談汽車排氣管的改裝設(shè)計

孫雙雙 袁征

摘要：汽車排氣管的改裝是汽車改裝中的一種初級技術(shù)。本文從汽車排氣系統(tǒng)組成、設(shè)計原理及改裝設(shè)計等三方面，詳細(xì)系統(tǒng)的說明汽車排氣系統(tǒng)改裝設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：排氣管;設(shè)計;改裝原理;汽車

中圖分類號：U464.171? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）24-0019-02

0? 引言

發(fā)動機(jī)通常在汽車做功之后排放廢氣，而發(fā)動機(jī)的效率高低通常會受尾氣排放效率的影響。一般更喜歡聲音較小的發(fā)動機(jī)，但是這樣的話便會造成低的排氣速度效率，同時這樣也會對發(fā)動機(jī)的效率產(chǎn)生影響。排氣管的改裝通常指的是可以縮短排氣的整個過程，改變甚至是可以消除凈化裝置如消音器，改造排氣中、前段，車子通過改裝后，加速變快，動力變得充足，動機(jī)在做工時動力聽覺效果變好。

1? 汽車排氣管的基本組成

既用于收集也用于排放廢氣的系統(tǒng)即汽車排氣管，它的幾個主要組成部分包括排氣歧管、排氣管、排氣溫度傳感器、催化轉(zhuǎn)換器、汽車消聲器與排氣尾管等。

1.1 排氣歧管

指連接于發(fā)動機(jī)各缸排氣口的那塊位置。主要功能是收集流經(jīng)缸蓋排氣口的廢氣并且將其傳到排氣總管中去，在這個過程中需要最大限度降低排氣的阻力，減少各缸間的互相影響，使得尾氣通順地排放出去。

1.2 排氣波紋軟管

也叫排氣軟管，位置是在三元催化器、消聲器與發(fā)動機(jī)排氣歧管三部分之間，連接方式呈現(xiàn)撓性聯(lián)接。它的作用是減弱震蕩，進(jìn)行緩沖、安裝便捷、加長可以使用的時間、減少噪音等。

1.3 三元催化器

置于汽車排氣歧管之后，它的作用是凈化尾氣。三元催化器的工作原理是把在燃燒不充分而產(chǎn)生的各種有害氣體，例如CO、HC、NOX等轉(zhuǎn)換成水、二氧化碳以及氮?dú)獾扰懦鲞M(jìn)入空氣里。

1.4 汽車消音器

功效是減少發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的噪音。汽車消音器有二個長度各異的管道，它們二者的差正好等于二分之一排氣聲波的波長，這樣一來聲波便會在疊加的時候出現(xiàn)干涉，減弱噪音或者使其相互抵消，從而進(jìn)行消音。

1.5 后排氣管尾喉

置于原裝排氣尾端。它起到的作用有兩個：一是能夠有效地轉(zhuǎn)化排氣尾管的聲音，使其變得稍加溫和，降低噪音;二是起到很好的裝飾作用。

2? 排氣系統(tǒng)改裝設(shè)計原理

降低發(fā)動機(jī)排氣管的排氣回壓是排氣系統(tǒng)改裝的主要原理。排氣回壓指的是一種排氣不順暢的現(xiàn)象，當(dāng)汽車的發(fā)動機(jī)進(jìn)行正常排氣時，排氣脈沖的力被來自排氣管內(nèi)的壓力阻礙，從而引起排氣不暢通。要想降低排氣回壓，就需要盡量使得發(fā)動機(jī)進(jìn)行吸氣、排氣時工作交替變得越來越暢通，增加進(jìn)入排氣門時候的重疊時間。一般的改裝方式是修改消音器的組成結(jié)構(gòu)并且加大發(fā)動機(jī)排氣時候氣流流通的面積，從而讓排氣變的愈發(fā)暢通。

對于排氣系統(tǒng)改裝，一般由中、尾段開始。管形設(shè)計是改裝中（鼓）至尾（鼓）的關(guān)鍵之處。管形設(shè)計包括“細(xì)長型”與“短粗型”。前者指的是在排氣管的彎曲形狀不改變的情況下，只改變管體材質(zhì)。細(xì)長型改裝的優(yōu)點(diǎn)是可以在壓力高的排氣管沒快速排出，在中低轉(zhuǎn)扭力時，發(fā)動機(jī)顯著提升，在日常的市區(qū)行駛時候適用。短粗型改裝指的是縮減管體的長度，增加管子的直徑。這種改裝方式的優(yōu)勢在于脈沖當(dāng)發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速時比較密集，發(fā)動機(jī)的馬力增加幅度比較大，排氣相對暢通;這種改裝方式的缺點(diǎn)是由于排氣管的回壓低，廢氣在發(fā)動機(jī)進(jìn)行中低轉(zhuǎn)時流速慢。而且混合氣體在氣缸內(nèi)尚沒有燃燒充分便被強(qiáng)行排出，從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)在中低速時扭力略微小，不便在日常行車的時候使用。

