第三節?進排氣系統改裝

23 進排氣系統改裝的目的是什么？

進排氣系統是為提升汽車動力性能改裝得比較多的一個部位。進排氣系統和點火系統的改裝可以使汽車運行得更順暢，提高發動機的工作效率，還可以使油氣混合得更充分，從而降低廢氣的排放。

24 進氣系統是如何工作的？

一般進氣系統主要包括空氣濾清器和進氣歧管。在燃油噴射式發動機中，還包括空氣流量傳感器或進氣歧管壓力傳感器。空氣經空氣濾清器濾去雜質后，流過空氣流量傳感器，經過計量后，再經由節氣門通道進入進氣歧管，與噴油器噴出的汽油混合后形成適當比例的可燃混合氣，最后由進氣門送入各個氣缸。

另外，由于進排氣是間歇的，所以進排氣管存在壓力波動。在特定的進氣管條件下，可以利用此壓力波動來提高進氣門關閉前的進氣壓力，以提高容積效率，這就形成了動態效應。動態效應可分為慣性效應和脈動效應兩種。

進氣管的慣性效應是指進氣門打開、空氣流入氣缸內時，由于慣性的作用，即使活塞已經到達下止點，空氣仍將繼續流入氣缸內。若在氣缸內壓力達最大時關閉進氣門，容積效率將達到最大值。

進氣管的脈動效應是指發動機除了在極低的轉速外，進氣門前的壓力在進氣期間會不斷地產生變動。這是由于進氣門的開、閉動作，使得進氣歧管內產生一股壓縮波前后波動。如果進氣歧管的長度設計正確，能讓壓縮波在適當的時間到達進氣門，則可燃混合氣可借其本身的波動進入氣缸，提高發動機的容積效率，反之則會導致容積效率下降。脈動效應又稱為“共振效應”。

進氣歧管的長度也在很大程度上影響了這兩種效應。若想得到最佳的容積效率就必須同時考慮脈動效應及慣性效應，也就是說在氣缸壓力達到最大、關閉進氣門的同時，前方進氣歧管內的壓縮波也應同時達到最高的位置（波峰）。較長的進氣歧管在發動機低轉速時的容積效率較高，最大轉矩值會較高，但隨著轉速的提高，發動機的容積效率及轉矩都會急劇降低，不利于發動機高速運轉。較短的進氣歧管可以提高發動機高轉速運轉時的容積效率，但會降低發動機的最大轉矩值及其出現的時機。因此若要兼顧在發動機高低轉速下的動力輸出，維持任何轉速下的容積效率，只有采用可變長度的進氣歧管才能解決此問題。

25 進氣系統改裝的技術要點是什么？

前面已經提到配氣機構改裝的宗旨是提高發動機的容積效率，而進氣系統的改裝同樣是要提高發動機的容積效率，可由下述幾個方面著手。

（1）空氣濾清器

改裝進氣系統的首要工作就是換用高效率、高流量的空氣濾清器。空氣濾清器的阻力隨結構的不同而有所不同。空氣濾清器必須在保證濾清效果的前提下，盡可能減小阻力，如加大氣流通過截面積，改進濾清器性能，研制出更加低阻、高效的新型濾清器等。換裝高流量的濾芯可降低發動機的進氣阻力，從而提高發動機運轉時單位時間的進氣量及容積效率。例如可以將原廠紙質的濾芯更換為以單層纖維布等為過濾材料的高流量濾芯，以達到在減少發動機進氣阻力的同時增大單位時間內的進氣量的效果（由于原廠的空氣濾清器多為多層紙質制成，較大的阻力決定了在進氣的同時發動機負荷會有所增加）。與此同時，空氣流經空氣流量傳感器后，空氣流量傳感器將進氣量增加的信號送至電控單元（ECU），ECU便會發出指令控制噴油器噴出更多的燃油與之配合，使得更多的可燃混合氣（值得注意的是，更多并不意味著更濃）進入氣缸，從而使發動機輸出功率增加。若更換濾芯仍不能滿足需求，則可將整個空氣濾清器總成換成俗稱“冬菇頭”的濾芯外露式濾清器，如圖3-26所示。這種濾清器有效增大了濾清器有效過濾面積。“冬菇頭”通常與原車裝配的或改裝后的進氣管路連接，以應對發動機高轉速所需要的更大的吸氣量，進一步降低進氣阻力。

