(汽車)排氣原理.有想改排氣管的可以看看~

四行程引擎的設計，原本就把進排氣行程獨立分開，造就成一個可完全燃燒之設計，也因為獨立進排氣行程之設計，讓燃燒過之廢氣，有充份的時間排出；空出氣缸之空間，以便吸入更多更密集的新鮮空氣，來使引擎有更良好的輸出功率。但由於引擎之缸數多，各缸間無法有獨立之排氣管，同時需考量噪音、空間整體配置與量產成本之因素，排氣管只淪為消音及排除冷卻廢氣之功用！量產下之排氣管，於是就有不夠順暢之問題產生，進而降低了引擎性能！在探討改裝排氣管是否增加多少馬力之時，是否也可謂之尋回多少漏失之馬力，發揮原輸出之本能？

排氣管之順暢程度，可稱之為回壓的多寡，也就是排氣管內部之阻力。阻力大小和頭段的設計角度、中尾段的管徑粗細/觸媒大小、總體長度和彎曲角度、尾部消音器之迴路都有相當之關連。改裝排氣管主要的用途，是在於減低回壓讓、進排氣的運作交替更順暢，也可謂增加氣門重疊時間之延伸；故此可改變引擎之特性、轉變扭力輸出時機、提昇高轉速的反應和流暢度。

機械設計本屬物理之現象延伸，話說有利必有弊；減低回壓有助於排氣順暢，對於高轉速是好的，但過低之回壓使得排氣管毫無阻礙，中低轉混合氣在未完全燃燒完時便被排出，將造成扭力犧牲！且當引擎回油時，排氣管內的回壓過低，廢氣極有回流至燃燒室之可能！所以為了因應一般道路，中低轉速之應用，相當程度的回壓仍然是必需的！也應以駕駛用途及引擎輸出來考量回壓之大小。

原廠引擎管徑加大比率，應以10%至15%為上限，一般而言，改裝排氣管大多從中尾段下手，常見的手法不外乎增加管徑之尺寸、縮短消音器迴繞之路程，努力使其消音路線呈直線化。提到直線化設計原本是很單純的原理和方法，卻因為市售車有底盤及油箱之干擾，想做到筆直路徑之排氣管，是有相對的困難；除非像參加澳門大賽的各家廠車，拿掉原廠油箱、置入FIA合格之防爆油桶，以空出底盤中央之空間，好讓排氣管大中至正的從車尾中央直接通出車外。

當排氣路徑縮短，各彎角也使其平滑、減低阻力之後，順暢度即有相對的提升。但如之前所提之原則，粗短型式之排氣管，乃訴諸於高轉時之馬力輸出，細長型則擅於低轉之扭力；造成此兩種現象差別的原理，是因為細長型管內壓力高，中低轉速時廢氣能迅速從出口釋出，但高轉時大量的廢氣將面臨阻塞及排溫升高之弱點。而相形之下，粗短型便擁有中低轉流速慢的問題，可是到了高轉速區域即能通暢無阻。

一般道路使用的排氣管，應先考慮長通路型之式樣，使其作為蓄氣增加的條件，然後才是在管徑上來變化，如此才能兼顧到全轉區域的表現。依照現今的測試及表現來說，中段管徑的增加大都保持在原廠的10%至15%為佳，也就是NA引擎在52mm至60mm左右，渦輪引擎則約為65mm至75mm不等。當然引擎的排氣量愈大，改裝幅度又增加的話，也有可能達到80mm之譜。談到管徑的配置比例，由粗變細或從頭至尾一樣口徑，對重視扭力需要的使用者較為恰當，如果是馬力派的訴求，則適合漸次放大的型式。此種放大式的管徑設計，是採慢慢擴大管徑的方式，驅使越往後方越急速膨脹的廢氣增快流速，特別是在持續高轉速的情形下愈加有利，此也為目前日系改裝品牌的一種趨勢。

在中段排氣管改裝中有一重要元件，就是觸煤和中消，觸煤基本的功用在於淨化排氣的污染，可是它還有消除共鳴的功能，減少共鳴噪音傳至駕駛艙中；由許多貴金屬密密麻麻所組成的蜂巢結構，依照流體力學的原理來衡量，的確是阻礙排氣順暢的一大原兇，而且又是排氣管中高溫的聚熱點！所以消除觸煤原件，就能使排氣順暢，提昇馬力三到五匹之譜。觸煤段中消的外型，看起來就設計成膨脹室的功能，因此能提供一個排氣的阻擋點，由此一特性便能在回壓大小的設計上，提供可運用改裝型式的中消。

代觸煤大致都做成較輕較小型、來增進排氣的速度，在某些管徑偏粗的型式，則藉由此部分的縮減來達到中低轉速扭力的平衡。當排氣管整體口徑過大時，唯一能補救之道，就是在代觸煤段的改變，還能在增加馬力之餘也能兼顧中低轉之扭力。

