为何排气歧管歪七扭八,弄直点不行吗?有何原理?

排气歧管,几个缸、就几根管,而这些管最终要汇聚成一股,这就和拧麻花是一个道理,拿四缸机来说,分别从四个气缸伸出四根歧管,想在很短的距离汇聚成一跟管,怎么可能不七扭八歪?仔细想一下如果四根歧管都是笔直的,还怎么能往一起拧?就那么点空间,不大幅度的形变、弯曲,根本没办法布置;所以在有限的空间把多根歧管拧成一股,必然是七扭八歪的样子!

实际上这与发动机缸数、发动机布局有很大的关系,简单点说弄个横置三缸机,它的排气歧管结构就很简单,如果弄个单缸杵那就更加简单了,因为机器小、气缸少、歧管少,所以对空间依赖很小;反过来说纵置的v6、v8亦或者是12缸机器,歧管多的吓人,本身机器就极为占据空间,12根歧管又要兼顾排压、又要顾及空间,汇聚到一股那形状肯定怪异了,不这么做根本就装不进去;所以弄出那么复杂、七扭八歪主要是保证体积不能太大!

排气压力

排气压力很奇妙,大了不行、小了也不行(相对于原厂动力参数),排气压力大了,就会导致发动机排气负荷变大;排气压力小了,新鲜空气能跟着废气一同排出去,所以排气压力将就的是个合理性,所以怪异的形状也有排气压力相关的作用。。。排气压力过大:当排气压力过大时,活塞上行的排气冲程阻力变大,因为绝大部分的废气是靠活塞上行给推出去的,所以排气阻力变大的时候,活塞上行受阻,活塞上行的阻力增加之后,就等同于消耗掉了发动机的能量,所以燃油消耗会提高,动力会下降(因为一部分功被增加的排气阻力消耗掉了);所以排气阻力不能太大,原厂设置的排气压力就是最适合原装动力参数的压力!排气压力过小:当排气压力过小时,排气冲程活塞上行压力变小,大部分废气可以被顺利的排出;但依靠活塞推出的废气并不是全部,因为当活塞上行到上止点时,气缸仍存在一部分空间、也可理解成燃烧室容积!处于燃烧室的废气,依靠活塞是推不出去的,所以这部分废气依靠进入的新鲜空气给推出去!在排气门尾声、进气门会打开,这也就是气门重叠;如果排气压力过低,那么进气门打开的一瞬,进入的新鲜空气也会谁着废气一同排出去,这样一来造成动力下降,部分空气被排出;这就是为什么一些低扭矩、自吸,改装大流量排气管之后,低转速扭矩降低的原因!总而言之排气歧管、排气管不可能笔直,单缸杵还差不多,因为它只有一根管、怎么布置都有理;但对于那些大排量、多气缸的发动机而言,众多根歧管想拧成一股,是很令人头痛的问题,空间有限、管子又那么多,所以只能改变形状,将一堆管压缩成七扭八歪的造型,其实看看那些四缸机的歧管,并没有想象的那么复杂,有些结构是很简单的(如上图),但马自达那个排气歧管为了降低排温,所以布局有些不同,但仅仅是特例,如下图!

为何排气歧管歪七扭八,弄直点不行吗?有何原理?

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为什么汽车排气歧管总是歪七扭八的,弄成直通通的不行吗?是的,真不行!无论是结构因素还是原理因素还是其它额外因素都不允许歧管做成直溜溜的结构。虽然排气歧管不属于发动机的组成结构似乎目的也就是排废气的,它看起来似乎不那么重要。其实不然,由于排气歧管衔接发动机排气口,直接接触高温高压的废气,它的工作有效性和稳定性会直接影响发动机的性能优劣。因为发动机若要有效运行的前提就必须保证其吸气的舒畅和排气的通畅,所以有关吸气和排气的管路设计就一定会影响到发动机吸气、排气的效率,从而影响发动机性能、油耗等。

