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科技篇-排氣系統 F1
在過去封建觀念中，一般相信進氣效率可以有效降低引擎溫度進而提升工作效能，使引擎
組件達到更耐久的目標。事實上，有效增進引擎特性與輸出性能的法門卻不一定是進氣系
統，而是鮮少人知的排氣系統。引擎的作用功率在輸出動力，如果藉由排氣系統的改良，
更能幫助引擎節省燃油找到最佳的效能。
演進
過去較早期的年代，引擎的轉速頻率與排氣系統每一分鐘的頻率皆相符，例如學術研究下
發展出來的汽缸引擎即是如此，但直到近代開始著手如何經由排氣系統增進引擎表現等相
關科技的萌芽，進而自麻省理工學院發表了相關的學術理論，排氣系統的重要與延展性確
實進入了史料未及的蓬勃時期。40年代末期至50年代初期，最初的實驗是從機車的排氣效
率開始，他們嘗試各種不同長度的排氣管，以及單一並有弧度的排氣導管在單汽缸引擎上
壓榨出最大的動力值。某些證據顯示，Mercedes-Benz在大戰前也有類似的實驗計劃，不
同的是他們以F1賽車為應用對象；但是沒有任何書面文件提及他們的實驗方式、技術等資
料記載，可能是因為當時的環境與理解性並未達到任何程度上的成功所致，直到1950年代
，藉由排氣管效率增進引擎效能的系統才開始應用在F1賽車上。
設計
引擎設計者的目的在於，當引擎運作中排氣閥門開啟的期間產生排氣回壓，並從進氣閥門
強制導入，並讓這種作用重覆運作；這種設計概念是為了讓排氣系統的共振在特定轉速域
產生，並利用排氣回壓的循環節奏更改排氣閥門作動的週期效率，由於每一個汽缸產生的
派波之間相互作用，結合兩個或更多的汽缸排出的氣體，便能藉由壓力的推擠加強轉速的
發揮。而且，排氣方向從多來源至末端結合成單一束管，這可以促使這種作用更緊密的結
合並在排氣管尾端發揮強大的共振效益。同時，設計者亦考量到選擇導入長度以形成另一
次共振，它也能與排氣系統相互作用。當兩個以上的汽缸排氣進入排氣管時，燃燒的順序
就變得很重要，V10引擎的順序在排氣系統調節上，排氣共振與扭力之間必須在曲軸上尋
求妥協與平衡。
排氣管的長度決定排氣頻率，較短的排氣管排氣效率更快更頻繁。由於引擎轉速每年不斷
的攀升，排氣管為了配合引擎的性能表現，近年來其長度也有驟減的趨勢。
為了達到""盡可能""的理想排氣效率，必須比較和計算一些很不同的元素。像是排氣及進
氣的比率幾何因素、閥門時間、廢氣溫度與速度、轉速等所有的影響與曲線數據，經由這
些特性最佳的掌握才能夠對每一次的排氣過程發揮最佳效益，因而產生最好的轉速強化作
用。另外一方面，排氣管的長短左右引擎的最大動力輸出值，而排氣管形狀〈弧度〉則會
對引擎扭力有絕對的影響，但兩者最大效益不可兼得。因此，排氣管的設計必須與引擎的
最大動力及轉速的高低尋求良好的平衡點。
近年排氣系統除了被研究於節省燃油、增進局部輸出強化、加強引擎工作效率之外，更被
拿來應用於空氣力學方面。一般而言，F1賽車透過空氣快速通過分流器獲得大部分的下壓
力；經過研究發現，排氣管排出的廢氣，經過良好導流至分流器也可以獲得額外的下壓力
。但問題是，高溫擴散的的廢氣通常是不規則供輸，簡單的說，車手踩下油門的多寡會影
響排出的廢氣體積，不僅如此還會影響氣流的運動方式，一方面也會跟FIA制定的賽例有
所牴觸。儘管如此，排出的氣流已經被證明會影響空力的表現，所以利用排氣對分流器造
成空力效應的科技被全面禁止。這也可能是Ferrari放棄傳統下置式排氣系統，而發展出
潛望式排氣管的原因之一。而排氣管排出的廢氣通過尾翼之前，已有大量的氣流經過該處
，因為引擎排出的廢氣高溫異常，如果沒有妥善的防高溫處理或措施，尾翼及其週邊套件
將會變得易碎。
然而，兩種排氣口設計走向引領Ferrari考慮在傳統與革命兩條路上二擇一。一方面因為
新賽制規定的車寬度較過去狹窄，致使車重心從後輪偏向前輪，而溝紋胎的實施也讓當時
輪胎的領導者Bridgestone於1998年引進較寬的前胎。相對的因應新賽例的準則，以後輪
車軸中心線為基準引擎配置也從後方移到更前方：同時引擎轉速最高峰值也逐年攀升，現
在每分鐘引擎轉速已經達到一萬八千轉以上之譜。這樣一來，儘管為了配合引擎每分鐘的
高轉速，理論上排氣管必須縮短長度，但排氣管則必須因為以傳統配置方式置下則會跟縮
短長度的概念相牴觸。因此，Ferrari率先突破傳統，以車身上方為排氣口找到出路，最
大的好處當然是距離引擎近、排氣管長度有效減短，這樣的創新設計將比以往的排氣方式
更具效率與優勢。至於McLaren跟他們的引擎供應商Mercedes-Illmor，則仍採取他們認為
最佳的妥協方式配置排氣管的佈局，但近年他們也拋棄了傳統佈局改採潛望式排氣手法。
散熱器排氣
散熱器的熱源排出口，McLaren曾經以創新的車旁導口〈煙囪狀〉設計引領風潮，2001年
賽季許多車隊都樂意的接受了這種潮流的洗禮〈事實上，Jordan在2003年賽季仍承襲這種
設計〉。這樣的設計動機事實上非常簡單，冷空氣經過散熱器形成熱空氣然後經由導口排
出，但以F1自然進氣的冷卻方式，其冷卻效率取決於車速。但煙囪導口不僅僅是散熱功用
，因為賽車的速度可以加快空氣導入進氣口的速度，相對就更快產生熱空氣，最後當然是
從導口排出，不過如果可以讓熱空氣排出前在車內部停留更久的時間，一方面對車身而言
也有增加下壓力的功用。"
Achilles-2005/8/7