Duman sistemleri bunlar atmosfere salınmadan önce bu zararlı toksik dumanları daha az tehlikeli bir hâle getirmek için çalışan sistemlerdir. Çoğu otomobilin içinde platin, paladyum ve rodium gibi kıymetli metallerle donatılmış bir katalitik dönüştürücü bulunur. Bu malzemeler karbon monoksidi normal karbon dioksitine dönüştürürken, kalan yakıt parçacıklarını su buharı ve ek karbon dioksitine çevirir. Bugün yollarda kullanılan yeni modeller, kirletici emisyonları yaklaşık %90 oranında azaltmaktadır; bu da Euro 6 standartları gibi düzenleyici mevzuata bakıldığında oldukça etkileyicidir. Hükûmetler bu sıkı emisyon sınırlarını uygulamaya başladığında otomobil üreticilerinin bu karmaşık çok aşamalı dönüştürücüleri geliştirmeleri kaçınılmaz hâle gelmiştir. Ayrıca aracın bakım programı ihmal edildiğinde neler olabileceğini de unutmamak gerekir. Çalışmalar, kötü bakımın bu dönüştürücülerin verimliliğini neredeyse yarıya düşürebileceğini göstermektedir; bu durumda havaya daha fazla kirlilik yayılır ve emisyon testlerini geçemeyen sürücüler için cezai yaptırımlar da söz konusu olabilir.
Bu sistem, ölümcül karbon monoksitin kabin alanına girmesini önlemekte kritik bir rol oynar. Egzoz manifoltları aşırı ısınır — bazen 1.400 °F’yi (yaklaşık 760 °C) aşar — bu nedenle hasar görebilecek parçalardan tüm bu ısıyı uzaklaştırmaları gerekir. İşte burada ısı kalkanları devreye girer. Bunlar yoğun termal radyasyonu yansıtarak yakıt boruları, elektrik kabloları ve araç altındaki çeşitli malzemeler gibi önemli bileşenleri korur. Egzoz borusunun (kuyruk borusunun) konumu da önemlidir. Doğru şekilde yerleştirildiğinde egzoz gazları yolcu bölmesine sızmadan aşağı ve geriye doğru yönlendirilir. Bu düzenleme, kabin içi karbon monoksit seviyesini %0,1’in altına düşürür; bu değer, herkesin uyması gereken endüstriyel güvenlik standartları tarafından belirlenen tehlikeli seviye olan %1,28’in çok altındadır.
Günümüzde çoğu araçta bulunan oksijen sensörleri, katalitik dönüştürücünün hem önünde hem de arkasında yer alır ve egzoz sisteminin içine sürekli olarak ne olduğunu kontrol eder. Bu sensörlerin yaptığı şey, bilgiyi aracın bilgisayar beynine, yani kısa adıyla ECU'ya geri göndermektir. Bu geri bildirime dayanarak ECU, motor içinde birlikte karıştırılan hava ve yakıt miktarını ayarlar. İdeal karışım, yaklaşık olarak 14,7 parça hava ile 1 parça yakıt oranındadır. Her şey doğru çalıştığında, iyi oksijen sensörlerine sahip araçlar, bu sensörler zamanla arızalanmaya başlamış olan araçlara kıyasla yakıt tüketiminde yaklaşık %15 tasarruf sağlayabilir. Ayrıca bu yalnızca benzin istasyonunda para tasarrufu sağlamakla da sınırlı değildir. Hava-yakıt karışımının doğruluğunu korumak, motordan zararlı gazların daha az kaçmasına neden olur. Bu özellikle dizel motorlar için büyük bir fark yaratır çünkü pahalı partikül filtrelerinde kurum birikimini engeller; dolayısıyla bu filtrelerin değiştirilmesi arasındaki süre uzar.
Egzoz akışının nasıl çalıştığı, motorların performansı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir; bunun temel nedeni üç bağlantılı faktördür. İlk olarak, egzoz gazlarının dirençle karşılaştığında oluşan duruma verilen isim olan geri basınç gelir. Bu noktada aşırı daralma olması halinde, hacimsel verim yaklaşık %15 oranında düşebilir. Bu durum silindirlerde yanma sonrası kalan gazların kalmasına neden olur ve bu da yeni yakıt-karışımının silindirlere girmesini engeller. Diğer yandan, basınç dalgalarını kullanarak daha fazla hava ve yakıtın silindirlere çekilmesini sağlayan bir yöntem olan dalga süpürme (pulse scavenging) vardır. Bu teknik doğru şekilde ayarlandığında, silindir dolumunu yaklaşık %8 ila %12 oranında artırabilir. Egzoz gazlarının hareket hızı da önemlidir. Boruların çapı çok büyükse gaz akışı yavaşlar ve bu da düşük devirlerde torku olumsuz etkiler. Ancak boruların çapı çok küçükse bu kez yüksek devir aralıklarında güç kaybına neden olur. Bu yüzden birçok performans atölyesi, egzoz sistemleri için mandrel bükümlü boruları tercih eder. Bu borular, kıvrımlar boyunca iç çaplarını sabit tutarlar; dolayısıyla gazlar borulardan geçerken daha az türbülans oluşur. Bu türbülans azalması yalnızca %3 ila %5 arasında bir beygir gücü kaybını önleyebilir.
