為何要改排氣管?(中) 拔觸媒嗎?

車訊網 童國輔 2018-09-20 10:09:16

拔觸媒改以代管
要注意共振現象
想要減少排氣阻力還有一個方法,那就是拔除中段排氣管上會大幅增加排氣阻力的零件,那就是「觸媒轉換器」,觸媒基本的功用在於淨化排氣的污染,另外它還有消除共鳴的功能,減少共鳴噪音傳至駕駛艙中;觸媒內部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,所以拔除觸煤,改以全直通管路就能使排氣順暢,提昇高轉速的馬力,不過許多新世代車款一旦拔除觸媒,如果沒有透過ECU調校來修正,可能會導致儀錶亮警示燈,此時最好能以200~300目的高流量賽車觸媒取代之。
 

▲雖然中段排氣管上的觸媒是阻礙排氣效率的兇手,但有些新款車輛又不能拔除,會亮電腦燈且更耗油,因此就衍生了金屬賽車觸媒。其內構造是較疏的金屬網板結構,雖然一樣會有些微阻礙,但在節省油耗與性能這兩點的考量下,算是折衷的做法。
 
值得一提,排氣管改造中種類最多也最常見的就是直通式尾段,不過價格及耐用度上往往有著很大差異,其間的差異在於使用的金屬材質及消音棉的好壞影響;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,但是長時間使用後玻璃棉會因高熱而劣化、熔蝕,使得排氣噪音變大,故講究的品牌為了因應此現象,會先用高耐久度的不鏽鋼絲消音棉包覆內網管,然後再將玻璃棉填入,其用意是利用不鏽鋼絲來防止高熱傳導至玻璃棉上,進而延長玻璃吸音棉的壽命,排氣管用久也不會破聲。
 

▲現在的渦輪車在Down Pipe上也會設有另外一顆觸媒,如果能換裝賽車觸媒製品的話,能降低高轉速時的排氣壓力,對性能提昇有絕佳幫助。
 

▲大口徑粗短型的尾段排氣管,在高轉速時擁有極佳的排氣效率,能徹底發揮引擎馬力,不過卻會大大降低低轉速的扭力反應,因此比較適合手排車款換裝,自排車換了只有聲浪兇狠,車不見得會跑。
 
中尾段排氣管改造秘訣
1.自排車NA車口徑不要加大。
2.自排車NA車觸媒或尾段擇一更換,以免回壓過低。
3.手排車NA口徑加大原廠10~15%為限。
4.渦輪引擎的Down Pipe必換。
5.新世代引擎換觸媒需用賽車觸媒才不會亮燈。
6.中消不能太短,低轉速車內會有共鳴聲。
7.動力沒有強化,尾段使用口徑一樣但直通產品。
 
頭段排氣管改裝
著重等長設計
至於頭段排氣管的改造,算是在排氣系統升級中,最重要的部分了,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。
 

▲原廠型排氣管雖然外觀溫馴,且加入較多的消音棉之後,能有效抑制排氣噪音,減少路上條伯伯的關注,不過內在卻已改為直通化,對於排氣效率提昇依舊有著相當程度的幫助,適合自排車或低調的車主使用。
 
尤其此位置又最為靠近汽缸頭,對進氣燃燒會產生明顯影響,因此各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。
 

▲原廠尾段是利用隔板反射與抵消聲音的原理,來達到消弭排氣噪音,不過卻有排氣阻力大的特性,至於排氣順暢的直線排氣管,則是透過內網管外纏繞消音棉的方式來吸收噪音,消音棉的材質與殘繞方式會影響排氣管的壽命。
 
更高檔的型式則將頭段排氣管的各歧管長度統一,致力於等長化,讓排氣脈衝一致化,徹底消除各歧管間的壓力差,不但有利於後段排氣管的回壓設定,更能使整體的吸排氣效率大幅度提昇,讓引擎高轉速時運作順暢。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。
 
▲過去Mugen排氣尾管最為人津津樂道的,就是其雙迴旋的設計,這樣的設計讓大氣回壓在轉速提昇時會自動遞減,達到高轉馬力與中低轉扭力雙贏的局面,後來也成為許多國產排氣管模仿的對象。
 

▲等長化頭段排氣管能讓排氣脈衝一致化,徹底消除各排氣頭段內的壓力差,不但是利於後段排氣管的回壓設定,更能使整體的吸排氣效率大幅度提升,是許多高檔排氣管的唯一設計。
 
渦輪專用頭段
攸關增壓反應
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,例如Impreza STI原廠所使用的排氣頭段就是最好例子。渦輪用頭段除等長外,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,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。
 
▲圖示Impreza EJ引擎的不鏽鋼頭段,可以看出為了等長之設計要點,轉折弧度、角度變化都下了相當的苦心,且不鏽鋼內徑平滑具有低流阻之優點,營造出最好的排氣效率,而少了水平對臥引擎獨有的排氣打鼓聲,則是唯一的缺點。
 
而同樣減壓原理也適用在渦輪出口的前段管Fornt Pipe上,通常換裝大口徑的規格就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。
 

▲原廠為了成本考量,大多將排氣管盡量精簡,例如頭段使用翻砂的鑄鐵材質,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。
 

▲渦輪車使用的頭段,由於牽扯到要驅動渦輪葉片,因此除了等長之外,縮短排氣管到渦輪之間的距離,能使得渦輪反應變快、遲滯降低,甚至使得葉片端入口的排壓降低,整體上都有明顯的效果顯現。
 

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