文| 騰三毛
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老司機都有這樣的經驗:車子越豪華、發動機排量越大,車子的排氣管數量越多,從後面看起來也越好看、越性感。
舉個栗子,大眾Polo均採用單側單出排氣形式;緊湊型車速騰1.4T採用單側雙出;邁騰2.0T、寶馬530Li等運用雙側雙出佈局;而保時捷卡宴Turbo 4.0T則是 雙側四出。
毛毛就納悶了,為什麼這些排量越大、進氣量越大、定位越豪華的車型,排氣尾管越多越複雜呢? 一根排氣管與兩根到底有什麼區別呢? 簡單看,似乎大排量車的排氣尾管數量多、直徑大也合情合理,沒什麼好說的。
那麼,汽車廠商明知中國用戶特別特別在意外觀,為什麼大眾Polo1.4L和1.6L的排氣沒有設計成更好看的雙側雙出呢?
其實事實並沒那麼簡單。
要說明這個問題,我們還得從兩個概念說起——“ 排氣背壓 ”和“ 氣門重疊 ”。
什麼是“排氣背壓”?
一般汽車排氣系統中,包含三元催化轉換器、前消音器、後消音器等諸多部件,因此汽車排氣系統中實際上存在著一定的壓力,而這種發動機排氣阻力就被稱為 排氣背壓。
排氣背壓如果過大,會造成發動機充氣損失增加、燃燒效率下降、功率輸出降低,燃油經濟性不佳;相反如果過小,會使發動機低轉速扭矩輸出減小,車輛起步無力,排氣 聲音質感也變差。
也許有網友要問了,為什麼排氣背壓會對發動機造成如此多的影響呢? 這與“氣門重疊”有很大關係。
什麼是“氣門重疊”?
常見的四衝程發動機工作流程分為進氣、壓縮、點火做工、排氣。 發動機在凸輪軸的驅動下,首先打開進氣門,新鮮的混合氣體隨著汽缸的下行從進氣門吸入汽缸。 之後關閉進氣門,開始壓縮,點火做功,最後排氣門的打開,活塞上行將廢氣從排氣門排出,至此一個週期完成。
而氣門重疊則是在一個週期的最後一步:排出廢氣的過程還沒有進行完時,也就是排氣過程活塞還沒有上行到上止點(最上端)時,進氣門已經提前打開了,這個 進氣門與排氣門都處於打開的狀態,叫做氣門交疊。
氣門交疊使排氣過程中活塞接近最上端時,最後的那部分廢氣被排出排氣門之外,還有一部分被擠到了進氣門的進氣道中,在接下來的下一輪循環中 ,實際進氣系統又把這部分“廢氣”充入到了缸體中,之後又吸入新鮮空氣。
肯定有人要問了,為什麼要這麼設計呢? 等排氣過程結束後再打開進氣門不好嗎? 吸那麼一點廢氣有什麼用? 實際上,氣門交疊的意義非凡。
對於普通家用車低轉速的發動機而言,由於汽缸壓縮混合氣體相對比較慢,所以在點火瞬間,混合氣溫度是不夠高的,這就會導致混合氣體燃燒不充分。 可以說,一般汽油發動機轉速在3000rpm以下的,燃燒幾乎都是不充分的,轉速越高、燃燒溫度越高,燃燒越充分。
燃燒不充分會導致汽油裡的多碳元素沒有完美燃燒變為二氧化碳或者一氧化碳,還有部分能量沒有釋放出來。 這些未完全斷開的高分子碳鏈密度比較高,在廢氣中比較重,也就匯集在了排氣中最末端那部分廢氣中。
所以發動機在低轉速範圍內,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,而且相比新鮮的汽油分子,這種上一次燃燒剩下的多碳 分子更容易點燃,因為它們溫度高、分子相對小。
氣門交疊的好處顯而易見的,可以讓發動機低轉速時,提升扭矩,並且節省燃油,沒燃燒的高分子碳鏈可以再次利用。
這當中存在一個邏輯,普通家用車低扭通過氣門交疊提升,氣門交疊又是通過排氣背壓實現,因此排氣背壓的重要性可想而知。
回到我們今天討論的話題,為什麼有的車輛採用了一根排氣管,而另一些車輛設計了兩根呢? 實際上排氣尾管的多少,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,並非數量越多、尺寸越大越好,適合的才是最好的。
如果給小排量的Polo增加一個排氣尾管,一定會影響車輛的排氣背壓,進而影響氣門交疊,削弱發動機在低轉速時的扭矩輸出,影響起步動力。 與此同時,大排量發動機的排氣尾管數量和口徑也不可隨意減少或改小。
這其中有一個特例。 寶馬等不少豪華品牌大排量發動機,在低轉速運轉時,車輛一側的排氣尾管是處於關閉狀態的,只有發動機轉速達到一定數值,這一側的尾管開關才會打開排氣 。 之所以這樣設計,是因為其在低轉速時可以提升排氣背壓,等到轉速提升另一尾管打開後,又可以增大排氣能力,一舉兩得。
很多年前毛毛見識過一個土豪,有一次下車發現自己的大排量豪車只有一側的排期尾管排氣,另一側根本不排。 為此還專門開車到了4S店找說法,而這也讓銷售顧問感到懵逼,最後在問了資深維修技師後才豁然開朗。
不少老司機都有給車輛更換多個排氣尾管,提升排氣音浪效果和視覺感受的想法,對此,毛毛建議更換之前還是先了解清楚利弊,如果可以接受小排量發動機在低 轉速方面的扭矩損失,亦或是主要用來下賽道耍牛逼,那倒可以嘗試一番。