[問題] 為何有回壓的排氣管扭力會較直通管高

[黃牌]

[jior]

[黃牌]

扭力的來源就是更高的汽缸壓力，同樣假設是5000RPM，當起始缸壓是0.5PSI，直通管是-0.5PSI，那麼，同樣的汽油熱量輸入，同樣的燃燒升壓，來回就是差1PSI，扭力就是在這裡差別的。
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蔥花民國萬歲。

[0931]

引擎排氣會造成空氣壓縮，形成震波（這也是排氣有聲音的原因）

這個震波到了排氣管出口的地方，如果排氣孔的孔徑比較小，就會有部份的震波回彈。

反射波回到引擎的氣門時，又會反彈。反彈的震波離開的時候造成負壓（也就是吸力）如果這時候排氣門剛好打開，就可以幫助排氣。



以下比較無關，不過有助於理解「為什麼低轉扭力和高轉出力無法兼顧」。

因為空氣中聲音的速度是固定的，所以不管引擎轉速多少，排氣震波從排氣門-->頭段-->膨脹室-->尾段出口-->回頭--------->排氣門 的時間是固定的（總長/音速）。只要調整這個長度，就可以讓特定轉速的排氣特別順暢。

舉例來說，如果排氣通路總長為1M（來回共2M），音速每秒333M，那麼第一個排氣震波回到排氣汽門的時間大概是1/167秒，如果引擎轉速剛好是167*60*2=大概2萬rpm的話，這個震波形成的負壓就會幫助排氣。

但如果這時汽門是關著的（很少引擎會轉到20000rpm吧？），震波就會完全反彈，然後重來一次。每反彈一次，負壓就會降低一點，幫助排氣的力道就會減弱一點。

同理，如果引擎轉速是一萬rpm，那麼震波反彈兩次之後，就剛好可以幫助排氣。

同理，如果引擎轉速是2000rpm，那麼震波要反彈十次，才能幫助排氣。反彈十次的震波絕對比反彈一次的弱上很多。要加強力道，就只好把排氣管末端口徑縮小，才能增加反彈的力道。用這樣的原理做出來的就是回壓管。

但是，把排氣管末端口徑縮小，等於是讓排氣不順暢，所以當引擎高速運轉的時候，排氣量很大的時候，反而會造成廢氣排不出去的狀況。

所以，回壓管沒高速馬力，直通管沒低速扭力。



我找不到四行程的，只找到一個二行程引擎排氣管的動畫說明：
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Arbeitsweise_Zweitakt.gif

原理是差不多的，不過二行程引擎利用的是排氣的回壓，把本來應該排出的氣體推回燃燒室，增加缸壓。所以二行程引擎如果沒裝排氣管，出力會變得非常小。四行程剛好相反，利用的是負壓。

[katanalover]

0931 大,

謝謝您提供如此精譬的答覆
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[jimkoeh]

[老傢伙]

以HONDA為例
二行程有ATAC...
四行程有可變汽門.....
都是試圖提高低速扭力(改變回壓減少內負載....)
增加高速馬力(提高容積填充效率.....)
手段不一目標一致
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騎車得修車修得車騎

[riggs999]

又多學了一樣....感謝各位大大的解說^^
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[pinkfloyd]

[chiket]

[pinkfloyd]

[chiket]

[suarong阿榮]

直通管回壓不足時
汽門重疊角度多
低速時
衝進來的油氣,易因回壓的不足而從排氣門漏出
因此爆發力弱
中高轉速時,直通管內充塞的高速排氣(也會形成回壓)
便比較能擋住進排氣重疊的燃氣溢漏
加上高速流進的燃氣,填充效果高
中高速的扭力就飽滿
馬力也就大了
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要認識一個人，就點選其發言資料

[黃牌]

偶素認為，在高轉速引擎(4000RPM以上)可以將進排氣都當成穩定流來看待，也就是趨近於零的觀念。排氣壓力的波動對單獨行程的影響平均分佈到一定的大數之後，也就可以視為穩定。
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蔥花民國萬歲。

[pinkfloyd]

我覺得這張"二行程"排氣管的圖,可能誤導了一些對四行程的排氣管觀念!

