蕩气迴肠之 排气管技师一日记事

2020-08-02
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文赖震宇+摄影Scott+协力厂商巨石工业

排气管藉用气压的原理,配合引擎在低速和高速下担当回压及直通的重责大任,同时还肩负减少汙染物和降低噪音的产生,重要性不言而喻;但每天坐在排气管上方享受行车生活的我们,很少人近距离见识排气管的完整结构,排气管怎幺製作也是一头雾水,因此我们特穿上工作服,前往知名排气管製造厂实地操作,让一具一具化废气为助力的艺术品成为辅助动力系统的重要角色。排气管对于车辆来说是十分重要的部分,有人将它形容为将大楼废水排放出去的水管,藉此将水流形容成废气,但我们觉得这样还不够贴切,我们始终认为排气管就如同人体的排泄器官,触媒转换器可比拟为肝脏,前中后段钢管犹如肠道,同样呈迴路式走向,而废气就像排泄物一样,相信你知道如果把肛门堵起来无法排泄,最后下场会怎样可想而知;倘若一肚子大便你大概也没有胃口进食,所以没有排气又怎能顺利进气,当然引擎也无法顺利运作,更遑论动力的提昇。目前主流引擎设计为缸内直喷,空燃比是影响引擎动力输出的绝对关键,排气管回压是左右空燃比的重要灵魂,不像以往的进气岐管喷射引擎,排气系统只有单一回压的直通构造,就能提高动力表现;缸内直喷的引擎,排气系统需随着不同的转速与挡位,变化排气回压,达到完美的空燃比,才能发挥引擎完整的动力。

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事在测量原厂排气管之前,会先将车辆架上动力计取得引擎的动力数据,以作为之后排气管设计的参考来源。

排气管生产流程

原厂排气管走向及规格确定------〉绘製产品施工图并製作专属模具------〉前段岐管、中段及后段各部位弯管作业------〉触媒及消音器元件製作------)排气管各段与触媒、消音器的焊接-------〉安装至车底并上动力计测试实际动力,并上路进行道路测试

如此重要的车辆构成元件,我们一般只有在爱车回厂保养维修,或者是更换旧管时原厂或改装部品开箱后,才见识到它的整体样貌,不过却很少人知道这些「蕩气迴肠」的东西是怎幺经过设计而生产出来的,因此此次在获得国内知名排气管大厂SRD巨石工业的首肯与热情协助下,来到让人好奇的生产链上,穿上制服并戴上手套,转换角色担任排气管生产线上的小小螺丝钉!

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事目前的科技已来到3D测量技术,利用多轴向扫描,便可以精準的获得原厂排气管的厚度、内外径和弯曲角度。

複製原厂排气走向

当天巨石工业要进行排气管换装的是一部七代VW Golf GTI和一部2014年的BMW M135i,原本以为顶多只是一般国产车排气管製造,知道可以亲身尝试这重要部品的生产来加大德系钢砲的动力输出,着实令我们感到莫名的兴奋。然而在正式上场製造这些艺术品般的汽车零件前,我们得先耐心聆听石厂长的行前教育,了解排气管生产前必须先注意哪些地方?有哪些事前的工作必须预先进行?

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事其实Faro Arm的操作并不是一蹴可及的,需要经过一段时间学习,才能掌握及操控。

首先,每家排气管製造商都会委託供应商提供各式管径、厚度及不同材质的不锈钢管,巨石当然也不例外,厂内不时备好数量庞大、各种规格的材料做为生产前的选择。然而要开发一组排气管第一步骤要做的并不是这个,而是先搞清楚每部车排气管在底盘下的走法与弯折的角度以及长度等各项条件,并以精準的仪器进行扫描来获取正确的数字以利接下来所要进行的设计工作;为了完全摸清楚原厂排气管的设计,实车还要上动力计来测得实际动力,费这幺多工,就是为了让每组排气管完美地配合原厂动力系统的设定,如此方能达到最棒的效果。

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事测量得到数据后,便可以同步透过Faro Cam2软体模拟出排气管各段的三维虚拟图。

基本上要完成那幺多事前工作就必须要有先进的工具,而巨石原本就拥有各式仪器和设备来辅助,因此当我们接下来要获得生产一具排气管所需要的一系列数据就没有那幺困难了。当原厂排气管拆卸下来后,Faro Arm 3D扫描手臂便派上用场,这部测量仪器可透过前端的探针来量测弯管的曲面,但既然是多轴向三维量测,因此技师在测量原厂排气管时绕着圆形管柱做多点纪录,同时利用对应钢管厚度的铁片在上面同步进行管道上同一水平面的测量,这样才能求得完整的数据。而测量的结果不但经由测量软体提供给绘图软体製作施工图,还可将YBC值传输到弯管机。

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事整个扫描完毕,便可进行开发设计的步骤。

在科技的辅助下,这些原厂排气管就可以更精準的打造出专属的模具,有了模具才能在实境上看到排气管的走向,并清楚掌握到钢管弯曲的角度,以利后续施工;不过在完整绘出产品图后,接下来的工作就轮到在二厂的弯管厂内执行了。採用弯管技术的好处,就是可以让排气管弯曲的折角更为滑顺,耐用度和美感也比直管焊接好太多。其实弯管过程并不需太多人力介入便可完成,原本经过Faro Arm 3D扫进测量软体的数字是可以直接传输到弯管主机内,机械就可以照着标定的数字折出排气管应有的角度,再将这些数字输入到弯管机的主机内,然后将所需的材料管插到机具上,剩下的出力动作便交给这些伺服马达多轴助推弯管机来完成。

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事这些重要的排气管中段触媒不只是一颗颗金属焊接物,更是做工精细且流量效率极大的高价产品!

