排気システムは主に、エキゾーストパイプ、マフラー、触媒コンバーターおよびその他の補助コンポーネントで構成されています。一般に量産商用車のエキゾーストパイプは鉄パイプで作られることが多いですが、高温多湿の繰り返しにより酸化して錆びやすくなります。エキゾーストパイプは外観部品に属するため、耐熱高温塗料の吹き付けや電気メッキが施されることがほとんどです。ただし、重量も増加します。そのため、スポーツ用エキゾーストパイプにはステンレス、さらにはチタン合金を使用するモデルも多くなりました。

マニホールド

4ストローク多気筒エンジンでは、各気筒の排気管を集めてテールパイプから排気ガスを排出する集合排気管が多く採用されています。4気筒車を例に挙げます。通常は4 in 1タイプが使われます。その利点は、騒音を拡散するだけでなく、各シリンダーの排気慣性を利用して排気効率を向上させ、出力を向上させることができることです。ただし、この効果は特定の速度範囲でのみ重要な役割を果たします。したがって、実際にマニホールドが走行目的でエンジン馬力を発揮できる回転数領域を設定する必要があります。初期の多気筒モーターサイクルの排気設計では、各シリンダーに独立した排気システムが使用されていました。これにより、各気筒の排気干渉を回避し、排気慣性と排気パルスを利用して効率を向上させることができる。欠点は、設定速度範囲外ではマニホールドよりもトルク値が低下することです。

排気干渉

マニホールドの全体的なパフォーマンスは独立したパイプのパフォーマンスよりも優れていますが、設計にはより高度な技術的内容が含まれる必要があります。各気筒の排気干渉を軽減します。通常は、対向点火シリンダの２本の排気管をまとめてから、対向点火シリンダの排気管を組み立てる。これは4 in 2 in 1バージョンです。これが排気干渉を避けるための基本的な設計方法です。理論的には、4 in 2 in 1 は 4 in 1 よりも効率が高く、見た目も異なります。しかし実際には、両者の排気効率にはほとんど差がありません。4 in 1エキゾーストパイプにはガイドプレートが付いているため、使用効果にほとんど差がありません。

排気慣性

ガスは流れる過程で一定の慣性を持ち、排気慣性は吸気慣性よりも大きくなります。したがって、排気慣性のエネルギーを利用して排気効率を向上させることができる。排気慣性は高性能エンジンにおいて重要な役割を果たします。一般に、排気ガスは排気行程中にピストンによって押し出されると考えられています。ピストンが上死点に達すると、燃焼室内に残った排気ガスをピストンで押し出すことができなくなります。この記述は完全に正しいわけではありません。排気バルブが開くと、排気バルブから大量の排気ガスが高速で排出されます。このとき、ピストンによって押し出されるのではなく、圧力がかかって勝手に押し出される状態です。排気ガスが高速で排気管に入ると、すぐに膨張して減圧されます。この時点では、後方排気と前方排気の間のスペースを埋めるには遅すぎます。したがって、排気バルブの後方には部分負圧が形成されます。負圧により残留排気ガスを完全に抜き取ります。このとき吸気バルブが開いていれば、新たな混合気がシリンダー内に吸入されるため、排気効率が向上するだけでなく、吸気効率も向上します。吸気バルブと排気バルブが同時に開いたとき、クランクシャフトが動く角度をバルブオーバーラップ角といいます。バルブオーバーラップ角を設計する理由は、排気時に発生する慣性を利用してシリンダー内への新混合気の充填量を向上させるためです。これにより、馬力とトルク出力が増加します。4ストロークでも2ストロークでも、排気時には排気慣性や脈動が発生します。ただし、2台のフラッシングカーと4台のフラッシングカーでは吸排気機構が異なります。その役割を最大限に発揮するには、エキゾーストパイプの膨張室と一致させる必要があります。

排気パルス

排気脈動は圧力波の一種です。排気圧力は排気管内を伝導して圧力波を形成し、そのエネルギーを利用して吸排気効率を向上させることができます。順圧波のエネルギーは負圧波のエネルギーと同じですが、方向が逆です。

ポンピング現象

マニホールドに入る排気ガスは、流れの慣性により他の未排気のパイプラインに吸引効果をもたらします。隣接する配管からの排気ガスを吸引します。この現象を利用して排気効率を向上させることができます。一方の気筒の排気が終了すると、もう一方の気筒の排気が始まります。点火反対気筒をグループ基準としてエキゾーストパイプを組み合わせます。別のエキゾーストパイプを組み立てます。4 in 2 in 1 パターンを形成します。排気を助けるために吸引を使用してください。

サイレンサー

エンジンからの高温高圧の排気ガスがそのまま大気中に放出されると、ガスが急激に膨張し、大きな騒音を発生します。したがって、冷却装置と消音装置が必要です。サイレンサー内部には多数の消音孔と共鳴室があります。内壁にはガラス繊維吸音綿があり、振動や騒音を吸収します。最も一般的なのは拡張マフラーで、内部に長いチャンバーと短いチャンバーが必要です。高周波音を除去するには短い円筒形の膨張室が必要になるためです。低周波音を除去するためにロングチューブ拡張チャンバーが使用されています。同じ長さの膨張室のみを使用した場合、除去できる可聴周波数は 1 つだけです。デシベルは減少しますが、人間の耳に受け入れられる音声を生成することはできません。結局のところ、マフラーの設計は、エンジンの排気音が消費者に受け入れられるかどうかを考慮する必要があります。

触媒コンバーター

以前は機関車には触媒が装備されていませんでしたが、現在では自動車やバイクの台数が急増し、排気ガスによる大気汚染が深刻になっています。排気ガス汚染を改善するために、触媒コンバーターが利用可能です。初期の二元触媒コンバータは、排ガス中の一酸化炭素と炭化水素を二酸化炭素と水に変換するだけでした。しかし、排ガス中には窒素酸化物などの有害物質が含まれており、これらは化学的に還元して初めて無害な窒素と酸素に変換されます。そのため、二元触媒には還元触媒であるロジウムが添加されています。それが三元触媒コンバーターになりました。環境に関係なく、やみくもに性能を追求することはできません。