渦輪引擎的排氣背壓與排氣管管徑設定

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渦輪引擎的排氣背壓與排氣管管徑設定

“渦輪引擎不需要排氣背壓”… 懶惰的人讀到這裡就可以直接按 “讚” 然後繼續往有裸照或八卦的頁面前進. 其它對女色視之如糞土或求知欲如滔滔江水的 FB 損友們, 歡迎繼續給它研究下去…

還記得幾十年前, ㄚ罵總是在電風扇的鐵網上套上一層看起來像保險套的棉網來過濾空氣中的髒東西, 每隔幾個月拆下來洗一洗那個髒套子? 各位… 重點不在保險套, 而是大家有沒有注意到, 當ㄚ罵把棉套子拆下來時, 電風扇的風量好像大了一點? 有朋友可能會說… “我知道, 那是因為棉套子擋住電風扇的風”. 可是我認為這樣說沒辦法突顯我們的專業水平, 所以我建議這麼說… “那是因為將棉套子拿掉後, 電風扇的運轉效率提高了”…. 沒錯, 渦輪引擎的渦輪葉片運轉也是一個樣, 這不是甚麼難懂的學問, 它真的沒那麼多大道理, 你家長輩懂的, 你也應該知道. 請記住… 渦輪引擎不需要背壓… 最好, 最有效率的運轉方式就是直通大氣… 或退而求其次, 以直通管代替觸媒轉換器. 問題是, 環保署認為最好的引擎應該做到零污染排放, 這擺明跟我們千千萬萬渦輪引擎愛好同胞作對, 所以大家用錢買到的車基本上都會隨車附贈你一組排氣管跟幾顆要價不斐的觸媒轉換器. 怕你待會忘記, 看到這裡請先幫我按個 “讚” 先, 然後我們再繼續看下去…

依我在台灣汽車改裝界廝混這麼久的經驗, 我很清楚現在有人心裡正在滴咕… “少唬爛了, 沒有排氣背壓, 引擎的低速扭力會喪失, 車會起步沒力”. 粉好… 但請問為甚麼沒排氣背壓, 起步會沒力? 靠夭… 他回答… “我聽人家說的…”
粉好… 因為我不是人家, 所以請試著聽聽另一種聲音, 待我娓娓道來… 以上需要排氣背壓等種種的說法, 主要是針對 “自然進氣” 引擎. 因為自然進氣引擎的進排氣凸輪軸角度在運作上會牽涉到新鮮的高含氧空氣在排氣閥門尚未完全關閉時, 可能會被引擎所排放出的廢氣 “拉” 出燃燒室, 導致在活塞壓縮點火時的的氧氣含量下降以及空燃比不正確. 這種狀況的確會導致引擎低速的扭力喪失, 所以需要一定的排氣阻力來防止新鮮空氣被強行帶走, 但當排氣頻率隨著轉速增加後, 這個問題就會改善或消失. 這種狀況特別容易在如 BMW M3 的自然進氣引擎上觀察到. 請記住… 所謂排氣背壓的要求, 僅止於 “自然進氣引擎”. 渦輪引擎的進排氣重疊角度設計與自然進氣引擎完全不同, 否則增壓的空氣早漏光了… 拜託… 千萬不要再用以訛傳訛的方式告訴車友渦輪引擎需要排氣背壓這種東東. 否則這種文章我放一百遍都不夠多. 還沒按 “讚” 的請趕快補上去, 然後我們再繼續給它看下去…

看到這, 應該有許多人躍躍欲試, 急著拿把菜刀往下面割…. 觸媒. 等一下… 別這麼急, 待我再廢話幾句… 首先, 大部分新款車型 (MY 2000 年後 ~) 都會在排氣管上安裝兩顆含氧感知器, 一顆安裝在觸媒前, 一顆則在觸媒後. 第一顆含氧感知器主要是做為正負 15% 油氣空燃比的動態修正. 第二顆則是負責監測觸媒轉換器的工作效率. 你的朋友是第一顆含氧感知器, 他絕對不能掛點, 至於第二顆含氧感知器, 如果你打算閹了你的觸媒, 一定得搞定它, 否則引擎故障燈一定亮給你看. 解決的方法有二種… 方法一: 使用 “高品質” 的金屬觸媒代替. 方法二: 在引擎電腦 (ECU) 上藉由程式的修改, 解除第二顆含氧感知器監控 (註: SPORTEC 提供此項 ECU 程式的修正服務, 對啦, 有 Vic 就搞定了!).

