排气管
发动机排气系统的一部分
排气管是发动机排气系统的一部分,排气管的作用是收集和排放废气,如果安装了三元催化器和消音器,还具有降低噪音和净化尾气等作用。
排气管主要有回压管、半回压管、直通管等类型;一般由排气歧管、消音器、排气总管等构成。排气歧管是分枝管路,它将各缸的工作废气汇集起来,导入排气总管。排气总管通常由钢管弯制而成,它的作用是将废气导入消音器,再从消音器排放到大气中去。在现代汽车排气管中,还会加装三元催化器,用来净化尾气。
基本原理
参考汽车的排气过程可知,排气管的工作过程为:先由排气歧管将各缸的工作废气汇集起来,导入排气总管,然后,排气总管再将废气导入消音器,再从消音器排放到大气中去。而如果排气管中安装了排气波纹软管,废气在进入消音器之前,还会经历减震和缓冲的过程,且如果装配有三元催化器,则是在进入排气歧管后,就会把废气中燃烧不充分的各种有害气体进行净化。
基本构造
排气管由排气歧管、消音器、排气总管(通常称排气管)构成。排气歧管一般为铸件,它是形状复杂的分枝管路。它的作用是将各缸的工作废气汇集起来,导入排气总管。排气总管通常由钢管弯制而成。它的作用是将废气导入消音器,再从消音器排放到大气中去。随着对功能性的要求,汽车等机械对排气管的构造和部件有了更高的要求,包括装备了排气温度传感器、三元催化转换器、汽车消声器与排气尾管等。
排气歧管
排气歧管指连接于发动机各缸排气口的那块位置。主要功能是收集流经缸盖排气口的废气并且将其传到排气总管中去,在这个过程中需要最大限度降低排气的阻力,减少各缸间的互相影响,使得尾气通顺地排放出去。
排气波纹软管
排气波纹软管也叫排气软管,位置是在三元催化器、消声器与发动机排气歧管三部分之间,连接方式呈现挠性联接。它的作用是减弱震荡,进行缓冲、安装便捷、加长可以使用的时间、减少噪音等。
三元催化器
三元催化器置于汽车排气歧管之后,它的作用是净化尾气。三元催化器的工作原理是把在燃烧不充分而产生的各种有害气体,例如CO、HC等转换成水、二氧化碳以及氮气等排出进入空气里。
汽车消音器
汽车消音器功效是减少发动机产生的噪音。汽车消音器有二个长度各异的管道,它们二者的差正好等于二分之一排气声波的波长,这样一来声波便会在叠加的时候出现干涉,减弱噪音或者使其相互抵消,从而进行消音。
后排气管尾喉
后排气管尾喉置于原装排气尾端。它起到的作用有两个:一是能够有效地转化排气尾管的声音,使其变得稍加温和,降低噪音;二是起到很好的装饰作用
主要类型
按性能结构分类
排气管按照性能结构的不同可分为回压管、半回压管、直通管、半直通管、半双阀门可变排气、可变排气管。
回压管
回压管借由隔板、消声器和管内的容积变化,产生返回气缸的压力,当发动机点火爆燃,将活塞往下推动接着排气门开启时,从排气管返回的压力便会挡住废气冲出,使燃烧压力可以持续将活塞推往下止点。反之,回压过高的话,则会造成废气无法排出气缸导致进气效率低下,因而降低燃烧效率,影响发动机动力输出。优点:噪音小,低速转矩佳;缺点:高速时废气无法快速排出,影响发动机动力输出。
半回压管
半回压管回压的力量较低,排气的顺度比回压管好。它是介于回压管与直通管之间,有适度的回压来取得起步转矩,排气顺度比回压管佳,中高转速转矩也比回压管大。优点:起步中高转速转矩表现不错;缺点:噪音偏大。
直通管