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事刚刚测量出来得到的三维数据,一笔一笔输入到弯管机里。

但后面的几分钟时间里,技师也不是完全没事做,除了在送料后得按下启动键外,还必须监看主机上的萤幕监视弯管机是否如施工图所示正确执行,而如图内所见,萤幕上我们也可以自由点选欲观察的部位,并且显示出XYZ座标值及YBC加工值,过程中也还可进行测量校正。

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事将钢管塞进弯管机台上后,作业人员就必须安全範围内,以免在弯管过程中被不断折弯退出的钢管攻击。

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想学做触媒很难

接下来最重要的就是触媒转换器,相信大部分有经验的驾驶人都知道触媒的作用,它的存在除了减少废气中有毒物质的排放,主要透过贵金属将一氧化碳氧化为二氧化碳、氮氧化合物还原成氮气,如此青山绿水才有得保;不过往往许多排气管的设计为了增强阻隔汙染物的效能,却牺牲掉排气效率,也就是流量不如预期。一根好的排气管之所以能对应车辆提昇动力,关键就在于流量的掌握。

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事从旧款触媒和新款以灯光照射,可以看出金属箔片呈现出不同的气槽模式,这种呈旋转状的涡流式金属片比起以往直通的构造更能提供较棒的流体力学。

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很可惜巨石工业的这颗专利技术的高流量触媒技术是不外传的,触媒都是事先做好等着与前中后段钢管接合,高难度的製作技术想学也学不来;不过厂长还是十分热情地拿起目前的涡流式触媒转换器和旧款产品向我解说,从外头看进去就可以看到最重要的部分,也就是以贵金属箔片做成的蜂巢状基材,而旋转状的金属片可订製不同的密度,如此多层的过滤基材就可以在流体力学下于触媒间产生涡流,高速时也不会产生过多阻力,马力输出的影响较小,如此对改装后的动力提昇明显有所帮助。

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事当消音器内部构造完成后,直接以机械代劳密合即可。避免使用人工焊的方式,产生漏焊与日后焊道破裂的可能。

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消音器的製作也是科技结晶

后消音器的构造,简单来说隔音靠的是交错的隔板和气室的原理,让音波在里面经由反射最终减弱波长,达到降低噪音的效果,而提供给性能车使用的改装排气管不但能提供好的消音效果,更能在多层网状管和隔板间有效打通,让气体流通顺畅,但又能兼顾适当的回压。巨石设计的排气管很久前就发展出可以控制排气声浪和回压大小的排音器,里面还有一个兼顾低速回压和高速全直通的被动式内嵌排气阀门,不过製作技术太过複杂,我无法在这幺短的时间内完全学会,因此厂长在初步的教学完毕之后,乾脆就让我自行去操作消音器本体的密封压合。这个流程并不会太困难,只要留意配合的模具不要搞错,再把筒状的消音器放在座上让油压机器将上盖完全密封住本体,然后就大功告成;在进行到一半时,石厂长还赠送一副密封完毕的消音器给我留念,以作为我此次担任技师的奖赏!

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事每组消音器的密合也要用到不同的模具,来配合本体不同的尺码。

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事为了防止人工焊接产生的不良率导致漏气或美观的问题,基本上便无法练就一身鱼鳞焊的好功夫,只能乖乖戴上焊接面罩乖乖看它表演。

在排气前中后段分别完成之后,最后就是针对Front Pipe、Down Pipe、中消、触媒、消音器和尾管进行焊接的动作了,由于厂内各项自动化机器不缺,因此焊接工程也就不需要像从前一样只靠人力进行,所以本来想练一下鱼鳞点焊的念头就此打消……想着想着,不到两分钟一根排气管成品便焊接完毕了,依赖仪器不仅出错率小,速度也快很多,品质也相对稳定。最终我就得以顺利地和其他技师将这具排气管安装在车辆上,过程中,则亲自接上了密合度和耐用度超高的碗状法兰,并锁上近乎艺术品的吊耳挂钩,能够如此精準地将排气管装置在底盘下,除了技术外靠得就是当初超先进的量测功夫。

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好想帮爱车造一根

儘管乍看下似乎样样都靠机械代劳,自己不需花上过多力气,但在这个重要的部品生产过程中,我们从设计端到生产端完整领略到排气管製作的专业技术,一根数万元以上的排气管靠的就是这些知识、经验和毫不妥协的高品质材料才能打造而成,虽然一直很想替自己的老爷车打造专属的排气管,但人家开门就是要做生意的,这种公器私用的事还是下次再来好了!

蕩气迴肠之 排气管技师一日记事换装全新排气管后,精準的走向、顺畅的角度和极为理想的流量控制,上动力计后显示M135i和Golf GTI分别获得了24.4hp/2.3kgm和12.7hp/4.5kgm的动力提昇,而厂商随后更进行了100天共5000公里的实际道路测试。

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排气管结构图

A. 法兰垫片

B. 排气管岐管,主要功能为排出各汽缸废气

C. 排气管中段,包含触媒转换器,主要藉由触媒中的蜂巢状基材来过滤汙染物

D. 排气管后段

E. 后消音器,结构主要为消音棉、内壳和分隔板、内管等构成,高价的后消音器还会内嵌排气阀门来转换回压和直通功能

F. 排气尾管

G. 吊钩

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