排气管一般分为三个部分:排气歧管、中端处理、尾部消音,它的主要作用包含排气、降噪、减震、消音。下面我们着重分享下排气歧管的特性和原理。

发动机特性决定排气歧管独立布局

为何排气歧管是歪七扭八的,这就涉及到其工作工况和作用。我们知道活塞往复式发动机的运行是按既定的顺序依次进行的,也就是说每个气缸有每个气缸既定的工作次序。这样造成的结果就是发动机排气行程也必须满足一定的次序,因此每个缸在排气过程是不会是完全同时进行的。当然,缸数越多点火间隔角越小导致曲轴上曲拐互成角度越小,各个气缸的排气会有更多时间重叠,但由于每个缸都是四冲程的也就是曲轴旋转180度才能做一次功,因此哪怕是十六缸的发动机也不可能让两个气缸同时进行同一个行程。同理,点火有间隔角那排气也一定有,因为每个缸都是180度做一个冲程。所以由于发动机排放间隔的特性导致其排气也不可能同时进行,由于不能同时排气如果不加以控制必定会造成排气紊乱。而排气歧管的作用就是来协调的,如果把排气歧管改用为一根粗通管会造成什么后果?最直接的影响就是各个气缸排除的废气会互相干扰且形成强大的废气涡流(正负压力波),一方面气门关闭前导致废气压回气缸,另一方负压力波又能提高扫气系数,这种混乱状况会影响发动机的正常运行;而高温涡流会不断被冲击形成的压力波可能会导致共振、爆炸;高温废气也会提前逆流气缸使喷油提前点燃,爆震敲缸。(试想下七八百度的废气一直在发动机排气门徘徊是个什么情景)

举个例子大家更好理解:比如常见的四缸发动机点火顺序是1-3-4-2,它的排气顺序就是2-1-3-4且间隔时间是曲轴旋转180度。也就是曲轴最初旋转0-180度时2缸排气、1缸点火、3缸压缩、4缸进气,所以2缸排气后应尽快让废气排出,因为几乎现在的每款发动机都设定有点火提前角(也就是进排气门早开晚关,用来提高进气效率、增加排气效果),如果不尽快排出2号缸的废气势必会导致废气乱窜。而2号废气还没排出1号缸的废气又出来了,一旦对流就会形成涡流,这种高温涡流危害相当大,然后3缸、4缸再到1缸这样往复循环。假如发动机是2400转/分也就是40转/秒,一秒所有气缸共排气80次,这种高效情况下产生的废气对流会让发动机根本没法正常工作。

因此,排气歧管一定不能用一个直筒,且要经过科学的设计进行“引流”。结构上最好的办法就是让一个气缸连接一个排气歧管来保证其排气过程的互不干涉;然后就是尽可能通过朝下弯曲等长的办法尽快引流防止其在发动机排气侧逗留,比如常见的有4-1和4-2-1、6-2-1等布局方式。虽然说着简单但这些都是经过无数次实验后采取的最优设计,每一个歧管的长度、粗度、弯度、光滑度、材质及集结点都不是随随便便来的。

另外它的设计还应考虑到回压、空间布局、噪音以及震动、等综合情况发动机舱就那么大点,很多车型都是前置发动机且排气歧管位于发动机前方,歧管还得来个180度转身才能延向后方,这样能够预留的空间就更小了。弯曲设计的歧管比直筒歧管有更好的降震、降噪的作用,噪音和震动也会经过多次缓冲得到缓和。合理的排气回压对发动机的低转速运行是有利,但排气歧管更需要的是排气顺畅减小回压影响,排气回压在排气管中端及后端也应该是科学且合理的“适可而止”设定,因为节能减排是现在的趋势。

三元催化及中端、末端消音器

三元催化主体结构是蜂窝状的陶瓷,陶瓷表面都有特定贵金属,当过热的废气流经三元催化时其中的CH、NO和一氧化碳催化还原为无害的二氧化碳、水和氮气,它的主要作用是环保降低排放污染,另外它对尾气也有一定降温的作用。三元催化一般位于歧管集结点之后,目的就是对各个气缸的尾气进行过滤。消音器的作用就是降低噪音,对于家用车来说排量和动力不允许我们“炸街”,消音器对行车的舒适度有很大帮助。

为何排气歧管歪七扭八,弄直点不行吗?有何原理?

首先,我们要了解排气我们一般分为 排气歧管 头段 中消 尾鼓四个部分。

1、排气歧管

排气歧管是连接发动机中缸的这部分,原厂一般是铸铁材质,比较耐高温,现在有些新款发动机歧管是集成在中缸内,有专门的水道进行冷却。 歧管最理想的结构是等长的,也就是每个缸出来的长度是一样的,目的是避免排气干涉,但是最终还是要会集在一个地方连接头段,但是这个点到每个缸的排气口的长度又不一样,所以距离短的要绕一下,就会出现形状不规则。

2、头段里面集成三元催化,主要是过滤废气,减少有害气体排放。

3、中段的作用是消音。

4、尾鼓的第一个作用是消音,第二个是保证排气有一定的阻力,也就是回压。有回压才能保证发动机低转速的扭矩输出。

5、整段排气的形状是根据车辆的整体布置决定。 从前到后,不光是排气管贯穿,后驱车还有传动轴。所以一般后驱车后排座椅中间的凸起要高于前驱,因为要给传动轴,排气管预留位置。

6、有些车型为了让车内空间,也就是中间凸起没那么明显,排气采用从侧面直通到车位。

7、还有一方面的考虑就是排气的阻力,也就是回压。

为何排气歧管歪七扭八,弄直点不行吗?有何原理?