直通管内部没有设置隔板等设施,只是在外面包裹消音棉阻隔部分噪声,废气在毫无阻挡的状态下直接排出,剧烈膨胀下发出爆炸声,俗称噪声。此外,低转速进排气门重叠时间较长的关系,会让燃烧室的混合气流出,直径管径大、直通的设计,低转速时废气流速自然变慢,因此造成低速无力的情形。但在高速状态下,大量排出的废气不受阻挡,自然可以完全发挥出动力。优点:排气顺畅,高转速转矩强;缺点:低转速乏力,噪声大。
半直通管
半直通管跟半回压管是一样,只是排气口径比半回压管来的大。优点:起步转矩较半回压低,但中高转速转矩大。
半双阀门可变排气
半双阀门可变排气管在排气管道上接上可变排气系统,增加了一根侧管。在一根管道完全开启的时候,另一根管道完全关闭,相对于单阀门可变排气来说,有更好的声音效果,开度在三分之一的时候,声音效果与单阀门排气基本上一样。这样就实现了可以开关声音、可以改变声音大小的排气效果。
可变排气管
可变排气管可以通过阀门控制排气,使声音和性能达到最佳状态。根据排气管路的数量又可分为单排气系统、双排气系统和多排气系统。有的发动机有两根排气支管,两根排气支管通过一根叉形管将两根排气支管连接到一根排气管上,共用一个三元催化转化器、一个消声器、一根排气尾管,这就叫单排气系统。有的发动机有两根排气支管,各用一套三元催化转化器、一个消声器、一根排气尾管的,就叫双排气系统。根据排气管的布置形式不同,可分为单边单出、单边双出、双边单出、双边双出。排气管的形式是最终根据发动机的排量、形式所决定的。单出口和双出口在四缸发动机和V型发动机上都有应用。
按照形状
排气管按照形状可分为S鼓、G鼓、H鼓和M鼓。
S鼓
外观上S形的弯管清晰可见。S形的设计可避免排气鼓太大无法安装的麻烦。质量好的S鼓改装完马力应该可提高7%以上,排气声音也显得赛车化。但会失去一些低转扭力。
S鼓提升中低转速扭力,起步快。爬坡有力。声音低沉,在90分贝左右,不会牺牲高转速的马力,主要延长三废的形成来达成动力提升的作用。缺点:高转速时有共振声,对高转速马力没多大的提升。S鼓一般用于2.0以下排量的发动机
G鼓
有三次膨胀设计,增加马力的同时凭借更大的膨胀率把扭矩的损失减至最小(马力增加逊于S鼓,但扭力损失更少几乎为零),而且声响更加沉实。
H鼓
专供高档轿、跑车使用,因为他们排气量大且常常仅设计一个排气鼓(无中鼓设计),其大小要根据车排量进行设计。
M鼓
M鼓里设有一个根据空气流量大小而自动调节开关的阀门。在低速时,阀门关闭,给予足够的回压,提高扭矩。从而使低速时车辆更加有力;随着车速的提高,空气流量逐步加大,阀门渐渐展开,直到高速时的完全展开,从而使排气完全无阻,车辆行驶就会更加顺畅有力。
在高转速时没有共振声,当发动机在低速的下,气体流动速度就慢,通过调节阀的速度就慢,产生真空小抽吸力就小,单位时间里存储的废气回压大。当发动机在高转速下时。产生真空大,排出的废气多,高转速的排气顺畅。达到提升扭力的同时也提升马力的效果,(全转速动力)高转速在85分贝左右。
主要功能
在排气系统中,排气管可以实现废气排放、增强动力、净化尾气、降低噪音等功能。
材料选择
排气管制作的材料由铁的、镀锌的,慢慢的过渡到不锈钢材料。市场上出售的排气管大多是不锈钢制造的。不锈钢型号不同,性能也大有差别,通过分析,从耐腐蚀性,耐高温,抗氧化性,焊接性以及综合性能比较,得出性能更优越的是304不锈钢,其次是301、409、201不锈钢。而304不锈钢板材做的汽车排气管性能是最佳的。
