。而且当发动机回油时，排气管内的回压过低，废气极有可能回流至燃烧室。所以在改装之前车主最好应该考虑清楚，对自己想要改装出来的实际效果有所认识。中低转速的使用，相当程度的回压仍然是必需的，也就是低转速的扭力，降低回压就会降低中低转速的扭力，但是可以使排气通畅并提高高转速的发动机性能。很多车主只知道改直排会增加马力，但改装完了以后反而觉得车子没有以前有力就是这个道理。
原厂发动机管径加大比率，应该以10%至15%为上限，一般而言，改装排气管大多先从中尾段下手，常见的手法不外乎增加管径的尺寸、缩短消音器回绕的行程，努力使其消音路线呈直线化。提到直线化设计原本是很单纯的原理和方法，却因为市场上出售的量产车有底盘及油箱的干扰，想做到笔直路径的排气管，是有相当的困难，除非像参加职业大赛的各厂家车，拿掉原厂油箱、改装FIA合格的防爆油箱，以空出底盘中央的空间，好让排气管在车底盘中央再从车尾中央直接通到车外。
当排气路径缩短，各弯角也逐渐平滑、减低排气阻力之后，顺畅程度即有相对的提高。但就之前所说的原则，粗短型式的排气管，是适合于高转速时的马力输出，细长型的排气管则擅长于低转速的扭力输出；造成两种现象差别的原理，是因为细长型排气管管内的压力高，中低转速时废气能够迅速从排气口排出，但高转时大量的废气将面临阻塞排气管及排气温度过高的缺点。而相比之下，粗短型排气管便拥有中低转排气慢的问题，可是到了高转速区域便能发挥的淋漓尽致使排气通畅无阻。
一般量产车的排气管，应先考虑选择排气行程比较直的排气管，然后才是在管径上变化，这样才能兼顾到全转速区域的表现。根据现在改装界比较流行的选择，中段排气管管径的增加到原厂的10%至15%最好，也就是自然进气发动机在52mm至60mm左右，涡轮发动机则在65mm至75mm左右。当然发动机的排气量越大，改装目标动力越大的话也要相应的增加，也有可能达到80mm。谈到管径的配置比例，由粗变细或从头至尾一样口径，对重视扭力需要的车主会比较有用。如果只追求性能提升，那选择逐渐放大的排气管比较好，这种放大式的排气管设计，是采用慢慢扩大管径的方式，使越往后越膨胀的废气加速排出，特别是在持续高转速的情形下效果会更加明显，这种方式也是日系改装车选择比较多的排气管。
在现在量产车的排气管当中有一个阻碍排气的因素，就是我们常说的三元催化。三元催化的基本功能在于净化尾气，并且它还有消除共鸣的功能，减少共鸣噪音传至驾驶舱中。三元催化是由许多重金属密密麻麻组成的蜂巢结构，它的存在阻碍了排气，而且又是排气管中高温的聚集点。所以拆除三元催化，就能使排气顺畅，提升马力三到五匹左右。三元催化的外型，看起来设计成膨胀室的功能，因此能提供一个排气的阻力点，也就是在排气上提供了一定的回压功能。
改装的排气管一般都做的比原厂小，以增加排气的速度。某些管径偏粗的型式，是为了达到中低转速扭力的平衡。当拿掉了三元催化时，排气管的管径又比较粗，那么就需要最后段增加一个小的回压槽。拥有消音功能的尾段排气管，是最大的排气阻力的来源，消音过程靠的是利用隔板让排气撞击，由反射波的形成减低音量，原厂大都是采用如此的型式，而改装的排气管则都采用直线筒式，缠绕消音棉来吸收噪音，这样无隔板直线式的设计，自然对马力的提升有相当大的帮助。
想要降低排气尾段的排气阻力、又想拥有相对的排气阻力来保持相当的扭力，本来是相反的论点，但近年来设计师的钻研，运用阀门装置在进入尾段排气管之前安装活动阀门，便能由负荷的多少来控制回压的改变，例如新的Integra-R、BMW 328等都有这样的设计。改装品牌上很多采用直排的尾危险，但是长时间后玻璃棉会因高热而劣化，烧蚀会使噪音变大。为了消除这个现象，使用高耐久度的不锈钢丝消音棉，这种设计的不同点，是先用不锈钢包覆内管的孔道，然后再将玻璃棉填入，目的是不锈钢丝防止高热传导到玻璃棉上，使玻璃吸音棉延长寿命。
由于考虑到验车及噪音方面带来的不必要的麻烦，许多厂家也推出了低噪音并且尾气排放达标的排气管；这类排气管无论外型长相、声音等都比夸张的纯改装排气管更低调一些，而且表现也还可以，主要原因是利用原厂的大筒身，增加更多的消音棉来吸收噪音，但其内部依然为直排模式，所以才能在提升马力之外，保持最大的静音效果。
现在我们来聊聊整个排气系统的头段，也就是我们俗称的芭蕉。在排气管的改装中，最重要的部分就要算是头段了，由于原厂排气管头段几乎都是大量模具制造的铸铁材料，内管壁比较粗糙，各歧管长度也都不尽相同，加上接合的方式、距离、形状等等不是纯粹考虑动力性能，所以基本上都会干扰排气降低发动机性能，使得各缸排出的废气相互冲突产生阻力。尤其头段又是最为靠近发动机缸盖的位置，对进气燃烧会产生非常明显的影响。现在改装厂商推出的头段绝大多数都采用等长的设计(当然也有不等长设计的头段，比如在北京，翼豹车主使用的比较多的日本HKS所推出的头段就不是等长的)。绝大多数都是使用管内壁平滑的不锈钢材质，有的厂家则在歧管底座和接口部份使用模具铸造的方式，实施无段差的接口，并尽量延伸弯角的角度，使得阻力减少、加速排出气体的速度。
更好的型式则是将支气管的长度统一，最大程度的做到支气管等长，让排气距离都一致，彻底消除各支管之间的压力差。这样不但利于后段排气管的回压，而且使整体的吸排气效率也能大幅度的提升。
以上所说的这些原理也许网友们一时间还不能全部消化，总结成一句话那就是在改装排气管之前，最好是先考虑自己车的特点是自然进气的发动机还是涡轮发动机，是要求低转高扭力的输出还是要高转速马力的输出，因为在这些方面必须有个取舍。举个例子如果是自动档的车，最好别换管径太大的排气管，会影响自动档的换档，严重的话会使转速根本就达不到高转速就被强制换档了。而更换排气管使发动机排气顺畅，势必就需要更多的进气量，当进气和排气都有所增加的时候，喷油量也需要有所调整。所以改装是各个部位都有所关联的。想要能够真正的把所改装的排气管发挥到最大效果，就必须了解跟它有关的其他部分。这句话不光是用于排气管的改装也适用于所有改装的原理。
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