3? 排氣管改裝設(shè)計

3.1 一般改裝設(shè)計

直接鋸掉排氣管的尾端之后再進(jìn)行特制尾喉的焊接或者更換來自不同廠家的成品尾鼓是相對簡單的改裝辦法。從原廠定制的尾喉通常是通過不銹鋼材料制作，這種尾喉的主要優(yōu)勢是能夠發(fā)出相對好聽的低頻聲音并且音質(zhì)清爽低沉。不足之處在于所需成本相對偏高。再往深層面的改裝的關(guān)鍵之處是在中段和頭段的排氣管。4-2-1通常是四缸汽車發(fā)動機(jī)使用的改裝方式。這種方式是加一段膨脹室在排氣岐管出來的地方從而減少廢氣壓力，再通過三元催化器之后，分流出來的廢氣進(jìn)入排氣管尾段最后排出到空氣里去。此方法涉及的部位包括排氣管尾段，也包括排氣管的中段和頭段。在拿去原排氣岐管之后，重新安裝改裝之后的新的排氣岐管。來自排氣時的排氣效率與發(fā)出的音質(zhì)也與排氣管的材質(zhì)相關(guān)。在選取優(yōu)良的排氣管時，需要同時考慮耐用性與美觀性這兩種性能。

3.2 三元催化器改裝設(shè)計

是一種必須具有的環(huán)保裝置。但是它使得廢氣流動的速度變慢并且產(chǎn)生了一定的阻力作用，會干擾到排氣效率高低，所以需進(jìn)行一些改裝。通常的改裝進(jìn)行的方式是直接拿掉三元催化器或者更換一個現(xiàn)有的假催化裝置從而提升排氣效率。但是這些方式不能將廢氣轉(zhuǎn)化，會造成檢測時發(fā)動機(jī)尾氣排放不合標(biāo)的情況。

3.3 排氣歧管改裝設(shè)計

通常所用的材料都是鑄鐵的，也有一些車廠采用不銹鋼。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，如果大批量生產(chǎn)，會發(fā)生排氣歧管的長度不等、內(nèi)壁粗糙的現(xiàn)象，此類狀況會使得排氣干涉發(fā)生，從而降低排氣的效率。改裝排氣歧管不僅可以顯著提高發(fā)動機(jī)動力，而且也是改裝提升全部排氣系統(tǒng)最關(guān)鍵的組成。

3.4 排氣波紋軟管改裝設(shè)計

不銹鋼SUS304是排氣波紋軟管的關(guān)鍵材質(zhì)，接管與卡套的材質(zhì)可以是鍍鋁鋼或者是不銹鋼。通常情況下，因?yàn)楦难b之后效果不明顯，一般很少有人會改裝排氣波紋軟管。是否有渦輪增壓裝置是判斷是否需要排氣波紋軟管改裝的依據(jù)。廢氣推動可以推動渦輪增壓器的渦輪輪葉，當(dāng)廢氣暢通時，渦輪增壓器的效率就會變高，相反，當(dāng)廢氣不暢通時，渦輪增壓器的效率便會很低，對渦輪增壓器的工作速度極限值造成影響，使得發(fā)動機(jī)的充氣效率變低。把排氣波紋軟管換掉是在改裝帶有渦輪增壓發(fā)動機(jī)的排氣管的最方便的方式。

3.5 汽車尾段（喉）改裝設(shè)計

鍍鋅或者不銹鋼是汽車排氣管尾段的兩種材質(zhì)。排氣管如果由不銹鋼制成，那么它不僅外形美觀，表明及其光滑，而且其做工十分精良，具有很好的手感與分量感，而且性能優(yōu)良，不易變形，具有超強(qiáng)的耐腐蝕性。排氣管尾喉由鍍鋅材質(zhì)制成是在鐵外部鍍了一層鋅膜，時間一長，鋅膜將變得易被腐蝕甚至脫落。通常根據(jù)不同款轎車排氣管的尺寸大小來對汽車尾喉的設(shè)計進(jìn)行定制。在外形上包括方口、圓口等不同類型。除此之外，為了增加美感，排氣管還可以增加花紋圖案設(shè)計和其他不同的造型。有時為了追求簡單，排氣管內(nèi)不設(shè)計復(fù)雜的花紋而是一通到底。