2系列不锈钢
以201不锈钢为例,201不锈钢材具有一定的耐酸、耐碱性能,是生产各种表壳、表带底盖优质材料等。主要用于做装饰管、工业管和一些浅拉伸的制品。这种不锈钢的最大的优点就是冲压性好。缺点就是不耐高温,并且耐酸性和耐碱性都比较差。
3系列不锈钢
以301和304不锈钢为例,301和304不锈钢都是一种通用性的不锈钢。他们的主要区别是含镍量不同。301含镍量是6.0左右;304含镍量:8.0左右;含镍量的不同,直接导致了304不锈钢的耐酸腐蚀性比301不锈钢好。当然,成本也比301的高。301不锈钢主要用途是标准件、列车、航空器、传送带等耐弱腐蚀的产品上;304不锈钢的用途要比301的大很多。在能满足301不锈钢用途的时候。304不锈钢更是被应用于医疗器具、建材、食品工业、船舶零件等要求耐酸、碱、盐,耐腐蚀高的产品上。
4系列不锈钢
409不锈钢为例,409不锈钢,最廉价的型号(英美),通常用作汽车排气管,属铁素体不锈钢。409不锈钢优点就是成本低廉。缺点就是含镍量极低,仅为≤0.50.所以,耐酸碱腐蚀性低,且因属于铁素体系列,很容易被磁铁吸引。
汽车排气管常见现象
滴水
汽车排气管滴水是很正常的现象,这说明发动机正常工作,燃烧充分发动机雾化效果好。汽车排气管滴水是因为汽油完全燃烧后生成的是水和二氧化碳,水在高温下是水蒸汽,水蒸气在高温下是无色透明的,但是当温度低于100度以后,水蒸气就会冷凝成水,如果冷凝的水滴很小并且悬浮在空气中,水蒸气就呈现为白色的气体,环境气温较低时,排气管冒白烟就是水蒸气;如果冷凝的水滴积聚起来,就变成了水。但也有例外:如果发动机中的冷却水箱发生泄漏,冷却水露到燃烧室,也会导致排气管滴水。车子尾气滴水反映车子性能,但也不是越多越好。排气筒内过多的水会损坏三元催化器内的氧传感器,从而导致发动机供油不准,影响车子性能。另一方面,水滴长时间停留排气管也会加快管道腐蚀。
排烟
发动机正常运转时,尾气通常是无色、稍有气味,这是汽油在发动机内完全燃烧的表现。但汽车会因发动机故障、汽油未完全燃烧等问题,排气管可能会排出白烟、黑烟和蓝烟。
白烟
在寒冷天气,车辆排出少量白烟属于正常现象。但在正常温度下,如果车辆排出较浓的白烟,则说明发动机存在故障。车辆排出大量白烟,说明参与燃烧的介质中存在较多水分,水分受热汽化。如果白烟是在某次补充燃油后突然出现的,通常说明燃油中含有水分,等这部分燃油消耗完,冒白烟的情况也会逐渐消失。如果车辆长期排出大量白烟,就说明参与燃烧的水来自发动机内部。很可能是气缸盖的密封出现问题,气缸垫损伤导致冷却液突破密封进入气缸参与燃烧,这种故障通常还伴有发动机水温高和加速无力等现象。
黑烟
排气管排出较浓的黑烟,通常是燃烧不充分的表现,说明有大量未充分燃烧的混合气从排气管排出。此时你还会发现发动机抖动大、排气管发出异响,以及汽车加速无力等现象。这个时候首先要检查氧传感器有没有问题,若没有问题,那么就可能是喷油嘴的问题,喷油嘴关闭不严,会使进入燃烧室的燃油量大于标准值,从而产生黑烟。除此之外,点火线圈、火花塞、发动机控制单元等发生故障,以及缸压不足都可能造成这一问题。大多数冒黑烟的车,积碳都会比较严重,建议定期清除一下积碳,防止长时间怠速开车,可以时不时拉拉高转速。如果汽车长时间冒黑烟却不处理,那么就会引起发动机动力不足,油耗上升,甚至导致发动机无法正常工作。