圖3-26 進氣“冬菇頭”套件

由于渦輪增壓發動機的機艙溫度較高，不利于發動機的工作，同時也使進氣溫度很高，所以會降低發動機的進氣效率，影響發動機的壽命。“冬菇頭”很好地解決了這個問題，進氣道的開口設計得比原裝車大，能夠將發動機艙外的新鮮空氣直接導入。

對于發動機沒有重度改裝或是采用自動變速器的汽車，為保持原車的低速轉矩能力，還是使用原廠的濾芯更合適。在使用中，應經常清洗濾清器，及時更換濾芯。

有些車主甚至用碳纖維風箱來取代原車的空氣濾清器。碳纖維具有良好的隔熱性，使進氣溫度不受發動機艙高溫的干擾，空氣密度更大，燃燒效率更好。而且風箱特殊的內部構造，能使進氣形成渦流，使可燃混合氣更好地混合以促進燃燒。東南菱悅轎車所用的碳纖維風箱如圖3-27所示。

圖3-27 碳纖維風箱

（2）進氣道和進氣管

進氣道和進氣管必須保證足夠的流通面積，避免彎管和截面突變，并改善管道表面的光潔程度，以減小阻力，提高容積效率。

進氣道的改裝可從拋光進氣道、改變進氣道的形狀和更換進氣道的材質三個方面著手。拋光進氣道可以降低氣道表面的粗糙度。平滑的表面可有效降低進氣阻力，減少空氣流經氣道時在氣道表面產生停滯的現象；拋光后氣道直徑也會有小幅度的加大，這可視為拋光后所帶來的附加效益。進氣道拋光后可加快氣體的流速，加強了掃氣效應，使殘余廢氣排得更徹底，提高發動機的容積效率。相應的，排氣道的拋光也能起到一樣的效果。

改變進氣道形狀的目的在于改變進氣蓄壓（以滿足急加速節氣門突然全開時的需要）和增加進氣流速，但這類產品通常有特殊性的限制，也就是說換裝其他車型的進氣道并不一定能發揮其最大的效果。

進氣道的材質應選用不吸熱且質量輕的材料，目前最常用的就是碳纖維材料。碳纖維材料具有不吸熱的特性，可以保證進氣溫度不受發動機艙高溫的影響，使進氣密度更高，即單位體積的含氧量增加，從而提高發動機的動力性能，但是價格較高。

改裝進氣道時，常將形狀及材質同時改變，以獲得最大的效果。同時將空氣濾清器一起拆除，并將進氣口延伸至車外，直接對準前方，以便在車速提高的同時進氣壓力也能隨之增大，進氣量也相應增加。

（3）直噴式進氣歧管

一些高性能汽油機采用了直線型進氣系統，在直線化的同時，還應注意合理設計氣道截流和進氣管長度等，以期達到高轉速、高功率的目的。賽車發動機需要高轉速的動力表現，故可犧牲低轉速時的轉矩輸出，因此都將進氣歧管盡量縮短并取消空氣濾清器，充分消除進氣阻力，以獲得最佳的高速表現。傳統的后方進氣、前方排氣的發動機，在換裝直噴式進氣歧管后，所面臨的最大問題是如何從車外導入足夠的新鮮空氣。直噴式進氣歧管與經過空氣動力學設計的碳纖維進氣道是最佳的組合，也是目前針對賽車的最佳選擇。尤其在將發動機位置降低后，利用發動機上方所空出的空間，安裝一個大型進氣導管，其開口與車頭散熱器保護罩充分密合，使得空氣能有效地送到處于后方的進氣歧管。

（4）可變進氣歧管

汽車對進氣歧管的要求是：在高轉速、大功率時，應配裝短粗的進氣歧管；在中低速、最大轉矩時，應配裝細長的進氣歧管（這在前文進氣管的動態效應中已有所提及）。為了同時滿足這兩個要求，可采用可變進氣歧管。