我之前關於渦輪效率的文章中曾提及, 一顆渦輪的出風量基本上是固定的, 所以如果在不更動渦輪設定的前提下, Stage 1 大概就一拜了. 之所以會有所謂 Stage 2 這種東東, 主要就是藉由排氣的更動來提高渦輪的運轉效率. 排氣管主要分成三大截, 前段 (或稱 Down Pipe, 也是觸媒的所在位置), 中段與尾段. 我個人 (先聲明本人立場不代表多數意見) 並不認為中尾段排氣管對於渦輪車的引擎輸出有甚麼很大的影響. 除非客人主動要求, 否則我一概堅持推薦台製中尾段或原廠排氣管即可 (請勿投書瑞士 SPORTEC, 不然我又得解釋一堆). 除了原廠製造的排氣管, 有那家改裝排氣管製造商真的掛個造音響應實驗室研究排氣聲浪? 唯一的差別在於用料與精準度 (拜託千萬要求用氬焊, CO2 焊接跟狗啃得沒兩樣). 真正對動力提升的瓶頸在於前段的觸媒轉換器. 如果能將觸媒轉換器修改為直通管, 再加上 ECU 的修正, 馬力約可提升 5% 左右. 別懷疑, 這就是所謂的 Stage 2. 真相沒你想的那麼了不起. 值得一提的是, 除非你的中尾段有做過更動, 否則單純將觸媒段改成直通管並不會造成排氣聲浪大幅上升或共振等問題. 但渦輪葉片的高頻運轉噪音可能會比較明顯, 尤其是行經有反射牆面的路段時.

至於排氣管 (前, 中, 尾) 要用多粗? 這直接呼應我前面關於我對中尾段改裝的意見. 廢話不多說… 以 Audi B8 A4 2.0TFSI 而言, 300 PS 的設定, 原廠排氣管的大小就足夠矣! 請直接參考附圖… 真看不懂再問也不遲… 一個問題一百元… 謝謝支持!
不要跟我說還有人沒按讚喔!

Written by Vic, SPORTEC Taiwan, 歡迎轉貼
0917-770737 新北市樹林區中正路 712 號

參考文獻
Maximum Boost by Corky Bell
ISBN: 0-8376-0160-6

排氣管名詞

看著國外的網站，可能是我英文不好看到一些名詞不懂
有看什麼就把他記下來好了

中尾段排氣管：Cat-Back
消音器尾管：Exhaust Tip

Full exhaust system = Downpipe + Cat-back system

[轉貼]安裝排氣管亮燈

原PO出處http://vw-audi.tw/index.php?showtopic=37528

以下為節錄的資訊，覺得蠻有用的。
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1st & 2nd O2 sensor 會回傳data給ECU交叉比對,會影響到供油
這是我個人的認知,不知對不對
其實站在車主立場無需去care 2nd O2 sensor的作用,只需要care亮不亮燈就好了
改了D.P.會亮燈,就我自己的立場及認知,我直覺認定是catalyst處理效率不好造成的,說白話一點就是用的是劣質品的catalyst
PS:說太多不知道是不是又會擋到某些人的財路,呵~
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/que...d=1608060104754
想想看為何有小偷專偷貨車的觸媒?!因為真的很好賣~新品單價超高
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其實02會不會亮燈,主要是來自於第1個含氧感知器
為什麼有人改國產品牌或進口品牌down pipe都不會亮燈,甚至是不裝觸煤
有的人改了卻一直亮,無論是有改或是沒改晶片,又或者是有裝肥腸外拉騙o2
關鍵的地方在於每個人改的down pipe的管徑大小,這個部分是個重點

以原廠down pipe來說,應該是50.8mm
一般以原廠沒改來做升級件,最大頂多是63.5mm
這部分的改裝是可以利用晶片或肥腸來修正,讓第1支o2 sencer不會有亮燈的問題
但以小邱大所說是原廠沒改,只改了down pipe,後來裝了肥腸又用晶片修正都無法解決
那很有可能是down pipe是76.2mm的
如果是這樣,那也難怪晶片無論怎麼修正永遠都會亮燈,因為3"的排氣流量大大的超越了原廠o2所能計算的數值
而改裝stage 1的晶片也不會去修正到這麼大流量的排氣對應
結果就是無論怎麼搞都會亮燈,最終就是又換回原廠down pipe

