Falltengdar kerfi vinna að því að breyta þessum óhættulegu eitrunarefnum í eitthvað minna hættulegt áður en þau fara út í andrúmsloftið. Inní flestum bílum er katalýtiskur umbreytir sem inniheldur dýrbarar málmar eins og platína, palladíum og róðín. Þessi efni hjálpa við að breyta kolmonoxíði í venjulegt koltvímóxíð, á meðan ónotuð bensínþáttar breytast í vatnsþoka og frekari koltvímóxíð. Nýjustu línu bíla sem eru í umferð í dag minnka virkilega mengunina um náttúrulega 90 prósent, sem er ganski áhrifamikil niðurstaða miðað við reglugerðir eins og Euro 6. Bílfyrirtækin höfðu engan valmöguleika annað en að þróa þessa flókna margstigumbreytir þegar ríkisstjórnir hófu framkvæmd þessara strangra marka á losun mengunar. Og ekki má gleyma því sem gerist ef einhver sleppir viðhaldsáætlun bíls síns. Rannsóknir sýna að slæmt viðhald getur lækkað áhrifafullleika þessara umbreytira um næstum helming, sem þýðir að meiri mengun endar í loftinu okkar og að ökumenn geta verið dæmdir til sektar ef þeir mistakast í losunaprófum.
Kerfið leikur lykilhlutverk í því að halda dauðulegum kolmonoxide út af rúminu. Útgangsræður verða mjög heitt – stundum yfir 1.400 gráður Fahrenheit eða um 760 gráður Celsius – svo þær þurfa að færa allan þennan hita frá hlutum sem gætu verið skemmdir. Þar koma hitaskjöldarnir að gagni. Þeir endurkasta mikilvæga geislunina til að vernda mikilvæga hluti eins og bensínslangur, rafleiðslur og ýmsa efni undir bílnum. Staðsetning á bakhluta útgangsins er líka mikilvæg. Þegar hún er rétt valin fer útgangsgasið niður og aftur í staðinn fyrir að klifra inn í rúm ferðamanna. Þessi uppsetning heldur kolmonoxidehlutfalli inni í rúminu undir 0,1 prósentu, sem er langt undir hættulegu marki 1,28 prósentu sem er sett upp í þeim iðnaðaröryggisstaðlum sem allir fylgja.
Súrefnisgeislar, sem fundust í flestum bílum í dag, eru staðsettur bæði á undan og á eftir katalýtísku umbreytaranum og athuga stöðugt hvað gerist inni í útblásturkerfinu. Þessir geislar senda upplýsingar aftur til tölvu hjárnans í bílnum, sem við köllum stuttlega ECU (e. Engine Control Unit). Á grunni þessarar ábendingar stillir ECU hversu mikið loft og bensín blandað saman í vélina. Huglegra blöndunin á sér stað þegar það er um 14,7 hluti af lofti fyrir hvern hluta af bensíni. Þegar allt virkar rétt geta bílar með góða súrefnisgeisla sparað um 15% á bensíni miðað við bíla þar sem þessir geislar hafa byrjað að falla út með tímanum. Og það er ekki bara um að spara peninga við bensínstöðina. Með því að halda loft-bensín blöndunni nákvæmri minnkar magn óhagstæðra gasa sem leka út úr vélinni. Þetta gerir mikilvægan mun sérstaklega fyrir dísilvélur, því það kvarðar myndun af soeti í þessum dýrum rafeindasíum, sem þýðir að þær haldast lengur á milli skipta.
Hvernig útlokið rennur hefur mikil áhrif á hvernig vélar virka, aðallega vegna þriggja tengdra þátta. Fyrst er bakþrýstingur, sem í grunninn þýðir hvað gerist þegar útlokið á við örvun. Ef það er of mikil takmörkun hér, getur það lækkað rúmmálsárangurinn um um það bil 15%. Þetta skapar eftirvirkni af brennunargösum í dýsnum, sem vandræðir nýja brenniefnisblönduna sem kemur inn. Á hinn bóginn notar það sem kallað er pulsskírnun þá þrýstibylgjur útloksins til að draga meira loft og brenniefni inn í dýsnarnar. Þegar þessi aðferð er rétt sett upp getur hún aukat fyllingu dýsna um 8–12%. Hraði útloksins er líka mikilvægur. Rör sem eru of stór minnka hraða gassins, sem sker áhnýtingu við lægri snúningstölu. En ef rörin eru of smál, hindra þau afl við hærri snúningstölu. Þess vegna taka margar framleiðslufyrirtæki sem sérhæfa sig í ávirkanlegum útlokaforritum við mandrel-bogin rör fyrir útloka kerfi sín. Þessi rör halda jafna innri þvermál jafnvel í bogunum, svo að minna óregluleg rönnun myndast þegar gasin renna í gegnum þau. Aðeins þessi minnkun á óreglulegri rönnun getur sparað á milli 3 og 5 prósent af afltapa.
