Slippsystemer arbeid for å omforme disse skadelige, giftige gassene til noe mindre farlig før de slippes ut i atmosfæren. I de fleste biler sitter det en katalysator som inneholder dyre metaller som platina, palladium og rhodium. Disse materialene hjelper til å omdanne karbonmonoksid til vanlig karbondioksid, samtidig som rester av drivstoff omformes til vann damp og mer CO₂. De nyere modellene på veiene i dag reduserer faktisk forurensende stoffer med omtrent 90 prosent, noe som er ganske imponerende sett i lys av regelverk som Euro 6-standardene. Bilprodusentene hadde ingen annen valgmulighet enn å utvikle disse komplekse, flertrinnskatalysatorene etter hvert som regjeringene begynte å håndheve strenge utslippsgrenser. Og la oss ikke glemme hva som skjer hvis noen neglisjerer vedlikeholdsplanen for bilen sin. Studier viser at dårlig vedlikehold kan redusere virkningsgraden til disse katalysatorene med nesten halvparten, noe som betyr at mer forurensning ender opp i luften vår – og potensielle boter for sjåfører som ikke består utslippstester.
Systemet spiller en avgjørende rolle for å holde dødelig karbonmonoksid utenfor kabinområdet. Avgassmanifolder blir veldig varme – noen ganger over 1 400 grader Fahrenheit eller ca. 760 grader Celsius – og må derfor lede bort all denne varmen fra deler som ellers kunne blitt skadet. Det er her varmeskjermer kommer inn i bildet. De reflekterer tilbake den intense strålingen for å beskytte viktige komponenter som drivstoffledninger, elektriske kabler og ulike materialer under kjøretøyet. Plasseringen av avgassrørene er også viktig. Når de er riktig plassert, ledes avgassgassene nedover og bakover i stedet for å sive inn i passasjerrummet. Denne oppstillingen holder karbonmonoksidnivået inne i kabinen under 0,1 prosent, langt under det farlige nivået på 1,28 prosent som er fastsatt i de industrielle sikkerhetsstandardene som alle følger.
Oksygensensorer, som finnes i de fleste biler i dag, er plassert både før og etter katalysatoren og overvåker kontinuerlig hva som skjer inne i utslippsystemet. Disse sensorene sender informasjon til bilens datamotor, som vi forkorter til ECU. Basert på denne tilbakemeldingen justerer ECU mengden luft og drivstoff som blandes sammen i motoren. Den ideelle blandingen oppstår når det er ca. 14,7 deler luft per 1 del drivstoff. Når alt fungerer riktig, kan biler med gode oksygensensorer faktisk spare ca. 15 % på drivstoff i forhold til biler der disse sensorene har begynt å svikte med tiden. Og det handler ikke bare om å spare penger ved bensinstasjonen. Ved å holde luft-drivstoff-blandingen nøyaktig reduseres også mengden skadelige gasser som slipper ut fra motoren. Dette gjør en stor forskjell spesielt for dieselmotorer, siden det hindrer sotavletring i de dyre partikkelfilterne, noe som betyr at de holder lenger mellom utskiftninger.
Hvordan avgassstrømmen fungerer, har stor innvirkning på motorens ytelse, hovedsakelig på grunn av tre sammenhengende faktorer. For det første er det baktrykk, som i praksis betyr hva som skjer når avgassgassene møter motstand. Hvis det er for mye begrensning her, kan dette redusere volumetrisk effektivitet med omtrent 15 %. Dette etterlater forbrenningsgasser i sylindrene, noe som påvirker den friske brennstoffblandingen som skal inn. På den andre siden bruker en teknikk kalt pulsavstøtning faktisk trykbølgene fra avgassen til å trekke inn mer luft og drivstoff i sylindrene. Når denne teknikken er riktig justert, kan den øke sylinderfyllingen med ca. 8–12 %. Hastigheten på avgassstrømmen er også viktig. Rør som er for store senker gassstrømmens hastighet, noe som svekker dreiemomentet ved lave omdreininger (RPM). Men hvis rørene er for smale, begrenser de i stedet effekten ved høyere omdreiningsområder. Derfor foretrekker mange ytelsesorienterte verksteder mandrel-bøyde rør for sine avgasssystemer. Disse rørene opprettholder en konstant indre diameter også gjennom bøyene, slik at det oppstår mindre turbulens når gassene strømmer gjennom dem. Reduksjonen i turbulens alene kan spare mellom 3 og 5 prosent i tap av effekt.