（5）二次進氣

二次進氣是指除了從原有空氣濾清器吸入的空氣外，另外再利用進氣歧管的真空壓力差，從發動機曲軸箱強制通風（PCV）管路外接另一個進氣裝置，通過導入適量的新鮮空氣來達到提高容積效率的目的。目前市場有許多利用二次進氣原理制成的產品，價格較高。二次進氣所能得到的動力提升效果最主要的是在前段（低轉速段），因為在節氣門全開、空氣大量進入使真空度降低時，二次進氣裝置所能導入的空氣量就相對變得微不足道了。進行大幅度進氣系統改裝時，必須考慮與燃油供給系統的配合問題。若只是大幅增強進氣能力，而燃油供給系統無法提供足夠的供油量與之配合，則勢必無法達到提高動力性能的目的，因為發動機所需的是比例適當的可燃混合氣而不是大量的空氣。此外還必須考慮噪聲的問題，因為除了排氣管所產生的噪聲，進氣管也會產生噪聲。

最后，還可以選擇再增加一些附加的進氣裝置來提供更加充足的進氣量，比如現在市面上比較多見的安裝在負壓真空管上的負壓進氣裝置。該裝置可以在車輛電控單元（ECU）已設定的工作范圍（指在已編制好的ECU程序里，為了保護發動機內部機械不會過多的磨損，ECU為進氣、供油、點火等工作程序都設定了一個較寬的識別區間）內，根據每輛車的實際情況和需求，用手工進行精確的空燃比調整，使氣缸內混合氣體的空氣含量在不影響ECU正常工作的情況下達到最完美的稀薄燃燒狀態。這樣，在不影響發動機使用壽命的情況下提升發動機低、中速轉矩，達到省油、環保的效果。由于設備的安裝過程是在不改動發動機任何構造和設置的前提下進行的，所以在不需要時，經拆卸即可恢復原車的原裝狀態。

26 排氣系統是如何工作的？

排氣系統的功用是以盡可能小的排氣阻力和噪聲，將氣缸內的廢氣排到大氣中。排氣系統主要包括排氣歧管、排氣管以及消聲器。廢氣從連接燃燒室的排氣口，經由排氣歧管、排氣管前中段（包括三元催化轉化器）和排氣管尾段（俗稱尾排），最后排放至外界空氣中。

在前文進氣系統的改裝中已經提到，降低進氣阻力和排氣阻力、提高氣缸內壓力、降低進氣終了的溫度、降低排氣管內殘余廢氣的壓力、加大進氣門面積都可提高發動機的容積效率，使發動機的功率和轉矩相應增加，提高動力性能。所以在排氣系統的改裝上，應盡可能擴大自由排氣階段氣缸內和排氣管內的壓力差，充分利用排氣慣性，降低排氣阻力，降低排氣管內殘余廢氣的壓力，減少殘余廢氣的含量，最終使得排氣順暢、快速，提高容積效率，獲得更好的動力性能。要讓排氣系統獲得更高的排氣效率，就要充分利用排氣系統在運作時產生的回壓（背壓）和“吸啜”效果。發動機在工作時，排氣系統輸送的廢氣并不是連續不斷的，而是一波一波的；汽車發動機的氣缸數量越多或轉速越高，廢氣波越密集。高壓的廢氣波被高速排出氣缸后產生的低氣壓便是回壓。適量的回壓可使排氣系統內產生良好的吸啜效果。原理是：若排氣管直徑適中，第一波被排出氣缸的廢氣在膨脹后便會緊逼排氣管內壁向下游快速排出，同時在上游部分產生一個低壓區，吸啜發動機排出的第二波廢氣。而第二波廢氣在緊逼排氣管內壁向外排出時在其后方產生的低壓又在吸啜第三波廢氣，依此類推，使發動機不費勁地完成排氣動作之余，排氣效率也比完全不用排氣系統更高，殘余在氣缸內的廢氣更少，而氣缸內可容納供燃燒用的新鮮空氣也更多。所以，只有充分利用回壓和吸啜效果，排氣系統才能達到較高的性能。

