相信大多數讀者在日常生活中都聽說過一個結論—“一款車的動力是否足夠強勁,完全可以透過排氣管判斷出來。”具體來看,部分讀者認為排氣管的數量越多,排氣管的直徑越粗、排氣管聲音越大,就意味著車輛的動力越強勁。在這個思路下,很多車主朋友也把自己車上的排氣系統進行改裝,讓其擁有更誇張的外觀,更誇張的聲浪,以彰顯車輛動力的強勁。但車輛排氣系統真的能隨便改嗎?
排氣原理,得搞懂!
首先來看一下排氣系統的結構設計,一般情況下,汽車排氣系統主要包括排氣歧管、三元催化轉換器、中節消音器、後消音器等諸多部件組成。其中,排氣歧管一端連線著發動機、另一端連線前節排氣管,然後中節和後節依次相連,除排氣歧管兩端用螺栓固定外,其他整條管路都是用橡膠懸吊在車身底下的,顛簸路面時可以上下左右晃動,因此排氣所產生的振動不會傳至車廂內。
除了排出廢氣以外,排氣系統中的消音管還有消音作用以及影響汽車的動力。事實上,汽油在缸內劇烈燃燒時會產生噪音。至於為什麼大家在日常駕駛的過程中聽不到,主要原因在於排氣管中的消音器成功地將聲音變小。假設沒有消音器的話,汽油在缸內劇烈燃燒時發出的聲音可以說是震耳欲聾,踩油門時產生的噪音甚至會比農用拖拉機的聲音還大。
理論上,我們普遍認為汽油在進入汽缸燃燒後產生的廢氣,越快排出越好,但是實際上並非如此,排氣過快或者過慢都會對車造成一定的影響。因為這裡面涉及到了“排氣背壓”、“氣門交替”的概念。
排氣背壓指的就是排氣阻力,排氣管較長,而且有一定的彎曲,因此在排氣時會對尾氣產生阻力,阻力大小用排氣背壓表示。假設排氣背壓過大,就會造成發動機的充氣損失增加、燃燒效率下降、功率輸出降低,燃油經濟性不佳;反之,如果排氣背壓過小,就會導致發動機低轉速扭矩輸出減小、車輛起步無力、排氣聲音的質感也變得很差。
眾所周知,市面上常見的四衝程發動機的工作流程主要分為進氣、壓縮、點火做工、排氣四個步驟。發動機在凸輪軸的推動下,進氣門首先開啟,新鮮的混合氣體隨著汽缸的下行從進氣門吸氣缸。之後關閉進氣門,開始壓縮,點火做功,最後排氣門的開啟,活塞的上行將廢氣從排氣門排出,至此,發動機完成一個工作週期。
其中,氣門重疊作為發動機執行一個週期的最後一步,排出廢氣的過程中排氣過程活塞還沒有上行到上止點時,進氣門已經提前開啟,這個進氣門與排氣門都處於開啟的狀態,叫做氣門交疊。
氣門交疊導致排氣過程中的活塞接近最上端時,除了最後的那部分廢氣被排出排氣門之外,還有一部分被擠到進氣門的進氣道中。因此,在接下來的下一輪工作迴圈中,進氣系統又把這部分“廢氣”充入到了缸體內,之後再吸入新鮮空氣。對此,不少讀者會感到好奇,為什麼發動機不等到排氣過程結束之後再開啟進氣門,非要吸那麼一點廢氣有什麼用呢?
對於普通家用車低轉速的發動機來說,由於汽缸壓縮混合氣體相對比較慢,所以在點火的瞬間,混合氣溫度不夠高,這就導致混合氣體燃燒不夠充分。因此,發動機在轉速範圍內,氣門交疊可以將未完全釋放能量的高分子碳鏈,被下一輪的點火點燃燃燒,相比於新鮮的汽油分子,這種在上一輪工作中燃燒剩下的多碳分子更容易被點燃,因為它們具備溫度高、分子相對小的優點。
毫無疑問,氣門交疊所帶來的好處是非常明顯的,可以讓發動機在低轉速時,提升扭矩,並且節省燃油,沒燃燒的高分子碳鏈能夠被再次利用。
原廠排氣最香!
相信大家在瞭解完上述發動機進氣門、排氣門的工作邏輯之後,對車輛排氣管的設計原理和工作邏輯都已經有了大致的瞭解。至於為什麼有的車輛會採用一根排氣管,有的車輛會採用兩根排氣管,主要原因是設計師根據車輛發動機排氣背壓、氣門交疊的實際需求而設計的。因此,在原廠排氣的情況下,車輛的動力是否強勁確實可以透過排氣的根數、口徑來分辨。
當然,也有不少人會選擇透過改裝排氣的方式來提升排氣的聲浪效果、視覺感受等等。不得不承認,增加排氣管的數量或加粗排氣管確實能夠提高排氣效率。在排氣管變粗的情況下,排氣效率將會大幅度提升,馬力能夠得到提高。不過排氣管變粗之後也會給車輛帶來新的問題,比如說容易導致低轉嚴重匱乏。
有個朋友給缸哥舉了個例子,排氣管就好像一條長管,長管的另一端是大氣壓。當活塞推動排氣排出排氣管時,會產生一個流速。當下一波的排氣要排出氣門的時候,上一波的排氣如果還在排氣管中,排氣管內就會形成一個負壓,將氣缸內的廢氣“吸”出來,導致排氣阻力變小。不過,如果排氣管的管徑非常粗的話,排氣的流速就會變得很低,甚至在排氣還沒有排除之前就已經消散,難以形成負壓,這就會導致排氣管內下一波的廢氣被壓強阻擋,難以排出。
同樣,增加排氣管數量的方式也會影響排氣管的排氣效率。當排氣管的數量增多時,會導致排氣和排氣管本身的摩擦增大,進而導致排氣流速降低。當流速降低時,排氣效率和負壓也會降低,高轉部分時排氣效率並不是單一的大管徑排氣,限制高轉馬力的發揮。
總結
很多時候我們在街上行走時會看到一些車主為了讓車輛更具運動感,會選擇增加排氣管的數量或者增大排氣管的口徑。雖然這一行為對於部分人來說確實有助於增加車輛的觀感,但是在某種程度上來看卻為自己的安全埋下隱患。因此,缸哥並不建議大家單純為了美感而去改裝車輛,保持原廠排氣無疑是最佳選擇。