負有消音工作的尾段排氣管，是最大阻力的來源，消音過程的產生靠的是利用隔板讓排氣撞擊，藉由反射波的形成減低音量。原廠大都出自如此型式，而高性能車種及改裝型式則採用直線筒式，纏繞消音棉來吸收噪音，如此無隔板直線式的通路，自然對馬力的提昇有相當大的助益。

想要降低尾消的排氣阻礙、又想擁有相對扭力的保持，本來是相反的論點、是不可能達成之事實，但近年來各家設計師的鑽研巧思，運用閥門裝置在進入尾消前安裝此一活動閥門，便能由負荷多寡來控制回壓的改變(例如New Integra-R、BMW 328等都有此等設計)；而無限排氣管則設計雙迴路加速氣流路徑，讓背壓視轉速提昇而遞減等變通之方法。在改裝品牌上很多採用直通式尾段，而價格上及耐用度，往往有著很大的差異，其間全然是使用的材質及消音棉使然；在直通式尾消噪音的吸收是靠消音棉來完成，一般皆使用單純的玻璃纖維棉來對應，但是長時間後會產生玻璃棉因高熱而容易劣化，燒蝕使得排音變大的困擾！故講究的品牌為了因應此現象，則使用高耐久度的不鏽鋼絲消音棉，此種設計的不同點，是先用不鏽鋼包覆內管的孔道，然後再將玻璃棉填入，其用意是以不鏽鋼絲防止高熱傳導至玻璃棉上，進而使玻璃吸音棉延長整體壽命。

由於交通處罰條例的加重，為了防止臨檢或驗車等不必要的麻煩，坊間也出現許多所謂「原廠型式排氣管」；顧名思義這類排氣管無論外型長相，聲音都幾近原廠之低分貝要求，但其性能表現依然是有模有樣，其主要原因是利用原廠型式的大筒身，增加更多的消音棉來吸收噪音，其內部通道依然為直通型式，故才能在提昇馬力之外，保持最大的靜音效果。

在排氣管的改造中，最重要的部分要算是頭段了，由於原廠幾乎都是大量開模的鑄鐵製品，內管壁粗糙不堪，各歧管長度也不盡相同，加上接合的方式、距離、形狀等等的不夠周全，因此非常易產生排氣干涉的現象，使得各缸排出之廢氣相互衝突產生阻礙。尤其此位置又最為靠近汽缸頭，對進氣燃燒會產生多嚴重之影響！在改裝廠所推出的排氣頭段，絕大多數都是使用管內壁平滑的不鏽鋼材質，更講究的品牌則在歧管底座和接管部位使用開模鑄造的方式，實施無段差的接口，並盡量延展彎角之角度，藉此使得阻力減少、加速排出氣體之流速。

更高檔的型式則將歧管長度統一，致力於等長化，讓排氣脈衝都一致化，徹底來消除各歧管之間的壓力差。如此一來，不但是利於後段排氣管的回壓設定，使整體的吸排氣效率也能大幅度的提升！最後在集合部分的型式上，最普遍的四缸引擎，若為四合一型式則強調不易干涉的高轉速馬力式樣，四合二合一則有利於中低轉扭力之表現，但二者設計之間也拜引擎的輸出特性與設計廠家的訴求特點，且等長頭段在NA引擎有著關鍵性的表現，對渦輪車來說也能提昇相當的效果。

等長的渦輪用頭段，能將各缸排氣均等且定質定量的驅動渦輪葉片，當此順暢而持續的衝擊頻率，能使得增壓效能的效率和穩定度大幅提昇。渦輪用頭段在等長之外，歧管至渦輪本體的總長度，亦為其頭段製造時的重要考量依據；以現今要求低增壓、高扭力在低轉速即需輸出的特點上，愈短的歧管、渦輪葉片的運轉反應才能愈早加快！所以愈接近排氣頭的渦輪，愈能減少其遲滯的現象。此外渦輪引擎的頭段還有一個設計上的重點，就是減低渦輪葉片入口的排壓，能有效減低此聚口的排壓，才能讓渦輪運轉更為快速，同時亦能有效增加增壓值的最大極限！

所以改裝件大多製成粗且長的型式，其終究用意在此，而同樣減壓原理在渦輪出口的前段管Fornt Pipe，換裝大口徑的規格能有效減低二次排壓，因為渦輪藉由廢氣來推動，推動葉片過的廢氣能迅速排出，無阻礙的話才能使葉片前的廢氣更易推動渦輪運行。所以當以性能訴求為出發點的話，渦輪引擎的全段排氣管皆需要粗徑化！

以上如此眾多的原理敘述，或許大家一時也無法完全理解其中理論之真諦；但改裝排氣管前，必先確認自己所需之特性，好比自排車自動換檔時機受制，千萬別更換管徑太粗、直通性太大之製品，否則將喪失低轉扭力，嚴重的話連高轉速都達不到！而更換排管氣使其排氣順暢的效能之下，勢必造成進氣效率的增加，如此一來引擎的燃燒效率也會變動。最高檔的檢測方法，還是需要架上混合比機，來確定A/F值的變化，從而適切的調整供油比例，才能使改裝排氣管的功效達到完美的境界。