Þegar rætt er um afstillingu á afla, hefur hver helsti hluti sinn eigin verkefni. Taktu til dæmis höfuð (headers), þau skipta út þeim takmörkuðu gjósálmánaflöðum fyrir rör sem eru öll jafn löng. Þetta hjálpar við það sem kallað er pulsskila (pulse scavenging). Höfuð með löngum rörum gefa venjulega um 10–15 prósent betri neðri snúningstorg en höfuð með stuttum rörum eru frekar hugð til að ná hámarksafli á hærri snúningstölu. Fyrir þykkjuhlaupinu (turbocharged) vélar stjórna niðurhrifslörum (downpipes) því sem gerist eftir túbínuna. Góðar niðurhrifslörur minnka bakþrýsting (back pressure) um 20–30 prósent, sem þýðir minni þykkjuhlaupatregðu (turbo lag) við hrökkun. Katalýtiskar rafvélmar (catalytic converters) eru hins vegar nokkuð flóknar. Framleiðslusamþykktar rafvélmar takmarka raunverulega loftstrauminn, en til eru háaflsvalkostir með metaliðnum grunnvöndum sem uppfylla samtals yfir 95 prósent af útblástursstaðlunum og leyfa lofti að renna um 35 prósent auðveldara. Að setja alla þessa hluti saman á réttan hátt getur aukat afl um það bil 5–10 prósent án þess að brjóta neitt eða falla í útblástursprófum, þótt niðurstöðurnar geti breyst eftir því hvernig allt passar saman.
Nútíma útloka kerfið virkar samkvæmt ákveðinni röð af aðgerðum. Byrjað er með útlokuhringnum, eða stundum því sem kallað er heildbyggt túbínuskrín þegar um rafmagnstúrbók er að ræða; þessi hluti safnar öllum þeim heitu brennigösum sem komast út úr vélhólum vélarinnar. Það sem er mikilvægast hér er hvernig vel hann getur unnið með mjög háa hitastigi, oft yfir 760 gráður Celsius, á meðan bakþrýstingurinn er lágr, því of mikill viðmót getur alvarlega skemmt vélaraflinu, mögulega með því að minnka árangurinn um rúmlega 15 prósent. Eftir að gósinn hefur yfirgefið hrингnum fer hann í gegnum nokkur rör áður en hann nálgast katalýtíska umbreytara, þar sem hann er hreinsaður til að uppfylla kröfur um losun á loftslagsáhrifar. Síðan fer hann í gegnum hljóðdæmifærið, sem gerir það sem við búast vitum – minnkar hljóðstyrkinn. Að lokum er allt losað út um útlokuhröndina á aftanverðu hluta bílsins.
Að velja efni þýðir alltaf að gera erfðar val á milli þess sem virkar best og þess sem passar við áskorunina á verðlaginu. Gjóskujárn er frábært til að halda hlutum stöðugum við hitabreytingar, en það bætir auðvitað við mikla þyngd. Rustfritt stál? Það er betra í gegnum rust, meðhöndlar hita miklu betur og hefur lengri líftíma almennt, en fólkið mun greiða hátt verð fyrir þessar eiginleika. Í dag nota margir aförvaðir rörhöfuð (tubular headers) þar sem lengd rörunna hefur verið sérstaklega stillt bæði hljóðfræðilega og hitamælistærðfræðilega til að ná hámarksáhrifum úr pulssafnun (pulse scavenging). Önnur hliðin á myntinni? Þunnvödd útgáfur hafa á tendency til að sprunga eftir of mörgum hita- og kælubylgjum. Hitavöruþekjur hjálpa til við að halda vélrúminu köldu á meðan vél er í gangi, sem er frábært fyrir hluti sem eru nálægt. Þó svo séu framleiðslukostnaður framleiðenda venjulega hækkaður um 30% vegna þessara þekja. Þegar unnið er með túbóveldur (turbocharged engines) snúa verkfræðingar sérstaklega að nikkel-legeru sambyggðum rörunum (nickel alloy integrated manifolds) sem geta tekið við útgangshita sem ná allt að 1800 gráður Farenheit. Þessi hönnun felur í sér að losa sig við öll þau óþægilegu flens-tengi og býr til jafna leið fyrir útgangsgösum til að ferðast frá brennirýminu beint til túbóveldisins.
EN