圖中管徑擴大再收縮的設計,是刻意要製造回壓...因為二行程排氣/進氣有很大角度的重疊,而且排氣有慣性,排氣往前跑時,會把後面新鮮油氣帶著跑,這時有回壓把偷跑出來的新鮮油氣壓回去,進氣充填率才高,引擎才會有力!

四行程則是各行程獨立分開,排氣完後,才會開始進氣...最多一小部份角度重疊,新鮮油氣沒有太多機會可以像二行程引擎一樣從排氣閥門處跑出去!

所以四行程排氣管,基本上都是同徑設計(消音尾管除外),同徑的管子,不會產生如二行程的膨脹再收縮的回壓,四行程不太需要,它需要的是千方百計讓新鮮油氣趕快進到燃燒室裡頭,提高進氣充填率!

被用到的是...當排氣快速往外跑時,在燃燒室形成的一個短暫真空...這個真空,利用的好的話,可以幫助把新鮮油氣多吸點進來,提高進氣充填率.

以前各國引擎馬力測試規範還沒建立完善時,有些偷雞的車廠在測試引擎馬力時,排氣管後面是接一個真空pump...也就是排氣管不但沒有任何回壓,甚至還是一個負壓,讓有廢氣排出來,可以盡快抽走...因為排氣管是負壓,當排氣門打開時,燃燒室也是一個負壓,讓進氣門一打開,新鮮油氣馬上被吸進來,不必啥渦輪或機械增壓器,但馬力足以媲美裝了渦輪或機械增壓器!...後來訂了比較嚴謹的馬力測試標準,規定到進氣溫度和大氣壓力等等,這種偷雞的作法當然也就不行!

如果說四行程不考慮消音的話,是不是就不需要接排氣管???...是的!的確有部份車子是這樣...比如說直線加速賽車(Drag)的引擎排氣管,基本上短短一截,主要是引導排氣方向用而已...短短一截的排氣管,當廢氣團跑到大氣中,而進氣門還沒打開,那短暫的真空會往回吸氣,製造一個比較小的氣流從排氣管尾端往燃燒室處跑,這反而阻礙了進氣和排氣順暢.所以轉速一定要很高,高到廢氣還沒跑到管尾時,進氣門就打開了!

但日常用車並不是像直線加速賽車一樣,動不動就20000rpm以上,日常用車實用轉速域大多是2000-6000rpm...能轉到8000rpm的,都已經算是高轉速引擎了...要照顧到2000-6000rpm的轉速,就得想辦法讓排氣時產生的短暫真空,可以保持到進氣門打開!

如何保持排氣慣性造成的短暫真空?!答案很簡單,就是把排氣管拉長一些,讓廢氣沒那麼快就跑到大氣中...只要廢氣還沒衝到大氣裡,燃燒室的真空就可以保持住...如果管子因空間限制沒辦法作長,那就在消音器裡面製造一些流動阻力,讓廢氣沒那麼快跑出去!

所以整體情形變成...

短管,粗管,低阻力的排氣管-->燃燒室真空很快就消失,只有在高轉速下進氣口也很快打開,才用得到這真空幫助進氣,高轉速域引擎表現比較好!

細管,長管,阻力較多的排氣管-->燃燒室真空比較慢消失,適合中低轉速域表現...高轉速時則因為排氣阻力較多,排氣不順暢不乾淨,這時引擎表現就不好!

有車廠開始設計可變排氣系統,企圖在中低轉時製造一些阻力,高轉時再放開...有幫助,但幫助有限,整個引擎不是只看排氣系統,活塞/燃燒室/汽門/進氣系統/點火...有太多層面影響燃燒及馬力扭力輸出!

某台車改排氣管後,似乎改善很大,其實是引擎本身設計上本質就很好,為了環保/噪音/油耗的要求,更多是為了照顧中低轉日常使用的表現,而在排氣管這邊設限,把馬力扭力封印住,改管後解了封印,改進也就十分明顯...不過也通常會顧此失彼,得犧牲某部份來換取高馬力!
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