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排气系统是汽车中用于收集并排放废气的装置组合，主要由排气歧管、排气管、催化转换器（三元催化器）、消声器和尾管等部件构成。其核心功能是将发动机燃烧产生的废气高效导出，同时在排放前通过化学转化与物理降噪，减少污染物及噪音。
在四冲程发动机中，燃料燃烧释放的能量中约有25%以排气热量的形式损失掉。废气自气缸排出后，依次流经排气歧管、排气管、三元催化转化器和消声器，最终经尾管排入大气。整个系统按排气温度的高低可分为热端和冷端两部分——热端指发动机出口到催化转化器之间的部分，包括排气歧管、波纹管、催化转化器等，日常城市路况下歧管处温度可达500至600℃；冷端指催化转化器之后到尾管出口的部分，包括排气管、消声器、尾管等，尾管处温度约为200至300℃。
排气歧管是连接发动机排气口与排气管的第一个部件，通常安装在气缸盖上。其作用是将各缸排出的废气汇集起来，引导至排气管中。排气歧管在设计上会尽量使各缸的排气阻力相同，以保证排气顺畅。其中，“等长设计”是一种重要的优化手段——各气缸的排气歧管长度相等，使各缸废气到达汇合点的时间一致，避免因时间差造成的排气堵塞和相互干扰，从而提升排气效能。
近年来，缸盖集成排气歧管技术已逐渐成为发展趋势。将排气歧管集成在气缸盖内，冷车时排气歧管的高温可快速加热冷却液，缩短暖机时间；高负荷时又可对排气起到降温作用。2026年发布的国家标准《GB/T 26653-2026 排气歧管铸件》将于2026年9月1日起实施，对排气歧管铸件的技术规范作出了进一步规定。
三元催化转化器是安装在汽车排气系统中最重要的净化装置。其载体是一块多孔陶瓷材料，表面覆盖着一层铂、铑、钯等贵重金属。催化转化器利用这些贵金属的催化作用，将汽车尾气中的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）三种主要有害气体，通过氧化和还原反应转变为无害的二氧化碳（CO₂）、水（H₂O）和氮气（N₂）。其中，铂主要控制CO的排放，铑控制NO的排放，钯控制HC的排放。
随着环保法规趋严，催化转化器技术逐步升级，从早期分置的氧化/还原型催化剂发展为集成式三元催化转化器，并缩短至排气歧管后端以减少低温排放。中国已发布多项与排气污染物相关的国家标准，包括《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》（GB 18352.3—2005）和《汽油车污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》（GB 18285—2018）等。
氧传感器（又称λ传感器）是电喷发动机控制系统中的重要传感器，一般安装在排气歧管或靠近排气歧管的排气总管中。现代汽车通常配备前氧传感器和后氧传感器各一个——前氧传感器位于三元催化转化器前端，用于监测尾气中的氧含量，为ECU调整喷油量提供依据；后氧传感器位于三元催化转化器后端，用于判断三元催化器的工作状态。
氧传感器通过检测废气中的氧含量产生电压信号并输入ECU，ECU据此计算空燃比并与标准值比对——若空燃比过浓，ECU减少喷油量；若过稀，则增加喷油量。这一闭环控制使发动机始终工作在最佳空燃比附近，既保证了燃烧效率，又确保了三元催化转化器的最佳净化效果。
消声器是安装在排气系统中用于降低排气噪音的装置。发动机排出的废气在离开气缸时，因巨大的压力差和温差会引起空气振动，产生强烈噪音。消声器通过内部的多孔隔板、隔音棉等材料以及特殊的腔室结构，使废气在通过时发生多次反射、干涉和吸收，从而降低噪音的强度和频率。消声器通常分为主消声器和副消声器（前消声器和后消声器），前消声器主要用于吸收高频噪声，后消声器则进一步降低残余噪声。
排气系统的常见故障主要包括以下几类：
三元催化转化器堵塞或失效是最为常见的故障之一。当发动机因供油系统或点火系统故障导致过热、回火时，催化转化器载体可能烧结、剥落，造成排气阻力增大。使用劣质燃油或机油也可能导致催化器“中毒”、活性下降，使汽车动力性能下降、燃油消耗增加。诊断时可通过读取故障码、用手测试废气流量等方法判断。
排气管或消声器损坏同样常见。排气管因长期振动和腐蚀可能产生裂缝，导致排气泄漏。消声器内部的隔音棉烧毁或破损后，排气噪音会明显增大。
氧传感器故障会导致ECU无法准确调整空燃比，造成混合气过浓或过稀，进而影响动力和排放。
排气管异响可能由排气门烧蚀或密封不严、进气系统泄漏、混合气过浓导致的回火等多种原因引起。
维修时，一般首先通过OBD扫描仪读取故障码以确定问题所在；三元催化器轻微堵塞可尝试清洗，严重损坏则需更换；消声器和排气管损坏通常以更换为主；氧传感器故障则需更换传感器。截至2026年7月，排气系统的定期检查和及时维修对保障发动机动力性能、燃油经济性和排放合规性均具有重要意义。
