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只要3分钟 读懂汽车排气系统

排气系统,是汽车身上一个矛盾的交汇点,一方面,它很低调,大部分隐藏在车身下方不为人所注意,另一方面,跑车、性能车等车型又是靠着浑厚的排气声浪而吸引人。一方面,它要为排放的环保性而负责,另一方面对于车辆的动力性和轻量化又有很大作用。而在排气管的布置方面,差异也很大,有些隐藏起来不让人看到,有些却设计地很夸张很拉风。这种风格的差异是由什么原因造成的?排气管还有哪些鲜为人知的秘密?今天,侃弟与大家来认识下这个把自己“隐藏”地很深的家伙。

排气系统的基本组成 

因为尾气并不是直接排出的,而是经过排气系统各部件过滤后才能排出。汽车排气系统是指收集并且排放废气的系统,一般由排气歧管,排气管,三元催化转换器,排气温度传感器,汽车消声器和排气尾管等组成。其中三元催化转换器和汽车消声器因为对于排放、环保以及噪音控制最为重要,是核心部件。

三元催化转换器

三元催化转换器,是安装在汽车排气系统中最重要的净化装置,载体部件是一块多孔陶瓷材料,安装在特制的排气管当中,上面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属和稀土涂层。工作原理是将汽车尾气排出的一氧化碳CO、碳氢化合物HC和氮氧化物NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳CO2、水H2O和氮气N2。尾气经过催化转换器的过滤后,才能到下一步骤。

氧传感器

氧传感器是三元催化转换器净化尾气时必不可少的关键元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比,三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降,此时氧传感器检测排气中氧的浓度,并向ECU发出反馈信号,再由ECU控制喷油器喷油量的增减,从而将混合气的空燃比控制在理论值内,以控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染。

 

 

消声器

经过三元催化转换器的过滤的废气下一步就来到了消声器。消声器顾名思义是消除噪音的装置。它的工作原理是使用两个不同长度的管道,长度差值等于排气声发出声波波长的一半,使得两列声波在叠加时发生干涉相互抵消而减弱声强,使声音减小,从而起到消音的效果,否则汽车就会很吵,造成噪音污染影响路人。



排气管的基本布局

1、车身尾部车

我们都知道一般车的发动机在前端,排气管口在后端,主要有以下原因:首先,排气系统中常设置多个催化转换器和消声器,只有通过细长的排气系统层层过滤,才可能达到尾气环保排放和消除噪音的要求。其次,大多数前驱车型的发动机位置在车头,还要给车厢乘客腾出舒适宽敞的空间,因此在车身非常有限的空间内,只有将排气系统放置在底盘下,通过汽车尾部的排气管排出,才能最大化利用空间。

但这仅仅是对于家用车的设计,而一些跑车的发动机本来就布置在后端,再用长条状的排气管就不合适了,所以跑车的排气管都设计的弯弯曲曲,才能够达到既是后置发动机,尾气又要从后面排放的目的。

2、车身侧面

当然,特殊的车型也会有不同的设计,如奔驰G级和SLR级,排气管都放在了侧面。原因很简单,为了不让排气系统穿过后悬架,破坏后悬架结构,尾气提前从侧面排放了出来。

3、车身上面

还有一个极端的例子,美国大片《变形金刚》里的擎天柱(彼得比尔特389),尾气采取往上排放的方式,原因也很简单,因为大卡车的排气量大且热量极高,只有向上排放才能达到既环保又安全的效果。

 

回到大家最熟悉的普通轿车,也许会有侃友们发现了,不同的车排气管有的在左,有的在右,这有什么规律呢?其实,也是因为底盘布置而造成,在国内,德系车的油箱一般设计在右边,为了不和油箱抢占位置,排气管只好放置在左边;而日系车则相反,油箱设计在与驾驶员同侧的左边,排气管就尽量放置在右边,目的也很简单,一个是空间上尽量交错开,一个是为了避免热量传递,一个也是为了平衡左右重量。

常见尾排布置方式

1、隐藏式

 

有些厂商把排气管设计成隐藏式朝向地面,这样设计可以保持车尾后保险杠的整体性,而且还能够避免尾气烫伤行人,在涉水时还能避免进水。当然,缺点是让人感觉不到排气管的存在,好像少了点什么……


2、单边单出式

 

最常见的设计方式,优点是成本较低,底盘布置简单,但是对称性较差,看起来不够美观,多用于小排量的家用车。

3、单边双出式

常见于排量略大的轿车,底盘布置简单,对称性较差。不过由于采取双排模式,使得排气方式多了一种可能性,那就是一个通道带消声器而另一个不带,从而改变车辆的驾驶感受。


4、双边单出式

 

稍微讲究点的车都会采用双边出的排气管,更加符合对称的审美习惯,之前多见于中大排量的车,不过现在很多小排量的车也开始采用了。

 

5、双边双出式


对称性高,美观,多用于带涡轮增压的中大排量的车。有些车为了获得不同的驾驶感受,内侧排气管带有阀门且取消消声器,主动开启后排气声浪非常好听。代表车型有玛莎拉蒂lavante,排气声浪由声学工程师调校,富有韵律。

 

6、中置单出式


 

不存在不对称的问题,只是看起来总觉得像什么,你懂得!

7、中置双出式

 

这样看起来就舒服多了!

8、中置三出式

 

一看就是性能车范儿了!

9、背出式

 

这个嘛,超级跑车才撑得起的逼格!


 

排气管材料

(1)普通钢铁质排气管,价格比较低,但是使用半年至一年,里面就会慢慢脱层,形成排气阻塞,严重影响动力并且造成排气不畅顺,使油耗增大,并且消音器外皮容易形成漏点。

(2)不锈钢排气管具备细致、轻量、耐热、耐腐蚀等特性,管壁极薄的它可以减轻排气管重量5公斤左右,而且声音悦耳动人。同时经久耐用,美观大方,可正常使用5年以上。

(3)更高级别的排气管会使用被誉为“太空金属”的钛合金。具有重量轻、强度高、耐蚀性、耐热性出色的特点。钛合金的密度仅为钢的60%,但强度却更为出色,所以同样强度的钛合金材质排气管要比不锈钢材质更加轻盈,适合追求极致轻量化改装的车主。

(4)碳纤维的质量不到铁质材料的的25%,强度却是铁质材料的20倍。碳纤维能够耐受3000度以上的温度,而且阻燃性极好,材料表面光滑如镜,美观性也非常的不错。所以是作为排气管的绝美材料,但是昂贵的制造成本注定了他只能用于一些超级性能跑车上。

 

总结

我们很容易忽视排气管的作用,但它的作用真心不小,对于环保起到了至关重要的作用,这个贡献有的人都应该点赞。但是从声学角度看,则有不同的感受,作为车主,有些人希望排气管声音大些可以获得更多侧目,而作为路人,则有些讨厌那些轰鸣声,简直就是噪音污染。不过好在现在的技术发展,使得排气管具备可调声音功能,能够满足不同情况下的需求,也算是兼得各方利益。随着电动车的发展,未来的某一天排气管很有可能成为历史,或许还会有人怀念那令人激动的轰鸣声。


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