Системи за изхлъпване работа по превръщане на тези вредни токсични изпарения в нещо по-малко опасно, преди да бъдат изпуснати в атмосферата. В повечето автомобили е монтиран катализатор, съдържащ скъпоценни метали като платина, паладий и родий. Тези материали помагат за превръщане на въглеродния оксид в обикновен въглероден диоксид, докато остатъците от горивото се превръщат в водна пара и допълнително количество CO₂. По-новите модели автомобили, които днес се движат по пътищата, всъщност намаляват замърсяващите вещества с около 90 процента, което е доста впечатляващо при сравнение с регулации като стандарта „Евро 6“. Производителите на автомобили нямаха друг избор, освен да разработят тези сложни многостепенни катализатори, след като правителствата започнаха да прилагат строгите ограничения за емисии. И нека не забравяме какво се случва, ако някой пренебрегне графиката за поддръжка на своя автомобил. Изследвания показват, че лошата поддръжка може да намали ефективността на тези катализатори почти наполовина, което означава повече замърсяване в нашия въздух и потенциални глоби за шофьорите, които не успяват при тестовете за емисии.
Системата играе критична роля за предотвратяване на проникването на смъртоносния въглероден оксид в салона. Изпусковите колектори работят при изключително високи температури — понякога над 1400 градуса по Фаренхайт или около 760 градуса по Целзий, — затова е необходимо цялото това топло да се отвежда далеч от компоненти, които биха могли да бъдат повредени. Тук идват на помощ топлоизолационните екрани. Те отразяват интензивното топлинно излъчване, за да защитят важни елементи като горивните тръби, електрическите кабели и различни материали под автомобила. И положението на изпусковите тръби има значение. Когато са правилно разположени, изгорелите газове се насочват надолу и назад, а не проникват в пространството за пътници. Тази конфигурация поддържа нивото на въглероден оксид в салона под 0,1 %, което е значително по-ниско от опасното ниво от 1,28 %, установено от индустриалните стандарти за безопасност, които всички спазват.
Кислородните сензори, които се срещат в повечето автомобили днес, са разположени както преди, така и след каталитичния преобразувател и непрекъснато проверяват какво става в изпускателната система. Това, което правят тези сензори, е да изпращат информация обратно към компютърния мозък на автомобила, който за кратко наричаме ECU. Въз основа на тази обратна връзка ECU регулира количеството въздух и гориво, които се смесват в двигателя. Идеалната смес се получава при съотношение от около 14,7 части въздух към 1 част гориво. Когато всичко функционира правилно, автомобилите с добри кислородни сензори могат да спестяват около 15 % гориво в сравнение с превозни средства, чиито сензори са започнали да излизат от строя с течение на времето. И не става дума само за икономия на пари на бензиностанцията. Поддържането на точното съотношение между въздух и гориво означава, че по-малко вредни газове се изпускат от двигателя. Това има особено голямо значение за дизеловите двигатели, тъй като предотвратява образуването на сажди в скъпите филтри за частици, което удължава интервалите между техните подмянки.
Начинът, по който работи изпускателната система, оказва значително влияние върху производителността на двигателите, предимно поради три свързани помежду си фактора. Първият от тях е обратното налягане, което по същество означава какво се случва, когато изгорелите газове срещнат съпротива. Ако тук има прекалено голямо ограничение, това може да намали обемната ефективност с около 15 %. В резултат остават неизгорели газове в цилиндрите, което нарушава подаването на пресната горивна смес. От друга страна, така нареченото импулсно изчистване (pulse scavenging) всъщност използва тези вълни на налягане от изпускателната система, за да засмуче допълнителен въздух и гориво в цилиндрите. Когато тази техника е правилно настроена, тя може да увеличи пълненето на цилиндрите с около 8–12 %. И скоростта, с която се движат изгорелите газове, също има значение. Твърде големите тръби забавят потока на газовете, което намалява въртящия момент при по-ниски обороти. Ако обаче тръбите са твърде малки, те ограничават мощността при по-високите диапазони на оборотите. Затова много специализирани сервизи за тюнинг предпочитат изработени чрез мандрил тръби за своите изпускателни системи. Такива тръби запазват постоянен вътрешен диаметър дори и в завоите, поради което се създава по-малко турбулентност при движението на газовете през тях. Само намаляването на турбулентността може да спести загуба на мощност между 3 и 5 %.
