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排氣背壓真的是好排氣嗎?排氣是不是就是一根金屬管?答案在這裡!

在網上流傳很多排氣改裝,宣稱能夠改善車輛的排氣方式,增強馬力;但有的人又說排氣是需要排氣背壓的,不然車輛低轉乏力。那麼誰說的才是正確的?怎樣的排氣才算是一根好的排氣?汽車排氣是不是就是一根金屬管?

先說本文的中心內容:排氣背壓不一定是好東西,真正有用的是排氣速度和掃氣作用

我們都知道,在做功衝程結束後,氣缸裡燃燒過的廢氣就會被排出,這是氣缸中的廢氣壓力大約是外界大氣壓的6-7倍(根據發動機的設計,可能會有些許不同)而從排氣管中進來的是1個標準大氣壓。

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當排氣門開啟,氣缸中的高壓氣體就會想要往壓力更低的地方跑,所以排氣背壓就是和排氣氣流相反的壓力,所以排氣門一開啟,氣缸中的高壓氣體會跑到壓力更低的排氣管中,而背壓會阻止氣體往排氣管中排出。

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壓力是在排氣管中一直存在的,假如現在的大氣壓力很低,幾乎是真空狀態,這時氣缸和外界之間的壓力差會比平常更高,所以氣缸中的廢氣會更加快速排出。。

而排氣行程的目的就是儘可能快速高效地將氣缸中的廢氣排出,我們假設外界大氣壓變得非常高,比如10倍於標準大氣壓,那麼大氣壓就會阻止廢氣從氣缸中排出。

所以一旦排氣門開啟,而大氣壓是平常的10倍,比廢氣的壓力還高,那氣流肯定會反向流動,所以排氣背壓的升高會對你想要儘可能快速高效排除廢氣的目的起到負面作用。

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所以,排氣背壓對排氣衝程來說並不是沒有什麼積極作用,為什麼很多人一直說:排氣背壓是有作用的?

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其實這是和排氣速度有關的誤導,因為限流會製造背壓,如果排氣管的直徑非常小,同樣會造成背壓,但同時這又會帶來非常快的流速。

舉個例子,在開水龍頭的時候,把水管前端用力捏小一點,水流就會噴得更遠,流速就會更快,排氣也是同樣的道理。但如果用一個非常粗的排氣管,雖然對氣流沒有了限制,但流速會比較慢,所以廢氣會非常慢地排向大氣。

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理想的狀態是在這中間找一個平衡,氣流限制會造成背壓的負面效果,但同時帶來高流速的正面效果,所以需要在排氣速度和排氣背壓之間找到一個平衡點。

即擁有快速地排除氣流和優良的掃氣效果同時又不會有太多的背壓阻止廢氣排出氣缸,因為排氣不暢意味著功率會降低。

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首先活塞經過了做功行程來到下止點,氣缸中的廢氣需要被排出,當排氣門被開啟的瞬間,會產生一個正壓波向外傳播,緊隨這個壓力波的就是廢氣從氣缸中不斷湧出。

因為內外壓力差很大,這個壓力波會沿著排氣管一直傳播下去,而廢氣在後面緊隨著。

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當活塞往上走到一半左右的行程時,氣缸內外的壓力差已經沒有一開始那麼大了,這帶來的問題就是氣缸中剩餘的廢氣往外跑的趨勢變小了,剩下廢氣的排除速度也就變低了。

這是一個問題;因為我們不想有廢氣殘留在氣缸中,這會導致下一個做功迴圈的效率降低。

前面的壓力波還在沿著排氣管往外傳播,一旦它達到一個排氣管直徑發生變化的地方,就會反射一個壓力波,任何管路交叉的地方都會導致反射產生,比如在排氣總管集合的地方,排氣管路的直徑發生了改變,或者是排向大氣的排氣尾管處。

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反射波的振幅大小和管路直徑的變化是成比例的,如果管路直徑變化比較大,那反射回來的壓力波的振幅也會比較大,造成的影響也會更大。

如果在管路交叉的地方,管路的直徑是由大變小的,那麼最開始產生的正壓波會反射一個正壓波,而如果直徑是由小變大,它會反射會一個負壓波,負壓波會朝著排氣門的方向傳播,這時,最理想的狀態是負壓波剛好到達排氣門時,排氣門處於關閉狀態。

這和發動機轉速有關係,這樣的完美時機不會是正好某一個轉速。通常來講,在某一個轉速區間,這個負壓波效果是有一定好處的,這也跟排氣管長度和直徑有關。

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負壓反射波抵達排氣門的最佳時機是排氣門剛好關閉而進氣門剛好開啟,因為負壓波可以幫助降低排氣歧管裡的壓力,幫助氣缸中的廢氣排出,這樣就可以有一個儘可能排盡廢氣的氣缸。

同時,在進氣門開啟時,還能幫助吸入更多的新鮮空氣,因為這是的氣缸和進氣管之間的溫差和壓力差都是很大的,所以如果在進氣門開啟時,能讓氣缸中的壓力更低,就可以幫助吸入更多的空氣,使掃氣效果更好。

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更好的掃氣意味著有更多的新鮮混合氣,也就能輸出更高的功率,這一切都取決於排氣管長度設計,因為這要和壓力波的傳播速度相匹配。

壓力波傳到交叉處產生反射波,反射波再沿著排氣歧管反射回到排氣門處,這個過程需要反射波在完美時間回到排氣門,而一個氣缸的反射波也可以對不同的氣缸產生輔助作用。

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這個過程中還有一個概念叫慣性掃氣,舉個例子,假如汽車在高速直線行駛,在汽車後面會有一個低壓區域,因為前面的空氣被推開了。

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同樣的情況也會發生在排氣管中,當排氣門開啟的瞬間,會發出一個正壓的排氣脈衝,這個氣壓波自身會有一個慣性(因為它的速度是極快的)。

當它在排氣管中傳播時,它的背後會產生一個低壓帶,所以它掃過排氣歧管時,會在歧管中產生低壓(取決於氣流的速度,氣流的速度取決於排氣歧管的直徑)。

如果排氣管太短,排氣氣流的速度就不會太快,也就不會產生很多的低壓;如果排氣管太細,那麼排氣背壓會太高,阻止廢氣的排出,這樣發動機就不得不消耗更多的能量去排出這些廢氣。

因此,在氣壓波掃氣和慣性掃氣之間會有一個完美的平衡點,所以排氣管長度和直徑的設計對於發動機某一個轉速區間的效能有非常關鍵的影響。

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這就是為什麼我們並不需要那麼多的排氣背壓,而真正需要的是掃氣作用,同時需要排氣速度來增強掃氣作用,增強了掃氣作用才可以增強發動機的功率。所以在更換排氣管時需要深思熟慮,到底有沒有必要去更換直徑更大或者更短的排氣管?

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