其實down pipe和晶片和o2這三者的關係是非常密切的,應該要先了解自己的改裝幅度在那
需要那些硬體搭配升級,最後才是利用晶片來做整合
如果先改晶片後改硬體,那回過頭來晶片還是要再重寫一次!!
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排氣管解密
為了節省成本，典型的原廠排氣管多半用小口徑、擠壓彎曲(crushed bent)的管子。擠壓彎曲的管子大量生產時很容易製造，但是它有可能使氣流量減少50%之譜。一般路邊典型的排氣管商店做的多半也是擠壓彎曲，最好的排氣系統像一些名牌的預製排氣管，都是採用延軸彎曲(mandrel bends)。這是用一種特殊的機器，把一條可以彎曲又耐擠壓的通條或軸心塞入管中和管子一併加熱彎曲，這樣管子在彎曲處就不會塌陷，沿著整個路徑都保持相同的口徑。想自己做彎管?你可以向Burns Stainless、Kinsler 或 Bassin這幾家公司買到一些預製的延軸彎曲彎管。

有些自鳴得意的改車人士宣稱太大的管徑會有問題，引擎需要一定程度的回壓才能正確的運作，呃~雖然管徑不宜太大這點是對的，但引擎需要回壓則否。就像上面說過的，排氣系統要保持最小的回壓才能減小引擎的pumping loss，才能發揮最大的馬力。太大的管徑造成的動力損失尤其在低轉速，是因為大管徑內的氣流流速較小管徑的慢。夠快的流速對改裝頭段的抽吸效應來說是一個必要的條件。(我們待會再詳談這部分) 簡單的說，若排氣氣流流速夠快就能在排氣歧管的上游，也就是排氣門附近製造一個真空，當排氣門開啟時就能有更佳的抽吸效應把廢氣抽出來，這個效應在汽門重疊時更形重要，也就是進/排氣門同時開啟的時候。若排氣管徑太大氣流就會慢吞吞的"卡"在管子裡，頭段的抽吸效果就差了。記住！！好的排氣系統是兼具低回壓和高流速，唯一的例外是渦輪增壓或加裝笑氣的引擎。在渦輪增壓引擎上幾乎可說不可能有什麼管子叫太大的，因為渦輪本身的效率就是依排氣葉輪的進/出口之間的壓力差所決定。一具渦輪增壓引擎實際排出的廢氣量可能是同cc數NA引擎的1.5到2倍之多，若是配備笑氣的引擎廢氣量也很可觀，同樣需要大口徑的排氣管來取得適當的運作條件。
一些像HKS或Greddy這些公司生產預製的排氣系統，它們多半在低回壓、適當管徑和低噪音之間有不錯的平衡。一些較新款的跑車本身也常常配備了很不錯的排氣系統，所以換用高性能的改裝品，動力的增益還不見得明顯。例外是turbo車，你通常能在其他部分都沒改的車上多榨出出2到10匹的馬力，動力的增益通常在扭力峰值之前一直到紅線。在改了頭段、進氣、凸輪軸、汽缸頭拋光等改裝的車上，若再加上一組好的排氣管就能得到更大的馬力增益。因為turbo車對排氣回壓很敏感，所以你可以期待更大的馬力增加，尤其是把增壓調大。一套暢通的排氣管還能讓增壓起來得更快，Turbo車通常可以增加8到30匹的輪上馬力，能增加多少就看原廠的排氣管有多爛和增壓調高了多少。無論你怎麼做都不要在一般的車子上拿掉或掏空觸媒，在新款的跑車上一體成型、直通的三元觸媒轉化器通常都算是蠻暢通的，頂多產生1到2psi的回壓。掏空的觸媒筒事實上還有損引擎的出力，因為一個空筒子會使氣流停滯不順，使流動的氣柱縮短，也使流速降低，實際上帶來的效果就是低速扭力的喪失。因為這些因素，我們的某些改裝車上還因為裝了觸媒而多了些馬力。當路上的車逐年增加，我們還是儘可能的為環境污染盡我們的一己之力。在合法的賽車場上，若為了壓榨出最後一滴馬力，觸媒是可以拿掉的但要用一根內徑相若的直通管，而不是直接掏空了事。要把原廠的觸媒換成高流量的，可以考慮Random Technology和Pace Setter，他們有做出入口管徑達3吋甚至更大的替換觸媒。
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亮不亮燈其實跟管徑大小沒有分別
主要是您車上的高流量觸媒
有沒有辦法對應(處理)
該車輛所產生出來的廢氣
如 NOx CO HC 等等
我們開發初期就必須在實驗室無干擾狀況下
以重量法
實際測出GTI使用台灣的98無鉛
產生出來的廢氣數據
再以氣體模擬分析儀
調整鉑.銥.銠.比例
配出適合本地GTI使用的金屬觸媒
這非常費時
也非常燒錢
光是開發適合GTI用的130X135MM金屬觸媒就花了三個多月的不斷測試
才配出連原廠ECU都不會亮燈的CAT