27 排氣系統改裝的技術要點是什么？

在進排氣系統改裝中，排氣系統的改裝更為受到歡迎，因為排氣系統尤其是其尾段，不但露于車外清晰可見，而且還可以發出懾人的音頻和聲響，是少數能直接為車主提供視覺與聽覺雙重感觀刺激的改裝部件。原廠的排氣系統由于要顧及成本、噪聲污染和各地不同的排放標準等限制，在設計時都會非常保守，并會在一定程度上因排氣效率不高而限制了發動機的性能表現。所以排氣系統的改裝也常常能為車主帶來意想不到的收獲。

（1）排氣系統的改裝可遵循由淺入深的方法

1）一般的排氣系統改裝，只涉及排氣管的尾段，可適當加大排氣管尾部的直徑及改變消聲器的結構形式，使得單位面積內通過的氣流增加，從而使廢氣排放更為順暢。最基本的改裝就是在排氣管的末端套上一個更為美觀的不銹鋼護套，其優點是價格便宜、安裝方便，且不會對原車有任何影響，如圖3-28所示。

2）較深層次的改裝可以鋸掉原車排氣管的尾段，在截斷部位加焊特制尾喉，或者直接更換由不同品牌推出的原裝專用車型尾喉。這種尾喉由不銹鋼制成，它最大的特點是可以發出一種低頻聲音，音質雖然低沉，卻很清爽。但如采用這種改裝方式，車主就必須放棄原廠汽車排氣管尾段。

圖3-29所示為寶馬130i換裝純手工打造的德國Eisenmann尾喉。

3）更深層次的改裝重點在排氣管的前中段和排氣歧管。排氣管前中段的改裝涉及三元催化轉化器和排氣管內壁與直徑的改裝；排氣歧管的改裝涉及排氣線路的安排。

（2）排氣系統不同組成部位的改裝

1）排氣歧管。排氣歧管的改裝一般是改裝排氣系統中最昂貴的部分，由于對長度、彎度和直徑的嚴格要求，所以其開發和制作成本很高。但排氣歧管的設計優良與否對整套排氣系統的吸啜效果起著舉足輕重的作用。

一般對四缸發動機的車型來說，排氣線路的安排分兩種：“四出一（4-1）”，與四缸發動機聯動部分出來的四根排氣歧管直接匯總至一條排氣管的管路設計，如圖3-30所示；“四出二出一（4-2-1）”，兩根排氣歧管先匯總成一管，再加一段膨脹室以降低廢氣壓力，從這兩部分分流出來的廢氣匯總成最終的一條排氣管。傳統概念是：“四出一”的設計會更適合高轉速時的廢氣波動頻率，有助于汽車在高轉速時提升動力性能；而“四出二出一”的設計則更有利于低轉速時的轉矩輸出，所以更適合日常市內工況行車之用。但現在很多最新設計的“四出二出一”排氣歧管能同時改善發動機在中、高轉速時的表現，所以更能滿足用戶全方位的要求。另外，“四出二出一”的改裝方法，需要拆卸原有排氣管，安裝新的排氣管路，此時如選擇較佳的排氣管，就可以得到“魅力十足”的排氣聲及較高的排氣效率，同時還能兼顧美觀與耐用性。

圖3-28 排氣管改裝

a）尾喉 b）尾喉（彎管） c）尾喉（直管） d）尾喉安裝效果圖

圖3-28 排氣管改裝（續）

e）排氣管改裝效果圖1 f）排氣管改裝效果圖2 g）排氣改裝套件

圖3-29 寶馬130i換裝德國Eisenmann尾喉（純手工打造）

a）寶馬原裝尾喉與Eisenmann尾喉 b）Eisenmann尾喉上可以清楚看到Eisenmann的商標和產地 c）拆下原車尾喉 d）拆下原車尾喉后的效果 e）安裝Eisenmann尾喉，接口及固定如圖 f）安裝Eisenmann尾喉后的效果

