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  • 1 # 天和Auto

    發動機在前·排氣管在後:為什麼不能設計「車頭排氣」?相信很多汽車愛好者都有過這種疑問,似乎這種設計不僅會增加成本,而且佈局在底盤的排氣管還容易損壞,然而這是最合理的設計吧。

    原因1:排氣管設計在尾部是為了「防中毒」。不論汽油機還是柴油機,其裝備的內燃式熱機都是一種【化學發動機】!燃油的燃燒實際為碳氫化合物的氧化還原反應,充分反應的主要成分為二氧化碳和水,其次仍然相當程度的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物以及顆粒物等物質,為什麼要淨化尾氣呢?

    關乎一氧化碳對於人體健康的影響應該無需贅述,這是一種非常危險的氣體。其次二氧化碳的氮氣雖然自身沒有毒性,但是濃度的升高必然會造成空氣“氧濃度”的降低,如果在車頭排放尾氣的話,透過空氣系統外迴圈進氣口,或者開啟車窗進入車內的空氣就是非常大的安全隱患。

    汽車外迴圈進氣口位於前檔下沿的位置,尾氣如果從車頭某一側排放,那麼紊流就有可能讓尾氣大量進入車內。

    原因2:由於尾氣對空氣質量存在嚴重的破壞,所以對於尾氣必須進行一定程度的淨化。實現淨化的核心總成為「三元催化器」,其功能是透過“鉑銠鈀”三種催化金屬,在超過200℃的高溫環境中與尾氣中的氮氧化物(Nox),碳氫化合物(HC)以及一氧化碳(CO)進行反應,轉化為氧氣、氮氣、二氧化碳和水再排出車外。

    柴油發動機的排放物以Nox和顆粒物為主,所以高排放標準的柴油機還需要加入【DPF】顆粒物捕捉器。三元催化器和DPF不僅有很高的溫度,同時還有很大的體積,在車頭位置放得下嗎?

    圖1:三元催化器總成

    圖2:三元催化器動態

    圖3:DPF顆粒物捕捉器總成

    重點-「噪音&溫度」

    汽車發動機執行中產生的排氣壓力是非常高的,尾氣透過排氣歧管後會產生強烈的振動,而且尾氣的溫度可以高達900℃左右,沒有充分燃燒的碳氫化合物在排氣管中還有可能產生爆震。

    所以止震降噪就非常有必要了,這就是排氣管要用橡膠吊耳軟性連線,而不能剛性固定在底盤上的原因,同時也是排氣系統中要有前後兩組消音器的原因。這麼複雜的結構固定在發動機艙裡,和發動機、變速箱、轉向機、保險盒、ECU電腦板擠在一起,車頭會不會特別重呢?

    絕大多數代步汽車都採用「FF-前置前驅」平臺,發動機驅動前輪的結構是製造成本最低的。這種低成本結構必然有突出的缺點,最大的問題就是核心總成都在車頭,前輪獲得的垂直壓力(抓地力)會比後輪大,因為車位沒有什麼足夠重的東西。那麼再把排氣系統都塞到車頭裡,這種車的駕駛體驗與失控極限表現都會非常非常的差。

    然而這些還不是重點,重點排氣歧管溫度高達900℃左右,三元催化器與兩側管路高達600/800℃,即使到尾段消音器也有200℃左右的標準,降溫後的排放尾氣才會低於100℃。

    這麼高的溫度在發動機艙裡會嚴重影響發動機的散熱,對於電路系統也會有嚴重的損傷,嚴重情況當然是汽車的自燃。某臺高度整合的增程式電動汽車就出現過這種情況,所以排氣管一定要均勻佈局在底盤位置,透過底盤氣流實現有效散熱,同時也不會讓高溫與有害的尾氣進入車內,懂了吧。

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