車訊網／人人都很愛排氣聲浪，漫長的過程誰知道？

圖、文／車訊網

▲ Nissan GT-R Nismo GT500的引擎。（圖／車訊網）

油門催下去，享受著改裝排氣聲浪很令人亢奮，車子快不快就另當別論。其實，引擎動力的大小除了牽扯到汽缸直徑和進氣量之外，如何製造適當的排氣回壓也是關鍵之一。因此原廠在設計排氣管時，會依需求而有不同的管徑配置，利用複雜的流體力學達到過濾有害物和消音的效果，至於如何發揮極致動力就得憑各家本事了。
 
排氣系統就像工廠流水線
     每一站都有重要的任務
 
以一般的四缸引擎為例，分開的進排氣行程設計，除了能夠吸入更多的進氣量來提高引擎效率，也創造一個完全燃燒的燃燒室，讓廢氣有足夠的時間排出，排氣系統的開端從排氣歧管（排氣頭段）算起，往後延伸有觸媒轉換器、消音器和尾管，一切都是為了符合現今的環保法規而設計。
 
然而引擎的汽缸數較多，同時有製造成本和空間配置的考量，無法讓各汽缸有自己的排氣管，排氣頭段都採用「4—1」或「4—2—1」的管路設計，所謂的「4—1」就是從四根排氣歧管合併成一根管路，利用各歧管的「等長化」優勢來抵消之間的排氣壓力差，不容易產生壓力波互相干涉的現象，使整體的排氣效率大幅提高，讓引擎在中高轉速的反應順暢。

▲「4—1」的排氣頭段設計，利用等長化的優勢來抵消之間的排氣壓力差，在中高轉速時不易產生干涉現象，排氣就會順暢，有效的提升引擎效率。（圖／車訊網）

而「4—2—1」則是四根歧管合併成兩支管後再合成為一根管路，歧管不等長的形式就容易使各汽缸排出的廢氣互相擠壓（干涉現象），不利於引擎高轉速的表現，卻對中低轉速的扭力釋放有很好的效果，適合一般乘坐車穿梭在車多窄道的大城市中，所以兩者之間的設計還得根據車廠對引擎的輸出特性，和正反置的擺放來作出抉擇。

▲「4—2—1」的排氣頭段設計，是以不等長的歧管來製造排氣干涉，雖然不利於高轉速需要的排氣順暢，但在低轉速的扭力表現較佳，許多小房車都採用這種設計來達到低速輕快的油門效果。（圖／車訊網）

一般來說，觸媒轉換器大多安排在排氣中段，但為了迎合更嚴苛的環保需求，讓觸媒更快的達到工作溫度，目前多數車款在頭段歧管內就有觸媒轉換器，而廢氣經過這個觸媒時，內含的鉑（Pt）、鈀（Pa）、銠（Rh）等重金屬作為催化劑，會將廢氣中的HC、CO、NOX有害物質轉換成對人體無害的氣體排出在外，例如NOX被還原成氮氣（N2）和氧氣（O2），而CO和HC則被氧化成CO2和H2O，正常的工作溫度範圍在400℃-600℃，這個階段由O2 Sensor監控含氧量，將訊號傳回ECU來判斷當下的噴油量。

▲排氣系統的「首站」從排氣歧管（排氣頭段）開始，往後延伸有三元觸媒轉換器、消音器和尾管，當中有O2 Sensor監控含氧量回報給ECU去下達指令，很像工廠流水線的運作。（圖／車訊網）

排氣管圖解  左邊順時針
排氣歧管
O2 Sensor
O2 Sensor
消音器
排氣尾管
三元觸媒轉換器。

▲為了符合今日的環保法規，有的車款從排氣頭段就有三元觸媒轉換器，裡面的重金屬催化劑能將HC、CO和NOX轉換成無害的N2、O2、H2O和CO2 ，旁邊有感知器將訊號傳回給ECU去判斷當下的噴油量。（圖／車訊網）

▲由於高速氣流的廢氣衝擊會有音波而產生噪音污染，需要消音器的設計來符合法規的分貝值，裡面由不同長度的管道組成，利用隔板創造不同的氣室，讓廢氣音波撞擊，藉由反射波發生干涉而互相抵消，音量就變小。相對的阻礙廢氣排放的順暢，限制引擎的動力。（圖／車訊網）

圖解 右上角順時針
ECU
NOX 感知器
NOX觸媒轉換器
溫度感知器
含氧感知器
三元觸媒轉換器
含氧感知器 

▲OEM的消音器是利用隔板和不同長度的內管去打造氣室，讓廢氣的音波互相撞擊而抵消波長，音量就會變小，但相對的會阻礙排氣的順暢度，影響引擎的動力輸出。（圖／車訊網）