Išėjimo sistemos darbas, kurio metu šie pavojingi nuodingi dujų išmetimai paverčiami mažiau pavojingais, kol jie nepatekia į atmosferą. Daugumoje automobilių įmontuotas katalizinis valytuvas, kuriame yra brangūs metalai, tokie kaip platina, paladis ir rodžis. Šios medžiagos padeda anglies monoksidą paversti į paprastą anglies dioksidą, o likusius kuro likučius – į vandens garus bei papildomą CO₂. Šiuolaikiniai naujausi automobiliai iš tikrųjų sumažina teršalų kiekį apie 90 procentų, kas yra ganėtinai įspūdinga, atsižvelgiant į tokias reglamentines normas kaip Euro 6 standartai. Automobilių gamintojams nebeliko kito pasirinkimo, kaip tik kurti šiuos sudėtingus daugiapakopius valytuvus, kai vyriausybės pradėjo taikyti griežtus išmetamųjų teršalų ribojimus. Be to, negalime pamiršti, kas nutinka, jei kas nors neprižiūri savo automobilio techninės būklės. Tyrimai rodo, kad netinkama priežiūra gali sumažinti šių valytuvų veiksmingumą beveik dvigubai, dėl ko į orą patenka daugiau teršalų ir vairuotojai, kurie nepasiekia reikalaujamų išmetamųjų teršalų ribų, gali būti baudžiami.
Ši sistema atlieka esminį vaidmenį neleisdama mirtinai anglies monoksidui patekti į keleivių salono zoną. Išmetimo kolektoriai įkaista iki labai aukštų temperatūrų – kartais virš 1400 °F (apytiksliai 760 °C), todėl šilumą reikia nuvesti nuo detalių, kurios gali būti pažeistos. Tam ir skirti šilumos apsauginiai ekranai. Jie atspindi intensyvią šiluminę spinduliuotę, taip apsaugodami svarbias dalis, tokias kaip kuro tiekimo vamzdžiai, elektros laidai ir įvairios medžiagos po automobiliu. Taip pat svarbi išmetimo vamzdžių padėtis. Jei jie tinkamai įrengti, išmetamosios dujos juda žemyn ir atgal, o ne prasiskverbia į keleivių erdvę. Tokia konfigūracija užtikrina, kad anglies monoksido kiekis salone būtų mažesnis nei 0,1 %, kas žymiai žemiau pavojingos ribos – 1,28 %, nustatytos visuotinai taikomose pramonės saugos normose.
Daugumo šiandieninėse automobiliuose naudojamų deguonies daviklių vieta yra tiek prieš katalizinį konvertorių, tiek po jo, ir jie nuolat stebi, kas vyksta išmetimo sistemoje. Šie davikliai siunčia informaciją atgal į automobilio kompiuterinę sistemą, kurią trumpai vadiname ECU (angl. Engine Control Unit). Remdamasis šia grįžtamosios ryšio informacija, ECU reguliuoja orų ir kuro mišinio kiekį variklyje. Ideali mišinio santykis pasiekiamas tada, kai orų ir kuro santykis yra apytiksliai 14,7:1. Kai viskas veikia tinkamai, automobiliai su geromis deguonies daviklių charakteristikomis gali sutaupyti apie 15 % kuro lyginant su automobiliais, kurių deguonies davikliai laikui bėgant pradėjo blogėti. Tai taip pat ne tik piniginės naudos klausimas. Tiksli orų ir kuro mišinio proporcija reiškia, kad iš variklio išsiskiria mažiau kenksmingų dujų. Tai ypač svarbu dyzeliniams varikliams, nes tai neleidžia susidaryti dūmų dalelių filtruose (DPF) sukauptiems dūmų nuosėdų sluoksniui, todėl šie brangūs filtrai ilgiau tarnauja tarp keitimų.
Išmetamosios dujos ir jų srauto veiksmingumas labai paveikia variklių našumą, ypač dėl trijų susijusių veiksnių. Pirmasis – atgalinė slėgio kliūtis, t. y. tai, kas vyksta, kai išmetamosios dujos susiduria su pasipriešinimu. Jei čia yra per didelė kliūtis, tai gali sumažinti tūrinį naudingumą apie 15 %. Dėl to cilindruose lieka nepaspaudų degimo dujų, kurios trukdo į cilindrus patekti šviežiai kuro mišiniui. Kita vertus, taip vadinamas impulsinis valymas iš tikrųjų naudoja išmetamųjų dujų slėgio bangas, kad į cilindrus būtų įtraukta daugiau oro ir kuro. Teisingai suprojektuotas šis metodas gali padidinti cilindrų užpildymą apie 8–12 %. Taip pat svarbus yra išmetamųjų dujų judėjimo greitis. Per dideli vamzdžiai sulėtina dujų srautą, todėl mažėja sukimo momentas esant žemesniems apsukoms. Tačiau jei vamzdžiai per maži, jie riboja galios išvystymą aukštesniuose apsukų diapazonuose. Todėl daugelis našumo specializuotų dirbtuvių verčia naudoti mandrel lenkiamą vamzdyną savo išmetamųjų dujų sistemose. Šie vamzdžiai išlaiko pastovų vidinį skersmenį net lenkimo vietose, todėl dujų judėjimo metu kyla mažiau turbulencijos. Tik šio turbulencijos sumažėjimo dėka galima išvengti 3–5 procentų galios nuostolių.
