摩托车排气系统构成原件详解

杜磊

排气系统主要由排气管、消音器、触媒转换器及其他附属元件构成。接下来说明其工作原理和功能。一般量产市售车的排气管材质大多为铁管，但在高温及湿度的反复作用下容易氧化生锈。而排气管属于外观部件，所以大都在表面喷上耐热的高温漆或者电镀。但是无行之中也增加了重量，因此现在许多车型改用不锈钢材质，甚至是竞技用钛合金排气管。

集合管

四冲程多缸发动机大多采用集合型式排气管，就是将各缸的排气管集结，再由一支尾管排出废气。以四缸车举例，通常用4in1的型式，优点不仅是可以扩散消音更可以利用各缸的排气惯性提高排气效率来增加马力输出。但这一效果只能在某个转速范围内有明显的发挥。因此必须从骑乘的需求目的来设置集合管实际发挥发动机马力的转速区域。早期多缸摩托车的排气设计均采用各缸独立的排气系统。以此避免各缸的排气干涉，利用排气惯性与排气脉冲来提高效率。缺点是：在所设定的转速范围以外，扭力值下降比集合管更多。这是独立排气系统被集合管取代的最大之原因。

排气干涉

集合管在整体上表现优于独立管，但在设计上要有更高的技术含量。来降低各缸的排气干涉。通常做法是先把点火相对缸（1~4。2~3）的两支排气管集中在一起，再集合两组点火相对缸的排气管。就是4in2in1型式。这是避免排气干涉的基本的设计方式。理论上4in2in1比4in1要更有效率，外观上也不同。但实际上两者的排气效率区别很小，因为4in1的排气管里有导向隔离板，所以使用效果区别不大。不管是怎样设计都是为了使发动机有更大的马力输出和更宽广的动力范围。

排气惯性

气体在流动过程中具有一定惯性，排气惯性比进气惯性来的大。因此可以利用排气惯性的能量来提高排气效率，在高性能发动机上排气惯性具有很大的作用。一般人认为废气是在排气行程时由活塞推挤出去的，当活塞到达上止点时剩余在燃烧室的废气便无法被活塞挤出。这种说法是不完全正确的，当排气门一打开，大量废气以很高的速度喷出排气门。这时的状态并不是由活塞推出，而是在压力下自行喷出的。废气以高速进入排气管后，立刻膨胀减压。这时后面来不及靠压力喷出的废气，会来不及填充与前方废气之间的空间。因此在排气门后面会形成部分负压状态。而负压会把剩余的废气完全抽出，如果这时进气门打开，也可以把新鲜混合气吸入缸内，这样不仅提高了排气效率也提高了进气效率，进排气门同时开启时，曲轴移动的角度称为气门重叠角。之所以设计气门重叠角，是要利用排气时产生的惯性来提高气缸里新鲜混合气的填充量。以此提升马力和扭力输出。不管是四冲或两冲，在排气时都会产生排气惯性和脉冲。只是两冲车进排气机构与四冲车不同，必须配合排气管的膨胀室才能发挥最大作用。

排气脉冲

排气脉冲属于压力波的一种，排气压力在排气管里传导形成压力波，利用其能量可以提高进排气效率。正压波与负压波能量一样，但方向相反。

压力波

当废气经过不同横截面空间时会产生压力差形成压力波。最大压力波形成在排气管末端，压力波产生后来回传导于排气口与排气门之间。反射次数越多能量逐渐减小，直到新的压力波产生。为了利用压力波，排气门开启时间很重要。如果在排气门开启时正好产生负压，就能提高排气效率。为了改变负压波到达时间，必须考虑排气管长度。因为压力波的传导速度不变。排气脉冲与排气惯性的速度不同，很难用同一固定长度的排气管来获得这两种能量的优点。发动机连续运转下排气脉冲产生数次重叠。有干扰现象。其效果低于排气惯性。因此以排气惯性为首要因素来设计排气管长度。

抽吸现象

进入集合管的废气因流动惯性而对其他未排气管路产生抽吸作用。相邻管路的废气被吸出。这种现象可以利用来提高排气效率。一缸排气结束，接着就是另一缸排气开始。以点火相对缸作为分组标准合并排气管。再集合另一组排气管。形成4in2in1型式。利用抽吸现象帮助排气。

消音器

发动机排出的高温高压废气如果直接排放到大气里，气体会急速膨胀产生很大的噪音。所以要有冷却消音的装置。消音器内部有许多消音孔和共鸣室。内壁有玻璃纤维吸音棉，以便吸收震动、噪音。较常见的是膨胀型消音器，其内部一定要有长短室。因为消除高频音需用短筒型膨胀室。消除低频音则用长筒型膨胀室。如果只用相同长度的膨胀室，只能消除单一音频，分贝虽然降低，却不能产生人耳可接受的音色。毕竟消音器的设计要考虑到发动机排气声浪能否被消费者接受。

触媒转换器

以前的机车没有装配触媒转换器，而现在汽车、摩托车数量剧增，废气对空气的污染非常严重。为了改善尾气污染便有了触媒转换器。早期的二元触媒转换器只将废气里的一氧化碳、碳氢化合物转换成二氧化碳和水。但排放的废气里还有氧化氮这种有害物质，只有经过化学还原才能转换成无毒的氮和氧。因此在二元触媒中添加了还原触媒剂--铑。便是现在的三元触媒转换器。我们不能再一味的追求性能，而不顾生态环境。因为地球只有一个。

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