Performans ayarı konusundan bahsedildiğinde, her ana parça kendi işlevini yerine getirir. Örneğin egzoz manifoldları (header’lar), kısıtlayıcı dökme demir manifoldları, hepsi aynı uzunlukta borulardan oluşan bir sistemle değiştirir. Bu durum, 'darbe süpürme' (pulse scavenging) adı verilen bir etkiyi destekler. Uzun borulu header’lar genellikle düşük devirlerde torku yaklaşık %10 ila %15 oranında artırırken, kısa borulu header’lar yüksek devirlerde maksimum beygir gücü elde etmeye odaklanır. Türboslü motorlarda ise downpipe’ler türbinin ardından gerçekleşen süreçleri kontrol eder. İyi kalitede downpipe’ler geri basıncı yaklaşık %20 ila %30 oranında azaltır; bu da hızlanma sırasında türbo gecikmesini (turbo lag) azaltır. Katalitik dönüştürücüler ise biraz daha karmaşık bir konudur. Fabrikadan takılı olanlar hava akışını oldukça kısıtlar; ancak metal alt yapıya sahip yüksek performanslı alternatifler mevcuttur ve bu ürünler emisyon standartlarının %95’inin üzerindeğini karşılamaya devam ederken, hava akışını %35 oranında kolaylaştırır. Tüm bu parçalar doğru şekilde bir araya getirildiğinde, hiçbir parçanın zarar görmesi veya emisyon testlerinin başarısız olması olmadan güçte yaklaşık %5 ila %10 artış sağlanabilir; ancak sonuçlar, tüm parçaların birbiriyle ne kadar uyumlu olduğuna bağlı olarak değişiklik gösterebilir.
Modern egzoz sistemi, belirli bir işlem sırasına göre çalışır. Egzoz manifoltuyla veya turbo sistemlerle uğraşırken bazen entegre türbin muhafazası olarak adlandırılan bu parça, motor silindirlerinden çıkan sıcak yanma gazlarını toplar. Burada en önemli şey, genellikle 1400 °F’yi (yaklaşık 760 °C) aşan aşırı sıcaklıklara dayanabilmesi ve aynı zamanda geri basıncı düşük tutabilmesidir; çünkü fazla direnç motor performansını ciddi şekilde etkileyebilir ve verimliliği yaklaşık %15 oranında düşürebilir. Manifolt alanından ayrıldıktan sonra bu gazlar, emisyon kontrolü amacıyla temizlenmeleri gereken katalitik dönüştürücüye ulaşmadan önce bazı borular boyunca ilerler. Ardından gazlar, beklediğimiz gibi tam olarak gürültü seviyelerini azaltan egzoz susturucusundan geçer. Sonuçta tüm gazlar, aracın arka kısmındaki egzoz borusundan dışarı atılır.
Malzeme seçimi yapmak her zaman en iyi çalışan ile bütçeye uygun olan arasında zor kararlar vermek anlamına gelir. Dökme demir, sıcaklık değişimleri açısından sabitliği korumakta harika bir performans sergiler ancak kesinlikle ekstra ağırlık kazandırır. Paslanmaz çelik mi? Evet, paslanmaya karşı daha dayanıklı, ısıya çok daha iyi dayanır ve genel olarak daha uzun ömürlüdür; ancak kullanıcılar bu özellikler karşılığında ekstra bir ücret ödemek zorundadır. Günümüzde birçok yüksek performanslı sistem, maksimum basınç dalga süpürme (pulse scavenging) etkisi elde edebilmek amacıyla hem akustik hem de termal olarak özel olarak ayarlanmış uzunluklara sahip borulu egzoz manifoldları (tubular headers) kullanmaktadır. Bunun dezavantajı nedir? İnce kalınlıklı versiyonlar, çok sayıda ısınma-soğuma döngüsünden sonra çatmaya eğilimlidir. Isı bariyeri kaplamaları, motor kompartımanının çalışma sırasında daha soğuk kalmasını sağlar; bu da yakındaki bileşenler açısından harika bir haberdir. Ancak üreticiler, bu kaplamalar nedeniyle üretim maliyetlerinde yaklaşık %30'luk bir artış yaşarlar. Özellikle turboşarjlı motorlarla çalışırken mühendisler, egzoz sıcaklıklarının 1800 °F’ye (yaklaşık 982 °C) kadar çıkabildiği ortamlarda kullanılabilen nikel alaşımlı entegre manifoldlara yönelirler. Bu tasarım seçeneği, tüm bu rahatsız edici flanş bağlantılarını ortadan kaldırırken, egzoz gazlarının yanma odasından doğrudan türbini geçmesi için pürüzsüz bir yol oluşturur.
EN