調整された排気

内燃機関では、排気システムの形状を最適化（「調整」）して、エンジンの出力を最大化することができます。調整された排気は、反射された圧力波が燃焼サイクルの特定の時間に排気ポートに到達するように設計されています。

排気ポートがピストンによって開かれる（別のバルブではなく） 2 ストローク エンジンでは、調整された排気システムは通常、膨張室で構成されています。膨張室は、次の吸入チャージでシリンダーを満たすのに役立つ負圧波を生成し、次に排気ポートから逃げる新しい吸入チャージの量を減らす正圧波を生成するように設計されています（ポート ブロッキング）。

2 ストローク エンジンの別の設計では、排気ポートはポペット バルブを使用して開閉され、吸気ポートはピストン制御されます(ピストンによってカバーが解除されて開きます)。排気バルブの閉鎖タイミングは、次の吸気チャージでシリンダーを満たすように設計されています (4 ストローク エンジンと同様)。

対向ピストンエンジンはユニフロー掃気を使用しますが、この設計ではピストン制御シリンダーポートを使用し、1 つのピストンが吸気ポートを制御し、もう 1 つのピストンが排気ポートを制御します。同様に、スプリットシングルエンジンはユニフロー掃気を使用し、1 つのシリンダーのピストンがトランスファーポート (吸入混合物がシリンダーに入る場所) を制御し、もう 1 つのピストンが排気ポートを制御します。

4ストロークエンジンでは、エンジンの出力を最大化するように設計された排気マニホールドは、「エクストラクター」または「ヘッダー」と呼ばれることが多い。パイプの長さと合流位置は、排気掃気を使用してシリンダーに次の吸入充填を補助するように設計されています。^[1]個々のシリンダーからの排気パイプが合流する位置は「コレクター」と呼ばれます。排気システムの直径は、ガス速度を最適化することで背圧を最小限に抑えるように設計されています。

エクストラクター/ヘッダーには通常、各シリンダーに対して同じ長さのパイプが付いていますが、より基本的な排気マニホールドには不等長のパイプが付いている場合があります。

• 
  Rotax 912s航空機エンジンの排気システム
• 
  レーシングカーのロングチューブヘッダー（白）
• 
  ドラッグスターの「ズーミー」ヘッダー

4-2-1排気システムは、直列4気筒エンジンやV8エンジンなど、1バンクあたり4気筒のエンジン用の排気マニホールドの一種である。4-2-1システムのレイアウトは次の通りである。4本のパイプ（プライマリ）がシリンダーヘッドから出て、2本のパイプ（セカンダリ）に合流し、最終的に1本の集合管を形成する。^[2]

4-1排気システムと比較すると、4-2-1は中回転域のエンジン回転数（RPM）でより多くのパワーを生み出すことが多いのに対し、4-1排気システムは高回転域でより多くのパワーを生み出します。^{[3] [4]}

4-2-1 排気システムの目的は、特定のシリンダーペアの排気経路を結合して掃気効果を高めることです。したがって、シリンダーペアは点火イベントの間隔によって定義されます。点火イベントの間隔は、点火順序と、点火順序が不均等なエンジンの場合は点火間隔 によって決まります。

1-3-4-2 という典型的な点火順序を持つ直列 4 気筒エンジンの場合、シリンダー 1 と 4 およびシリンダー 2 と 3 のペアは、ペアになったシリンダーが点火順序で互いに連続していないため、「非連続」と見なされます。この非連続配置により、各シリンダー ペアの点火間隔は 360 度の均等間隔になります。連続ペアリングでは、シリンダー 1 と 2 および 3 と 4 のペアリングで 180 度と 540 度のように不均等な間隔になります。この連続ペアリングは、多くのオートバイ エンジンで使用されています。^{[引用が必要]}

典型的なクロスプレーン設計のV8 エンジンの場合、4-2-1 排気管は「Tri-Y」排気管と呼ばれることが多い。従来、同じバンク内のシリンダーのみがペアになっており、その結果、90 ～ 630 度 (シーケンシャル)、180 ～ 540 度、または 270 ～ 450 度の間隔が得られた。通常は 270 度の間隔が好まれ、各バンクで異なるペアリングが必要となる。たとえば、一方のバンクでは 1 と 2、3 と 4 だが、もう一方のバンクでは 1 と 3、2 と 4 となる。当然、このような排気管は、使用する特定の点火順序に左右される。^{[5] [6]} 360 ～ 360 度の間隔も、クロスオーバー排気マニホールドを使用して別のバンクのシリンダーをペアリングした場合にのみ可能である。

各シリンダーからの排気圧力パルスの組み合わせによって、必要なパイプの長さが決まります。一般的に、パイプが短いほどエンジン回転数が高いときにパワーが増し、パイプが長いほど低回転トルクが増し、パワーバンドが変化します。^[7]しかし、ガスは長いパイプを通過するときに冷える傾向があるため、触媒コンバーターの効率が低下します。

ターボチャージャー付きエンジンでは、排気管の長さの重要な要素は、ターボチャージャーのタービンに均等間隔の圧力パルスを提供することです。^[5]