圖3-30 “四出一”的排氣線路

2）三元催化轉化器。三元催化轉化器是控制廢氣有害成分的重要裝置，主要凈化發動機廢氣中的碳氫化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO_x）等有害氣體。有許多改裝商為了盡可能減少排氣阻力，便將三元催化轉化器強行拆除，這不僅會令汽車排放超標，還可能使車內部分有自我診斷功能的汽車ECU發出錯誤信號，影響正常行車，因此建議保留原車的三元催化轉化器。現在很多新款的三元催化轉化器并不會對排氣流速產生多少阻礙，可換一個改裝專用的高性能三元催化轉化器，但價格較高。

3）排氣管。僅僅更換消聲器不會使汽車的動力性能提高多少，但如果把整段排氣管更換成高性能的型號，則會對動力的提升起到不小的作用（特別是發動機經過改裝后）。高性能排氣管比原裝的直徑大、內壁較光滑、彎曲度較小，這些設計令發動機在高轉速時產生的大量廢氣能暢順地高速通過，明顯地提升了排氣效率。但要注意的是，直徑過大的排氣管會影響回壓效果并使廢氣降溫太快，在減慢流速之余更減少了排氣管的離地間隙，增加汽車被“托底”的機會。一般來說，如果發動機沒有經過大幅度改裝，則排量在2L以下的自然進氣發動機的排氣管直徑不應超過50mm，而2L渦輪增壓發動機的排氣管直徑也應為70～80mm。

中段排氣管沒有單獨更換的必要，如需更換，則需要和消聲器一起換。中段排氣管原是系統中最便宜的部分，但加上了三元催化轉化器后價位會有所升高。

4）消聲器。消聲器很容易裝配，改裝起來很簡單。高檔的消聲器用不銹鋼（甚至是鈦合金）制造，改裝后的消聲器比原裝鑄鐵制造的更輕、更耐用，也更美觀。消聲器大致可分成兩種：第一種是利用交錯隔板造成反射波的方式來降低音量，原廠消聲器幾乎都是此種類型。其優點是成本低而消聲效果好，缺點是排氣阻力大而笨重。第二種為高性能型號中常見的、用玻璃棉等吸聲材料來消聲的吸聲式。優點是限流少、重量輕，缺點是消聲效果較低，因此一般都會有較大的排氣聲，但排氣聲的大小和發動機的性能并沒有直接關系。另外，消聲器末端的排氣口直徑也要配合前端排氣管的直徑，太大并不會有實際效果。在選購消聲器時，如果只要求外觀、大排氣聲和一般性能的提升，則很多較為便宜的國產改裝用消聲器即可勝任，但如果要求更高性能的提升，則可選擇國外相關知名品牌的產品。

案例3奧迪汽車的發動機改裝

圖3-31所示為奧迪A41.8T汽車換裝Supersprint頭、中、尾全段排氣安裝圖。此款排氣系統是Supersprint專門針對A41.8T車型而研發的，尾段為左右雙出、單橢圓口。

圖3-31 奧迪A41.8T汽車換裝Supersprint頭、中、尾全段排氣安裝效果圖

a）Supersprint排氣頭段 b）Supersprint排氣中段

圖3-31 奧迪A41.8T汽車換裝Supersprint頭、中、尾全段排氣安裝效果圖（續）

c）Supersprint排氣尾段 d）頭、中段連接處 e）中段排氣 f）中、尾段連接處 g）尾段 h）后部觀看效果圖

愛車改裝小貼士 噴涂排氣歧管保護罩

排氣歧管保護罩占據了很大的空間，因此對美觀的影響很重要。下面介紹使用噴漆的方法裝飾排氣歧管的要點：

1）排氣歧管的溫度通常非常高，因此要等到發動機完全冷卻后再拆卸保護罩。拆卸時，最好戴手套。

2）由于排氣歧管在發動機正常工作時溫度很高，因此需要使用耐高溫油漆。

3）在噴涂油漆前，要使用砂紙將保護罩打平，不一定要將原來的油漆去掉，只要保證表面光滑平順即可。

4）噴涂時，先噴涂底漆，然后再均勻噴涂面漆。