我們知道國外就有大廠如HJS有生產
問題我們也買了回來試過了
裝載在我自己的原廠ECU的GTI配合3"DP
也是亮燈

因為現今2000年以後的EOBD跟OBD II
屬於廣域型的含氧感知器(LSU)
其偵測範圍比起傳統O2S廣泛
已接近線性式的漸升電流來判定空燃比值(Lambda)

簡單的說就是第一O2跟第二O2之間會存在一合理的電壓差值
只要不要違背它
它就不會亮燈啦
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排氣--Oettinger中尾段

聽久了車友阿達的ABT尾段，迷人的聲音總是吸引著我，但是又怕回家被發現，所以找了又找剛好發現Golf 4 GTI車友有人要脫手O牌的中尾段，聽說O牌也是REMUS代工，而R牌的聲音聽說最低調，所以就成交了。品相蠻新的，有整理過。車友阿聰人不錯，車子也很漂亮。
O牌中尾段

O牌中段，果然是Remus代工，上面就直接打上Remus名稱，產地是澳洲。產地澳洲一點也不驚訝，去過澳洲的人，尤其是雪梨，你會發現路上的車很多車都改排氣管，一支比一支還大，很奇怪的民族。在那邊可能改排氣管跟我們這邊買個燒餅油條一樣方便和便宜。

O牌尾段，長的跟R牌的應該很像，不過尾飾管的部分就要做一下廣告了！


施工過程：
必須先將車上的原廠中尾段拆下，因為原廠中尾段是一體成型上去的，所以除非拆下後擔否則一定要分解拆下，為了保持中尾段的完整度，請阿治仿照O牌的長度去切掉中尾段。
原廠尾段

中尾段切開處

拆下後的原廠尾段，因為切開的地方比較裡面，所以取出來時有點費工，如果尾段確定不要了，可以考慮切前面一點，這樣尾段可以直直的退出來。

原廠尾段有兩個吊耳，一個在左上靠近出口處，一個在右邊掛在車體上
拆下後的原廠中段

原廠中段和Downpipe段銜接是採套管的方式接起來的
接著就準備上O牌的中尾段，先裝上中段，中段只有一個固定的地方，左右有橡皮緩衝左右搖擺的撞擊，位置要對準中間一些，以避免左右會撞到，如紅色的地方。


因為O牌尾段形狀的關係，所以比原廠的尾段容易安裝可以直接推進去然後掛上吊耳
在這裡有遇到兩個問題要注意。
1.尾段和中段的銜接是採公母的對接，算是套進去的，所以要確定有套的夠進去，否則尾段可能會撞倒做後方的避震器下座，因為整體中尾段的形狀不夠完整。
2.就是吊耳的部分，因為原廠的吊耳偏軟，所以大部分安裝改裝的排氣管都會採用強化的吊耳，不然會因為震動讓尾段撞擊到車體，這裡我沒換裝強化的，我是將原廠的吊耳的空隙用東西將他填滿，讓他沒有緩衝的空間減少搖晃的程度，如此一來就可以解決。

安裝前的屁股

安裝後的屁股

使用後心得：
尚未去TTi調整晶片前，感覺起步扭力損失不少，但是中高速變得更為順暢，可能是因為排氣變的比較通順。
後來找了時間去了TTi調整程式，換裝中尾段不需要拆電腦從新調整，Tony只有用電腦直接針對點火做調整，我猜想可能是讓點火提前一點以減少起步的無力。
調整完後，起步有稍微順暢了一些，但是在中高速的順暢程度是比未改之前好很多。

不過我是覺得這個可能也是相輔相成，因為在未改晶片之前，不覺得上到160有問題，但是改完晶片未改排氣，會發現在中高速的時候有點頓，一直很難理解，現在中尾段上去了，中高速的區域感覺有打開，上去的速度比較快也比較順暢。(改晶片前後都已經安裝K&N高流量）