Kalbant apie našumo derinimą, kiekvienas pagrindinis komponentas atlieka savo funkciją. Pavyzdžiui, kolektoriai paprastai pakeičia ribojančius lietųjų geležies kolektorius vamzdynais, kurių ilgis vienodas. Tai padeda taip vadinamajam impulsų išsiurbimui. Ilgų vamzdžių kolektoriai dažniausiai padidina žemojo sūkių diapazono sukimo momentą apie 10–15 procentų, tuo tarpu trumpų vamzdžių kolektoriai skirti maksimaliam galingumui pasiekti aukštesniuose sūkių režimuose. Turbovarikliams žemyn einantys vamzdžiai (downpipes) kontroliuoja procesus po turbinos. Geriausi žemyn einantys vamzdžiai sumažina atgalinį slėgį apytiksliai 20–30 procentų, todėl pagreitinant mažėja turbo uždelstumas. Katalizatoriai, tačiau, yra šiek tiek sudėtingesni. Gamykloje įmontuoti katalizatoriai labai riboja oro srautą, tačiau yra aukšto našumo variantai, pagaminti iš metalinių substratų, kurie vis dar atitinka daugiau kaip 95 procentų išmetamųjų dujų normų ir leidžia orui tekėti 35 procentais lengviau. Teisingai sumontavus visus šiuos komponentus, galima padidinti variklio galią apytiksliai 5–10 procentų, nepažeidžiant jokių detalių ir neišlaikant išmetamųjų dujų normų, nors rezultatai gali skirtis priklausomai nuo to, kaip gerai viskas tarpusavyje suderinta.
Šiuolaikinė išmetimo sistema veikia tam tikra operacijų tvarka. Pradedama nuo išmetimo kolektoriaus arba, kai kalbama apie turbo įrenginius, kartais vadinamo integruoto turbinaus korpuso – ši detalė surenka visus karštuosius degimo dujų srautus, išeinančius iš variklio cilindrų. Svarbiausia čia – kaip gerai ji atlaiko ekstremalią temperatūrą, dažnai viršijančią 1400 °F (apie 760 °C), vienu metu išlaikydama žemą atgalinę slėgio kliūtį, nes per didelis pasipriešinimas gali rimtai pabloginti variklio našumą – galbūt sumažindamas jo efektyvumą maždaug 15 procentų. Palikę kolektoriaus zoną, šios dujos juda per kelis vamzdžius, kol pasiekia katalizinį konvertorių, kurioje jos valomos siekiant kontroliuoti išmetamų teršalų kiekį. Toliau dujos praeina per slopintuvą, kuris atlieka būtent tai, ko iš jo tikimasi – sumažina triukšmo lygį. Galiausiai viskas išmeta per išmetimo vamzdį, esantį transporto priemonės užpakalyje.
Medžiagų pasirinkimas visada reiškia sunkius sprendimus tarp to, kas veikia geriausiai, ir to, kas atitinka biudžetą. Lietosios geležies privalumai – puikus stabilumas temperatūros pokyčių metu, tačiau ji tikrai prideda papildomų kilogramų. Nerūdijanti plieno? Na, ji geriau atsispindi nuo korozijos, geriau ištveria karštį ir ilgiau tarnauja visuma, bet vartotojai už šias savybes moka aukštą kainą. Šiuolaikinėse daugelio našumo sistemose vis dažniau naudojami vamzdiniai kolektoriai, kurių ilgiai yra specialiai parinkti tiek akustiniu, tiek šiluminiu požiūriu, kad būtų pasiektas maksimalus dujų impulsų išnaudojimo efektas. Trūkumas? Plonosios medžiagos versijos dažnai įtrūksta po per daug šildymo ir aušinimo ciklų. Šiluminės barjerinės dangos padeda palaikyti variklio skyrių šaltesnį eksploatuojant, kas yra puiki naujiena gretimuose komponentuose. Tačiau gamintojai dėl šių dangų paprastai susiduria su apytiksliai 30 % didesėmis gamybos sąnaudomis. Turbouždegimo varikliams konstruojant inžinieriai naudoja nikeliu pagrįstus integruotus kolektorius, kurie gali ištverti išmetamųjų dujų temperatūrą iki 1800 °F (apie 982 °C). Toks konstrukcinis sprendimas pašalina visus nepatogius flanšų sujungimus ir sukuria lygų kelią išmetamoms dujoms judėti nuo degimo kameros tiesiai iki turbinos.
EN