骑上摩托车出门的时候,发动机转数拉过5000rpm那一刻,你感觉到一股推力从座椅底下涌上来,手把再拧一点,声浪变了,车速却没变快。
绝大多数人觉得这是发动机或者离合的事,很少人会想到排气管。
这根从发动机下方绕出去的铁管,说它只是消一消声音,把它当成一个简单的消音器,那就理解错了它九成的功能。
排气系统差不多是整个发动机里最容易被低估的部件。
它第一个功能不是消音,是排废气,高温高压的废气在气缸里完成一次爆燃后,排气管要在下次循环到来前,把它全部清走,清不干净,下一口就吸不进多少新鲜油气。
这活儿干得好不好,看一个叫回压的东西。
回压通俗说就是废气往外跑时遇到的阻力,你在管子内部加上隔板,或者把管径收窄一小段,废气往外跑的速度就会放慢,形成一股向后的压力波,这股波在低转速时很重要,它能把进气门附近还没来得及跑掉的混合气再推回气缸,让燃烧更充分,很多国产125cc的摩托车,出厂时低扭表现得不错,靠的就是回压设计得比较巧。
但回压大了,高转就吃亏,转速飙上去以后,废气需要快速排出去才能让气缸换气,回压太大,废气走不动,进气效率就下来了,你下赛道的车和走街代步的车,的排气管形状、隔板数量、管径大小完全不一样。
这种差别,机械上讲就是压力波和气流路径的博弈。
原厂的设计思路是平衡,本田的PCX160在6000rpm以下能把扭力曲线拉得很平,就是因为排气管内部有专门的变径腔和三段式隔板,控制回压和流量,这样低转不拖挡,高转也不闷。
声浪是副产品,但它也是一个技术活。
排气管里的声音不是靠塞棉花降下去的,你真的去摸一根原厂消音器,会发现里面布满了扩张室和共振腔,声波撞到扩张室,一部分反射回来跟后面来的声波对撞抵消,这种叫抗性消音,另一部分通过放多孔材料,把声能的震动转化为摩擦热散掉,叫阻性消音。
两种方式的比例、位置、腔室体积,直接决定你最后听到的声音是低沉、尖锐还是杂碎,宝马的拳击手发动机能发出那种特有的噗噗噗节奏,就是抗性消音把高频成分削掉了大半,只留下了基础频率。
还有一个环保层面的功能,很多人不知道。
三元催化器装在排气管中段或前段,里头的铂、钯、铑涂层负责把一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物转化成二氧化碳、水和氮气,这个反应对工作温度有严格要求,冷车刚起步时,三元催化器温度达不到400℃,转化效率不到30%,现在的车都会在ECU里设一个暖机程序,让发动机在头一两分钟跑得稍快,好把废气温带上去。
写到这里我愣了一下,一个中段里几厘米长的催化器芯子,跟电脑程序还能搭上关系,这根管子确实不是简单。
数据也摆在那里,一台150cc单缸发动机,每转一圈排出约0.2升高温废气,以6000rpm算,每分钟排出1200升,换算一下,差不多是一般人肺活量的四百倍,这1200升废气经过压缩和脉冲冲击进入排气管,如果管路设计不合理,废气倒流,进气门提前或延后关闭,下一个循环的效率直接掉5%到8%。
摩托车排气系统本身就是一个呼吸器官,它在排废气的一瞬间,也在决定下一次吸入有多少、多快、多干净。
一个常见的误解是改装排气只能变响,事实上,改前段和尾段对动力的影响差别很大,前段管径从30mm扩到35mm,低扭往往掉掉10%以上,高转上端功率最多提3%,换尾段基本只改声浪,对回压影响很小,那些把原厂整根排气管换掉又没做电脑调校的车主,得到的往往是一台声音变大了但跑得反而慢了点的车。
这个东西的设计哲学,简单点说就是平衡,回压和流量之间选一个折中点,低扭和功率之间找一个不偏科的位置,声浪和排放法规之间砍掉那些刺耳的部分,一套排气系统,出厂前经历的调试次数,比很多人想象的多得多。