Система выпуска может быть разделена на две части, каждая из которых выполняет свои функции. Первая часть системы это выпускной коллектор. Выпускной коллектор собирает отработавшие газы, которые покидают двигатель после каждого рабочего хода. Эти газы имеют высокую скорость и давление и идут прерывистыми импульсами. Перед каждым импульсом расположена область высокого давления (выше атмосферного), позади каждого импульса есть область низкого давления (ниже атмосферного), что помогает удалению газов из цилиндров. При открытии выпускного клапана возникают импульсы энергии в форме волн давления. Эти волны распространяются со скоростью звука и первоначально находятся в пределах индивидуальных выхлопных труб. Когда волна давления набегает на твердую стенку, она отражается от нее, не меняя своей энергии. Когда волна высокого давления подходит к срезу трубы или переходит из малого объема в большой, от среза трубы отражается волна низкого давления, которая идет обратно в трубу. Таким образом, по трубе идут волны высокого и низкого давления, независимо от основного направления течения газов. Конечно, сразу возникает идея использовать волновые явления так, чтобы при открытом выпускном клапане около него была волна низкого давления. Эти волны возникают у выпускного клапана, а время, через которое они вернуться к клапану, зависит от скорости движения волны и расстояния по трубе до места отражения. Соединение труб от разных цилиндров вместе в одной узловой точке, где создается изменение площади проходного сечения и от которого могут отразиться волны низкого давления, созданные в трубах отдельных цилиндров, расширяют диапазон частот вращения, в котором достигается нужный эффект. Теоретически, для увеличения эффективности двигателя, волна низкого давления может использоваться двумя способами. Во-первых, если выпускной клапан открывается в зоне низкого давления в выхлопной трубе, то расход газов через выпускной канал становится более высоким (так называемая продувка цилиндра), что снижает насосные потери двигателя. Во-вторых, в момент перекрытия клапанов в ВМТ, разрежение, созданное в цилиндре и выпускном канале, увеличивает расход воздуха, поступающего в цилиндр через впускной канал, что увеличивает наполнение цилиндра. Хотя поток отработавших газов не является установившимся, фактическое время прохождения волн давления вперед и назад почти постоянно,таким образом положительный эффект волновых движений проявляется только в узком диапазоне частот вращения. На двигателе, оборудованном отдельными выпускными каналами на цилиндр, используя эти правила и играя длинами труб выпускного коллектора, можно настроить систему на получение мощности в заданном диапазоне частот вращения. Трубы, которые идут непосредственно от головки цилиндров, назовем "первичными трубами". В идеале первичные трубы должны быть одинаковой длины. Вторичные трубы, которые, в свою очередь, соединяются в одну трубу как раз перед достижением непосредственно системы выпуска. Вообще говоря, есть три типа конструкции выпускного коллектора. В первом типе используются очень длинные первичные трубы, которые работают на импульсы только одного цилиндра. Эту трубу называют "трубой настроенной длины". Длина такой трубы зависит от конструкции двигателя. В этом типе коллектора стараются посадить волну низкого давления на выпускном клапане во время его открытого состояния. Все индивидуальные трубы объединяются сразу в одну, без использования вторичных труб. Эта "независимая" конструкция коллектора обеспечивает рост мощности в диапазоне средних и высоких частот вращения. Обычно используется на большинстве гоночных четырехцилиндровых двигателей с отдельными выпускными каналами для каждого цилиндра. Этот тип коллектора называется "четыре в один". Второй тип коллектора имеет намного более короткие первичные трубы, которые соединяются со вторично и трубой. При обычном порядке работы двигателя 1 -3-4-2 вместе соединяют трубы первого и четвертого и второго и третьего цилиндров. Длина вторичных труб почти равна длине первичных труб. Таким образом, общая длина труб обычно равна длине труб "независимой" версии. В теории, импульс выпуска от первого цилиндра создает область низкого давления около клапана четвертого цилиндра и наоборот. То же самое происходит в трубах второго и третьего цилиндров. Этот тип коллектора называется "четыре в два в один". Максимальный эффект волнового движения достигается на низких и средних частотах вращения и идеален для двигателя повседневной эксплуатации. Третий тип коллектора больше принят у