蓝烟
如果你的排气管冒蓝烟,并且伴随着噪音变大、尾气有烧焦味,那么汽车可能烧机油了。机油进入燃烧室的途径主要有两种,一种是从气门进入,一种是从活塞与气缸壁之间的间隙进入。因此,如果发现汽车冒蓝烟,一定要密切关注机油消耗量。这个时候,可以先更换黏度标号更高的机油,通过增加黏度降低机油的流动性,提高活塞环的密封性,阻止机油从活塞与气缸壁之间的缝隙进入燃烧室。如果更换机油无效,那么就检查气门油封的老化程度,并按情况进行更换。气门油封老化后,无法阻止气门室盖内的机油进入燃烧室。如果冒蓝烟的情况依旧没有解决,那么就需要拆解发动机,检查活塞、活塞环以及气缸壁的磨损程度。
噪音
引起排气管发出声音的因素如下:
一、气缸温度和压力低。特征:发动机不易启动,有时出现化油器回火(或排气管放炮)。
二、少数气缸不工作。特征:发动机高、中、低速时,消声器发出有节奏的突突声,并伴随冒黑烟;发动机转虫稍高于怠速时,响声更明显。
三、混合气体过浓。化油器调整不当,混合气过浓(如油面高度、主油针及怠速调整不当等),汽油中有水也会造成放炮现象。特征:发动机运转不均匀,消声器发出无节奏的突突声,并冒黑烟。急速开大气门的瞬时,情况好转。化油器浮子室衬垫处有时有油溢出,节气门轴有油渗出。火花塞电极有汽油发动机功率显著降低。
四、点火过迟和点火次序错乱。点火线圈、火花塞及电容器工作不良,高压分线插错,分电器盖、分火头裂损漏电,分电器离心块卡死,熔点间隙过大或烧蚀,点火不正时(或错乱),如点火过迟。特征:发动机温度易升高,急加速时,化油器回火且加速不灵敏拉阻风门时,情况无好转;发动机抖动,无怠速。
五、高压火花弱。特征:发动机高、中、低速时,消声器发出无节奏的突突声,排气管放炮,化油器有时产生回火,发动机容易熄火。
六、机械故障引起的。例如排气门弹簧折断,发动机低中速运转时,排气无规律地”放炮”气门座烧蚀;低、中速运转时,排气管有规律地“放炮”。汽缸垫未压紧或烧损,汽缸之间及汽缸与水道之间就可能出现渗气现象,当大负荷工作时,汽缸内爆发气体就能从未压紧或烧损处渗油,极易导致排气管放炮。
七、操作不当。启动时空油加得过多,也会造成人为的排气管“放炮”。
注意事项
一、在清理排气管时,如果排气管内部积炭严重,必须拆下并配合使用专用除炭剂进行清洁维护。
二、发现排气管出现裂纹、缺口后,应及时焊修。
三、排气管与气缸盖接合表面的不平度超过0.10mm后,应予以修磨。
相关事件
2016年1月,美国东部地区遭超强寒潮侵袭,在美国新泽西州,萨莎·罗莎(SashaLynnRosa)与她大儿子莫西亚(Messiah)因汽车排气管被积雪封住,在车厢内一氧化碳中毒身亡。
目录
概述
基本原理
基本构造
排气歧管
排气波纹软管
三元催化器
汽车消音器
后排气管尾喉
主要类型
按性能结构分类
回压管
半回压管
直通管
半直通管
半双阀门可变排气
可变排气管
按照形状
S鼓
G鼓
H鼓
M鼓
主要功能
材料选择
2系列不锈钢
3系列不锈钢
4系列不锈钢
汽车排气管常见现象
滴水
排烟
白烟
黑烟
蓝烟
噪音
注意事项
相关事件
参考资料