Когато става дума за настройка на производителността, всеки основен компонент има своя собствена роля. Вземете например изпускателните колектори – те по същество заменят ограничаващите чугунени колектори с тръби, които имат еднаква дължина. Това допринася за така нареченото „изсмукване на импулси“. Дългите тръбни изпускателни колектори обикновено осигуряват около 10–15 % по-висок въртящ момент при ниски обороти, докато кратките тръбни колектори са насочени към постигане на максимална мощност при по-високи обороти. При двигателите с турбоподаване изпускателните тръби (downpipes) контролират процесите след турбината. Добре проектираните намаляват противоналягането с около 20–30 %, което означава по-малко закъснение на турбокомпресора при ускоряване. Катализаторите обаче са по-трудни за подбор. Фабрично монтираните катализатори значително ограничават потока въздух, но съществуват високопроизводителни варианти с метални субстрати, които все още отговарят на над 95 % от изискванията за емисии и позволяват преминаването на въздух с 35 % по-лесно. Правилното комбиниране на всички тези компоненти може да увеличи мощността с приблизително 5–10 %, без да се повреди нищо и без да се наруши съответствието с нормите за емисии, макар крайният резултат да варира в зависимост от това как добре са съчетани отделните части.
Съвременната изпускателна система работи според определен ред на операции. Започвайки от изпускателния колектор или понякога от т.нар. интегрирана турбинна кутия при турбонагнетателни системи, тази част събира всички горещи продукти на горенето, които излизат от цилиндрите на двигателя. Най-важното тук е колко добре тя понася екстремната температура, често над 1400 градуса по Фаренхайт, като в същото време поддържа ниско противоналягане, тъй като прекалено голямото съпротивление може сериозно да повлияе отрицателно върху производителността на двигателя – вероятно намалявайки ефективността му с около 15 процента. След напускане на областта на колектора тези газове се движат по няколко тръби, преди да достигнат каталитичния преобразувател, където се почистват за целите на контрола на емисиите. Оттам те преминават през глушителя, който изпълнява точно това, което очакваме от него – намалява нивото на шума. Накрая всичко се извежда навън чрез изпускателната тръба в задната част на превозното средство.
Изборът на материали винаги означава вземане на трудни решения между това, което работи най-добре, и това, което съответства на бюджета. Чугунът е отличен за поддържане на стабилност при температурни промени, но определено добавя допълнителни килограми. Неръждаемата стомана? Е, тя по-добре се противопоставя на корозията, по-добре понася топлината и изобщо има по-дълъг срок на служба, но потребителите ще платят премиална цена за тези качества. В днешно време много високопроизводителни конфигурации използват тръбни колектори, чиито дължини са специално нагласени както акустично, така и термично, за постигане на максимален ефект от пулсово изхвърляне. Недостатъкът? Версиите с тънки стени обикновено се пукат след прекалено много цикли на загряване и охлаждане. Топлоизолиращите покрития помагат двигателните отсеки да остават по-хладни по време на работа — което е прекрасна новина за компонентите в непосредствена близост. Обаче производителите обикновено наблюдават увеличение на производствените си разходи с около 30 % поради тези покрития. При работа с турбокомпресорни двигатели инженерите използват интегрирани колектори от никелови сплави, които могат да издържат изпускателни температури до 1800 градуса по Фаренхайт. Този конструктивен избор елиминира всички тези досадни фланцеви съединения и създава гладък път за изгорелите газове да се движат директно от камерата за горене чак до турбината.
EN