排氣改裝涉及車下的中段、從發(fā)動機(jī)出來的蕉頭段、尾噴段、催化器消音器段等。通常排氣管尾喉改裝分為回壓式與直排式兩種形式，需要根據(jù)車型與其自身的特點(diǎn)來選擇采用哪種改裝方式。對于回壓式，其尾喉內(nèi)包含多道人為制造的隔障，為了增大排氣壓力從而增大氣缸壓力，加大發(fā)動機(jī)的燃燒比率?；貕菏降奶攸c(diǎn)是發(fā)動機(jī)扭矩大、排氣管聲音大。對于直排式，其尾喉內(nèi)的內(nèi)部直徑很大，壁面光亮順滑，可以使得排氣通順。由于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)相對較高，功率相對較大，相應(yīng)的聲音也相對比較大。通常所見的改裝尾鼓的方式是選用直線式。

3.6 汽車排氣管余熱利用裝置改裝設(shè)計

針對目前現(xiàn)有的技術(shù)中存在的一些不足之處，比如說單一的排氣管余熱利用方式，相對較低的效率等。為了解決上述問題，全面考慮多種因素設(shè)計一種相對高效的汽車排氣管余熱利用裝置。

3.6.1 下部集熱裝置

對于下部集熱裝置，通過為其設(shè)置一下開口式銅制套筒實(shí)現(xiàn)與排氣管的直接連接，這樣一來的話便可以相當(dāng)充分的吸收來自排氣管的一些熱能，在這個筒的上方部位就裝有一個上封閉式的豎直銅管并且和它相互嵌套在一起，設(shè)計制作空心的封閉結(jié)構(gòu)的銅管是為了降低自身本身的重量，并且空心的話可以節(jié)約很多的材料。下開口式銅制套筒的上半部分則是通過一種鉸鏈與下方部位的兩個部分鏈接在一起，在左下部分一般情況會設(shè)置一種延伸薄片，這樣的話便可以插入到右側(cè)下半部分設(shè)置的凹槽當(dāng)中去，通過螺釘來固定左邊與右邊的套筒通過右側(cè)螺紋孔，從而便可以適應(yīng)各種各樣規(guī)格的排氣管，以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)對于排氣管的集熱普適性的這一個目標(biāo)。

3.6.2 中部控溫隔熱裝置

對于中部的控制溫度與隔離溫度的裝置，在封閉式銅管的上表面裝置一種實(shí)心的圓形銅塊，它的四周是通過鋼制板材圍住，中間位置裝有石棉隔熱板，這樣便可以阻斷熱量在鋼板與銅塊之間的一些傳導(dǎo)，一般情況下則是選取的一些石棉隔熱板是由玻璃纖維、陶土和高品質(zhì)石棉纖維的材質(zhì)通過一定量的配比混合而成;一種安裝可滑動軌道在了鋼板的兩邊，并且配置一些齒條，通過焊接和鋼質(zhì)板材等方式措施進(jìn)行齒條的一系列固定操作，可滑動導(dǎo)軌連接汽車底板固定的板材，板材的一邊安裝有電機(jī)，電機(jī)這種設(shè)備是用來提供所需要的動力的來源，通過齒輪與齒條相互嚙合相互配合進(jìn)行傳動，從而便可以實(shí)現(xiàn)在中部全部的傳熱裝置的移動來傳遞熱量與隔絕熱量。

3.6.3 上部保溫加熱裝置

圓形實(shí)心銅塊的上部連接封閉銅管，封閉圓柱銅管的上方部位連接環(huán)形盤狀銅制發(fā)熱管，一直連通到保溫加熱箱從而便可以提供熱量，對于溫度的一些監(jiān)控裝置安裝在保溫加熱箱的上方部位，這樣便可以實(shí)時地進(jìn)行檢測，并且可以測出在箱體中的溫度的高低，之后連接到在外部的可以調(diào)節(jié)溫度的裝置，通過汽車中裝有的電源對其提供所需要的電能，最終同時實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與調(diào)節(jié)溫度這兩方面的功能。在裝置的上方部位是安裝了一個旋轉(zhuǎn)式的箱蓋，箱蓋和箱體是相連的，他們的連接方式是通過一種鉸鏈，箱蓋的上方部位則是安裝一種雙層的鋼化耐高溫防爆玻璃，這樣做的目的是可以使得用戶能夠很好的觀測到內(nèi)部的相關(guān)狀況，箱體內(nèi)部則是安裝了鋁制的內(nèi)膽從而實(shí)現(xiàn)更好的保溫與加熱效果。

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