Układ wydechowy

Funkcja

W zależności od silnika układ wydechowy może składać się z jednego lub dwóch przewodów. Opór przepływu należy dobrać tak, aby przeciwciśnienie spalin miało jak najmniejszy wpływ na moc silnika. Aby układ wydechowy mógł optymalnie spełniać swoje zadania, należy go projektować jako całość. Oznacza to, że konstruktorzy muszą dostosować do siebie poszczególne elementy układu, uwzględniając specyfikę silnika i pojazdu. 

Budowa układu wydechowego

Nowoczesny układ wydechowy znacznie różni się od prostych modeli z przeszłości. W nowszych samochodach osobowych składa się on z następujących elementów:

• przedni układ z kolektorem wydechowym  
• systemem oczyszczania
• rur łączących
• tylny układ z układem tłumików i rurami

Cały układ jest połączony z podwoziem pojazdu za pomocą elastycznych elementów zawieszenia. Liczba katalizatorów i tłumików zależy od typu i mocy silnika oraz docelowych wartości emisji spalin.

Tłumienie hałasu

Każdy silnik spalinowy wytwarza tzw. „hałas wydechowy” w wyniku pulsacyjnego wypływu gazów z cylindrów. Hałas ten jest tłumiony poprzez redukcję energii akustycznej strumienia spalin. Istnieją na to dwa sposoby: pochłanianie i odbicie dźwięku. Procesy te zachodzą głównie w tłumiku. Jednak również w rezonatorach i klapach wydechowych znajdują się elementy tłumiące i modyfikujące dźwięk, dzięki którym można wyeliminować szczególnie uciążliwe składowe częstotliwości w hałasie wydobywającym się z rury wydechowej. Ponadto również katalizatory mają działanie tłumiące hałas.

Jednak oprócz odgłosów silnika sam układ wydechowy również generuje hałas poprzez częstotliwości własne i drgania. Są one przenoszone do karoserii. Dlatego ważne jest staranne dostrojenie całego układu. Obejmuje to projektowanie i rozmieszczenie poszczególnych elementów układu wydechowego oraz ich elastyczne zawieszenia.

Tłumiki drgań i elementy odsprzęgające

W silnikach typu V każdy z dwóch rzędów cylindrów posiada własny układ wydechowy. Układy te pozostają oddzielone aż do rur wydechowych lub są wcześniej łączone. To ostatnie odbywa się we wspólnym tłumiku końcowym.

W nowoczesnych układach wydechowych montuje się tłumiki drgań i elementy odsprzęgające. Zapobiegają one gwałtownym drganiom tłumika końcowego, które w najgorszym przypadku mogłyby doprowadzić do jego pęknięcia. Ponadto zapobiegają one dużym wychyleniom układu wydechowego oraz niewielkim drganiom, które są przenoszone z silnika do układu wydechowego i docierają do wnętrza pojazdu w postaci impulsów dźwiękowych. Tłumiki drgań i elementy odsprzęgające zwiększają w ten sposób komfort jazdy oraz żywotność układu wydechowego.

Dodatkowe funkcje układu wydechowego

Oprócz funkcji tłumienia hałasu układ wydechowy jest dodatkowo narażony na ekstremalne czynniki: mieszanka paliwowo-powietrzna w cylindrach jest gwałtownie podgrzewana do temperatury nawet 2 400 °C. W rezultacie mieszanka ta rozszerza się wielokrotnie i z prędkością ponaddźwiękową przedostaje się do układu wydechowego. Powoduje to powstanie odgłosów przypominających wybuchy, które muszą zostać zredukowane o 50 dB(A) na odcinku od zaworu wydechowego silnika aż do końca układu wydechowego.

Oprócz tych obciążeń temperaturowych i ciśnieniowych układ wydechowy musi tłumić drgania pochodzące z silnika i karoserii, a także drgania i uderzenia pochodzące z nawierzchni drogi. Ponadto układ wydechowy musi być odporny na korozję wewnętrzną i zewnętrzną. Obejmuje to gorące gazy, kwasy, rozpryski wody i wodę morską. Układ wydechowy musi być również zabezpieczony przed zagrożeniem wynikającym z zatrucia katalizatora siarką lub ołowiem zawartym w kleju.