四个关键词:惯性、涡流、回压、散热、空间为什么排气歧管是弯曲的,为什么不弄直了一点?

发动机的排气歧管的确是弯曲的,特别是对于马自达的创驰蓝天车型,不仅弯曲,而且还比较占空间,那么这是什么原因呢?

惯性

从空气流体角度来看,发动机内的空气迅速的从排气门排出以后,在稳定的排出排气管的过程中,会形成惯性,利用惯性逐渐的将尾气排出排气管,而在惯性产生的过程中,还会产生一定的吸力,也就是说,通过空气产生的惯性,按照排气门开闭的节奏,将汽缸内燃烧的废气迅速排出。

涡流

空气在一般会通过旋转的方式进行流动,空气高速自选会产生一定的涡流,这个涡流是顺利排出空气的前提,而涡流产生的一个必要的前提就是排气管内部的管路必须要平滑,此外,还要有足够的长度,确保空气有一定的流速。

回压:

发动机废气排出排气门以后,会在排气管內形成一个负压区,这个负压就是确保下一个排气冲程所排出的尾气顺利被吸走的关键。而排气回压得生成也要排气筒的长度要有最低的限制。否则无法,形成回压。

散热

排气管发动机运转过程中经常处于高温状态,要求和发动的一些零部件有足够的散热空间,否则高温会烘烤相关部件。

空间:

车内空间有限,排气管要求有足够的光滑、足够的长度、弯曲度不能影响排气速度,因此,汽车的排气筒往往做的弯弯曲曲。

基于以上几点考虑,汽车发动机的排气筒往往是做的弯弯曲曲。

为何排气歧管歪七扭八,弄直点不行吗?有何原理?

我是学这个的,简单的给你说吧,排气管有3个作用:

第一,消音减排,意思就是减少噪音污染和废气排放。

第二,保持发动机的动力平稳输出,什么意思呢?就是发动机在高转速时当然排气越顺越好了。可是在起步,或者低速时,如果直排就会导致回压过低,从而导致发动机低扭不足,动力弱起步无力,所以排气管需要做成一定弯曲来获得回压,从而使发动机在低转速,低速行驶时有足够的低扭和动力。

第三,多缸发动机,头蕉部分多数扭曲弯曲,为什么呢?是为了使各个缸体在排气时互不干涉,比如四缸发动机,最后汇合到一条排气管上,中间的两个缸走的距离最短排气最快,外边两个缸跑的路程最远,这就直接导致几个缸之间在排气的时候互相干涉,影响排气的顺畅度从而影响动力,所以简单点就是把中间两个缸的排气管做的弯曲来增加长度,所以大家看起来都是整体弯曲不规整的从而来获得背压和减少互相影响。

为何排气歧管歪七扭八,弄直点不行吗?有何原理?

排气歧管是发动机排气系统上很重要的部件,它连接在气缸盖上,排气门打开时气缸里的废气经过排气歧管汇集到排气管中向外排出。我们平时看到的排气歧管都是下面这张图中的样子。

这是最常见的排气歧管,把每个气缸里的废气引导至排气管。这种排气歧管基本上不会占据很大的地方。

但是还有一些发动机的排气歧管看起来就更夸张了,蜿蜒曲折,每根都特别长,占据了很大的发动机舱空间。究竟为何有这些不同的设计呢?主要还是发动机的设计取向不同。

比如上图是普通的排气歧管,因为发动机工作中存在气门重叠,比如1缸排气末端排气门即将关闭时废气刚好到达排气歧管中心位置,在这里产生了很大的压力。而与此同时3缸排气门逐渐打开即将进入排气冲程,而此时1缸排气气流在排气歧管内形成的压力还未消除,这个压力自然会影响3缸废气的排出效率,这就是“排气干扰”。

为了避免排气干扰设计师就想到了办法:每个气缸使用单独的排气歧管,并且增加其长度,这样排气压力波在到达汇合处时就不会对下一个排气冲程造成干扰了。

因为这样的设计导致排气歧管长度增加,体积增大,为了让有限的发动机舱容纳下这个排气系统所以要对排气歧管进行合理的布置,因此就出现了各种错综复杂蜿蜒曲折的排气歧管。

虽然从以上内容来看似乎越是复杂的排气歧管越高级,其实也并不是这么绝对,主要看需求,有些发动机想要获得某些性能特点就需要考虑排气干扰的影响,因此就要采用复杂的排气歧管设计。而有些发动机即便采用普通排气歧管布局也能够达到预期性能那就没必要再多此一举采取更复杂的方案了。

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