мотоциклистов и объединяет лучшие решения первых двух типов. Первичные трубы очень длинные, как у "независимой" конструкции, но которые объединяются во вторичные и имеют половину длины первичных труб. Этот тип коллектора в автомобильном мире мало распространен. Диаметр труб коллектора может также влиять на характеристики потока отработавшего газа. Трубы малого диаметра, которые применяются на коллекторах двигателей обычного исполнения, поддерживают высокую скорость газов, помогая создавать сильный импульс отрицательного давления и улучшая продувку цилиндра. Трубы большего диаметра вообще используются для того, чтобы обеспечить больший расход отработавших газов на высоких частотах вращения, но все же еще остается возможность поддержки создания импульса давления. Как Вы понимаете, есть много комбинаций конструкций коллектора, длины и диаметров труб, их образующих. Проблема со всеми этими настроенными длинами и размерами труб в том, что они дают заметный эффект только в узком диапазоне частот вращения. Настроенная длина трубы изменяется в зависимости от размерности двигателя и частоты вращения, при которой нужно получить результат. Как всегда ничто не дается даром: в другом диапазоне частот вращения эффект волнового движения будет прямо противоположным и двигатель потеряет мощность. Таким образом, при форсировании двигателя модификацией каналов головки цилиндров, заменой распределительного вала и т.д. нужно еще учитывать конструкцию выпускного коллектора. Создать коллектор, который будет работать везде одинаково хорошо практически невозможно, т.е. опять нужно искать эффективные компромиссные решения. Эти компромиссы обычно достигаются только после большого объема испытаний. Второй компонент системы выпуска это собственно труба (или система труб), которая отходит от выпускного коллектора и оканчивается в атмосфере. Собственно система выпуска тоже выполняет две главных функции. Во-первых, она снижает уровень шума, который генерируется волнами давления и скоростью отработавшего газа до приемлемого уровня. Во-вторых, она выбрасывает отработавшие газы в атмосферу в таком месте, где они не представляет прямой опасности людям и другим автомобилям. Волновые эффекты, которые описаны выше для выпускного коллектора, также имеют место и непосредственно в системе выпуска, хотя они и создаются слишком далеко от двигателя, чтобы оказывать на него заметное влияние. В этом отношении наибольшее влияние оказывает положение первого глушителя. Глушение шума выхлопа обычно достигается созданием сопротивлений или поглощением (активный и реактивный глушители). Активные глушители шума построены на принципе сопротивления потоку и обычно содержат различные пластины с отверстиями разного диаметра и полости, которые служат для рассеяния волн давления до полного поглощения их энергии. Однако ценой снижения уровня шума будет создание противодавления перед выпускным коллектором. Прямоточный глушитель представляет собой перфорированную трубу, которая не создает сопротивления потоку отработавших газов. Волны давления проникают через отверстия в камеру охватывающую перфорации трубы и заполненную проволочной путанкой или другим тугоплавким пористым материалом, который рассеивает волны давления. Набивка, которая составляет поглотительный слой в коробке глушителя, также играет важную роль "успокоителя" выпуска. Замечено, что по мере выгорания набивки в камере прямоточного глушителя двигатель заметно теряет мощность! Шум выхлопа также будет заметно громче, хотя Вы можете этого не замечать, поскольку рост уровня шума происходит постепенно. Чтобы проверить наличие набивки нужно просто постучать по кожуху камеры металлическим прутом: пустая полость будет звучать по - другому, нежели заполненная. Первый глушитель снимает низкочастотные шумы выхлопа. Задний глушитель должен отфильтровать все более высокие частоты, более досаждающие слуху. Большинство стандартных двигателей имеют дешевые чугунные выпускные коллекторы той или иной степени эффективности. Чугун используется еще и потому, что кроме хороших механических свойств обладает способностью превосходно поглощать акустические шумы. Однако, нужно сказать, что многие современные двигатели оборудуются трубчатыми коллекторами как стандартным оборудованием. Тепловая изоляцию выпускного коллектора. Изоляцию ставят для снижения общей температуры в моторном отсеке для повышения плотности воздуха на впуске, т.е. с расчетом на рост мощности (теоретически снижение температуры воздуха на впуске на каждые 3°С дает приблизительно 1 % прироста мощности).