Når det gjelder ytelsesoptimering, har hver større komponent sin egen funksjon. Ta for eksempel utløpsrør (headers): de erstatter i praksis de begrensende støpejernsutløpsmanifoldene med rør som alle har samme lengde. Dette bidrar til noe som kalles pulsavtrekk (pulse scavenging). Utløpsrør med lange rør gir typisk ca. 10–15 prosent bedre dreiemoment ved lave omdreininger, mens utløpsrør med korte rør er rettet mot å oppnå maksimal effekt ved høyere omdreininger. For motorer med turbolader styres det som skjer etter turbinen av nedre rør (downpipes). De beste nedre rørene reduserer trykktilbakegangen med ca. 20–30 prosent, noe som betyr mindre turbolag ved akselerasjon. Katalysatorer er imidlertid litt mer kompliserte. Fabrikkmonterte katalysatorer begrenser luftstrømmen betydelig, men det finnes høyytelsesmodeller med metallsubstrater som likevel oppfyller over 95 prosent av utslippskravene, samtidig som luftstrømmen blir 35 prosent lettere. Å montere alle disse komponentene riktig kan øke effekten med ca. 5–10 prosent uten å skade noe eller mislykkes ved utslippstester, selv om resultatene vil variere avhengig av hvordan alt passer sammen.
Det moderne utslippsystemet fungerer i henhold til en spesifikk rekkefølge av operasjoner. Det starter med utslippsmanifolden, eller noen ganger med det som kalles en integrert turbinhusning når det gjelder turbooppsett; denne delen samler alle de varme forbrenningsgassene som kommer ut fra motorens sylindre. Det viktigste her er hvor godt den tåler ekstrem varme – ofte over 1400 grader Fahrenheit – samtidig som den holder trykkfall (back pressure) lavt, fordi for mye motstand kan virkelig påvirke motors ytelser negativt, kanskje redusere effektiviteten med omtrent 15 prosent. Etter å ha forlatt manifoldområdet beveger disse gassene seg videre gjennom noen rør før de når katalysatoren, der de renses for utslippstyring. Deretter passerer de gjennom lyddemperen, som gjør akkurat det vi forventer av den – reduserer støynivået. Til slutt blir alt utvist gjennom utslippsrøret i bakkanten av kjøretøyet.
Å velge materialer betyr alltid å ta tunge valg mellom hva som fungerer best og hva som passer innenfor budsjettet. Støpejern er utmerket for å opprettholde stabilitet ved temperaturendringer, men det legger definitivt på ekstra vekt. Rustfritt stål? Vel, det motstår rust bedre, håndterer varme mye bedre og har en lengre levetid generelt, men kundene må betale en premiumpris for disse egenskapene. I dag velger mange ytelsesorienterte konfigurasjoner rørformede eksosmanifolder der lengdene er spesielt justert både akustisk og termisk for å oppnå maksimal pulsutnyttelseseffekt. Ulempen? Tyndvektsversjoner tenderer til å sprække etter for mange sykluser med oppvarming og avkjøling. Varmebeskyttelsesbelegg hjelper til å holde motorrommet kjøligere under drift, noe som er fantastisk nytt for nærliggende komponenter. Produsentene ser imidlertid vanligvis at deres produksjonskostnader øker med omtrent 30 % på grunn av disse beleggene. Når det gjelder turboopplastede motorer spesifikt, bruker ingeniører nikkel-legeringsintegrerte manifolder som kan tåle eksostemperaturer på opptil 1800 grader Fahrenheit. Dette konstruksjonsvalget eliminerer alle de irriterende flensforbindelsene og skaper en jevn bane for eksosgassene fra forbrenningskammeret rett gjennom til turbinen.
EN