з книги В.М. Степанов
Тюнінг автомобільних двигунів: СПб., 2000. - 82 с .: іл.

5. МОДЕРНІЗАЦІЯ СИСТЕМИ випуску відпрацьованих газів
У сучасному автомобілі на систему випуску відпрацьованих газів (ОГ) покладається декілька важливих функцій:
- глушіння шуму при випуску ОГ до рівня, що не перевищує встановлених санітарних норм;
- зменшення кількості токсичних компонентів в ОГ до значень, що не перевищують гранично допустимих концентрацій.
Поряд з виконанням цих функцій система випуску повинна забезпечувати:
- гарне очищення і продування циліндрів двигуна;
- мінімальні втрати енергії ОГ на шляху від випускних клапанів до лопаток соплового апарату турбіни;
- роботу турбіни при мінімальних пульсаціях потоку ОГ.
Крім того, система випуску повинна мати відносно просту конструкцію і бути технологічною у виготовленні. Виконання названих вимог дозволяє отримати прийнятний витрата палива, знизити ймовірність поломки лопаток турбіни, зменшити металоємність системи випуску і полегшити її обслуговування.
Основною проблемою при прагненні оснастити автомобіль ефективною системою глушіння шуму є труднощі розміщення глушника досить великих розмірів. Зазвичай ця проблема вирішується шляхом установки на автомобіль декількох (до трьох) послідовно з'єднаних глушників з меншими габаритами замість одного великого. Важливою вимогою, що пред'являються при цьому до випускного тракту, є наявність мінімального опору руху ОГ і зменшення за рахунок цього втрат потужності двигуна.
Для зменшення кількості токсичних компонентів в ОГ у випускний тракт сучасних автомобілів встановлюється каталітичний нейтралізатор. Особливість розроблених конструкцій каталітичних нейтралізаторів в тому, що ефективну нейтралізацію містяться
в ОГ токсичних компонентів вони здійснюють лише при значенні коефіцієнта надлишку повітря α \u003d 0,994 ± 0,003. З метою визначення кількості міститься в ОГ кисню і корекції (при необхідності) складу паливо-повітряної суміші, що забезпечує ефективну роботу каталітичного нейтралізатора, в випускному тракті встановлюється датчик зворотнього зв'язку, Так званий лямбда-зонд, який називають також кисневим датчиком. На деяких автомобілях фірми Toyota такий датчик встановлюється як на вході газів в каталітичний нейтралізатор, так і на виході з нього. Це дозволяє блоку управління оцінювати ефективність роботи каталітичного нейтралізатора.
Слід зауважити, що при установці каталітичного нейтралізатора опір випускного тракту неминуче зростає, що супроводжується деяким зменшенням ефективної потужності двигуна (на 2 - 3 кВт). Щоб загальний опір випускного тракту при установці каталітичного нейтралізатора сильно не зростало, останній розміщують зазвичай на місці попереднього глушника. Оскільки максимальна економічність двигуна має місце при роботі на збіднених сумішах (≈α 1,05 ... 1,15), то вимушена робота двигуна у всьому діапазоні навантажень на суміші практично стехіометричного складу неминуче веде до зниження економічності (до 5%).

Випускний тракт системи прагнуть виконати таким чином, щоб при здійсненні покладених на нього основних функцій він сприяв би повнішому очищенню камер згоряння від залишкових газів і повнішому наповненню циліндрів двигуна свіжим зарядом. Залежно від способу організації руху потоку ОГ на ділянці від випускних клапанів до входу в турбіну турбокомпресора випускні системи поділяють на системи
постійного тиску,
імпульсні,
імпульсні з перетворювачами імпульсів
ежекційні однотрубні.

Випускні системи постійного тиску з-за наявних серйозних недоліків на автомобільних двигунах практично не
застосовуються.
Найбільшого поширення тут набули системи імпульсні і імпульсні з перетворювачами імпульсів. Розглянемо ці системи докладніше.
В силу циклічності протікання робочого процесу в поршневих ДВС в випускному тракті, як і у впускному, виникає коливальний рух газів, в результаті якого утворюється хвиля тиску.
Завдяки великій різниці тисків газу в циліндрі і випускному тракті, в перший момент з початку відкриття випускного клапана з циліндра виходить значна кількість газів. У цей період, званий попередніми випуском, створюється розповсюджується зі швидкістю звуку хвиля тиску. Ця хвиля, відбиваючись від стінок випускного трубопроводу, при певних обставинах може перешкодити подальшому витіканню газу з циліндра, зумовленого великою різницею тисків в початковий період випуску. Подальше очищення циліндра від залишкових газів здійснюється в цьому випадку лише за рахунок виштовхує дії поршня. Очевидно, що за таких умов кількість газів, які залишаються в камері згоряння від попереднього циклу, буде найбільшим. Це негативно позначиться на подальшому наповненні циліндра свіжим зарядом і відповідно на потужності, економічності та екологічних показниках двигуна.
Однак, що утворюється хвилю тиску можна використовувати і для створення за випускним клапаном умов, що сприяють поліпшенню очищення циліндра від залишкових газів. Для цього випускну систему необхідно налаштувати так, щоб до кінця процесу випуску в період наявної фази перекриття клапанів за випускним клапаном при проходженні хвилі утворилося розрідження. Це призведе до збільшення кількості випливають з циліндра залишкових газів і поліпшення наповнення його свіжим зарядом. Налаштування випускної системи здійснюється шляхом підбору довжини і площі перетину випускних трубопроводів. На початковому етапі робіт названі параметри випускної системи попередньо можуть бути визначені розрахунковим методом, проте потім необхідна перевірка та уточнення отриманих результатів на випробувальному стенді. При виконанні цих досить трудомістких робіт з метою скорочення кількості дослідів для отримання очікуваного результату слід скористатися прийомами, відомими з теорії планування експерименту.
Практика конструювання випускних систем показує, що чим більше циліндрів об'єднує один випускний трубопровід, тим менше виникає в трубопроводі результуюча амплітуда тиску, що утворюється в результаті накладення окремих хвиль. Тому, щоб уникнути небажаного накладення хвиль, випускну систему виконують у вигляді декількох розташованих віялом (один над іншим) трубопроводів, в кожен з яких здійснюється випуск газів не більше ніж з трьох циліндрів. Для запобігання небажаного накладення хвиль потоки газу з циліндрів об'єднуються трубопроводами так, щоб забезпечити чергування випусків газу в кожен трубопровід з максимально можливими інтервалами. При цьому необхідно прагнути забезпечити однакову довжину випускних трубопроводів (На практиці це не завжди вдається реалізувати через наявні габаритних обмежень). Виконання таких умов можливо при віялоподібному розташуванні випускних трубопроводів, коли вони розташовуються один над іншим. Забезпечення однакової довжини трубопроводів дозволяє налаштувати систему випуску на певний діапазон частоти обертання КВ. У імпульсною випускною системою підведення ОГ до турбіни здійснюється окремими трубопроводами від кожної групи циліндрів.

У імпульсною випускною системою з перетворювачем імпульсів трубопроводи, які об'єднують випуск з двох або трьох циліндрів, переходять в виконує перетворення імпульсів Y-подібну трубу, два тракту якій через певну відстань об'єднуються в один. У порівнянні з класичною імпульсною випускною системою імпульсна система з перетворювачем імпульсів програє за габаритними показниками, але дозволяє підвищити ККД турбокомпресора і збільшити ресурс турбіни.