小伙伴们在升级动力的时候,往往绕不开排气,毕竟排气顺畅了,会对发动机的出力表现有比较明显的帮助,不会还有人不懂这个道理吧,这可是基础中的基础。
其实排气系统分为头段、中段和尾段这三段,头段的结构我们会在后文当中讲到;中段包含膨胀鼓,它的作用是让废气膨胀以降低流速,同时减小噪音;尾段包含尾鼓和排气尾管,尾鼓的主要作用就是让废气更进一步减少噪音的同时,还能通过其内部特殊设计来增加回压。
前面提到回压了,我们就来提一提怎么回事,发动机在运转的时候(尤其是低转速的情况下),并非每个气缸都会同时做功,而是根据一定的顺序来运转,这会让发动机每转一圈都只有一个气缸排气,所以废气是以脉冲的形式一口一口地排出,然而废气被活塞推出时的动能比较小,而且排气系统的长度比较长,所以在前一段脉冲流到排气系统,且新的脉冲尚未产生时,这两口废气之间会产生真空带,真空带产生吸力,能够将废气吸走,减少对活塞的依赖,从而让发动机能够吸入更多的空气,继而提升了发动机在中低转区间的动力输出。
图:换个更形象的说法,发动机的工作就像工厂流水线,每一个原材料(新鲜空气)按顺序排队进场(气缸),在经历“吸、压、爆、排”四个冲程的加工以后,成品(废气)排队离场,两口废气之间就会有真空带,真空带会吸走准备从气缸里走出来的废气。
大部分人升级排气大多会聚焦在中尾段上面,原因很简单,第一个头段因为有三元催化器的存在,所以成本较高,一支头段的价格随便也会比中尾段排气贵;其次是升级的不确定性增加,例如会不会用着亮起引擎故障灯,也让很多人望而却步。但在坊间传闻“升级头段的效果比较明显。”的吸引下,不少车友也会抱着跃跃欲试的心态去了解这方面的知识,所以本文就为各位车友说个大概吧。
图:这是适用于Mercedes-AMG GLA 45的高流量头段排气,整体做工都会比原装头段要好,排气也会变得更顺畅。
头段,英文叫Front Pipe,粤语一般叫“头批”;涡轮增压引擎经常说的Down Pipe,说的其实是同一样东西。顾名思义,就是排气系统中最靠近排气蕉或者涡轮废气出口的一段排气管,废气在经过排气歧管(芭蕉)的汇集之后就会来到头段,头段当中最重要的部件有两个,一个是三元催化器,另一个则是缓冲器,用以抵消发动机活动对排气管的扭曲。催化器的作用就是通过内部的催化剂(通常是贵金属)来产生催化反应,以净化废气,降低废气当中的有害物,达到排放合格的目的,没有三元催化器的后果是废气有臭味,且废气的有害物质会非常多,导致排放不达标。而升级三元催化器,就是将内部催化格体从800目换成300目、400目(这里是物理单位的目,指的是单位面积内的孔道数目,不能写成“钼”,别自作聪明),以此换来更顺畅的排气效果,虽然目数减少,但因为格体长度更长,所以对于废气处理能力不会比原厂的差,但就是售价不菲罢了。
图:另外一种头段就是不带三元催化器的直通式头段,俗称假催化。咱们绝不建议车友这么干,说白了,又不是赛车用途,为什么要做这些缺德事儿呢?
原装车在研发时往往需要综合成本、环保、舒适性和排量等因素来考虑,所以原厂头段的材质不会特别好,同时管径也不会很大,催化器内部的催化剂有效成分含量不高,所以原厂三元催化器通常都会采用高密度网格设计(也就是高目数),不过这往往会让发动机的排气阻力变大,造成排气不顺畅的情况,甚至还有部分国六B的车型会在三元催化器和中段排气之间增设颗粒捕捉器(GPF),虽然可以更进一步降低有害物含量,但排气不顺的情况会进一步加剧。
图:这是原厂的三元催化器,由于环保条例不近人情地严格(欧洲汽车工业界已经开始后悔,近来鼓励使用人造汽油就是趋势),往往不会加入大量催化剂,所以原装三元的内部网格比较密(目数高),这能够在降低成本的同时提升废气催化效率,但这也是造成排气不顺的重要原因。
图:升级头段并不是盲目增加管径的,而是根据涡轮排气口的内径作为延伸管道的标准。
在讲升级头段之前,我们先讲讲只升级中尾段。前文提到,中鼓的主要作用是降低流速减少噪音,尾鼓的主要作用是减少噪音的同时加大排气的回压,但由于中尾段已经是排气系统当中比较靠后的一段,所以如果只升级中尾段的话,即使加大管径提升了排气效率,在保留原厂头段的前提下,整体提升效果不会像全段升级那么大。
图:中尾段升级虽然能够加大废气在管内的容积,但由于是比较靠后的部分,在没有更换头段排气的前提下,整体效果不会太明显。
如果是摘除三元催化器(直通)的话,由于没有了三元的阻隔,能够让废气更快速通过,从而让发动机的排气效率大大提升,这是它的好处,仅适合赛用。但大部分车都是在道路上行驶,如果摘除三元催化器,会带来很多问题,首先是废气的恶臭和有害物,会给人体带来非常强烈的不适感,其次是废气排放的路径过于快速,无法形成有效的回压,损失低扭,最直接的表现就是车辆在起步和等红绿灯时没力,加大油门的踩踏深度,因而导致耗油增加。所以,咱们在公在私、在情在哩上都强烈不建议摘除三元催化器,因此被1087,纯属活该!
图:直通头段没有任何部件的阻拦,排气效率基本达到最大化,但也会造成臭味和噪音大的问题,街车请不要升级直通头段,以免影响他人。
保留三元催化器,选择高品质的三元催化器才是正确的选择,而且在法在理都无可辩驳,高流量三元催化器的头段虽然是你的最佳选择,但选购时也要注意,首先是高流量三元催化器的目数不要太少,很多车友选择200目大多会出现故障灯亮起的问题,这里的问题在于气流流速过快,未能与催化剂完成反应过程,下氧传感器监测到异常,从而亮灯。所以,目前较为流行且稳妥的办法是选用300目或者400目的高性能三元催化器,但是这里必须提醒各位做好心理准备,在冷启动的时候,三元催化器因为没达到最佳工作温度,所以排气依旧存在臭味,直至三元催化器达到最佳工作温度的时候才会减少臭味。
图:目数低的情况下,废气在经过三元时的流速会越快,这就是高流量三元的特点。
但无论三元催化器在不在,升级头段还会带来震动的问题,初中物理也有教过,气体在通过管道的时候一定会产生共振,排气系统也是如此,废气在流过排气系统的管道时会产生共振,再加上发动机工作时的震动,排气系统会和车架会产生干涉,从而产生更为强烈的震动和异响,原装车通常都是在研发时就已经考虑过这个问题,所以不会产生比较强烈的不适感。所以,头段的另外一个缓冲震动的作用就非常必要了。
图:网格状的结构就是排气缓冲装置,强烈建议各位车友在选购这类产品时一定要注意看您选择的产品有没有这个结构,相比没有此装置的,舒适性要高很多,尤其是横置引擎的布局,更是如此。
既然了解了各种升级头段的特性以及优缺点以后,那就可以解答前面“能否只升级头段”的问题了,我的回答是可以,但对车辆的升级是一个系统性的工程,升级爱车还是要追求平衡性,而且升级排气系统的作用不等于提升马力,而是提升排气效率,从而让发动机能够更好地输出,继而为后续的动力升级打好基础。
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