Po opuszczeniu komór spalania silnika spaliny odprowadzane są do otoczenia przez układ wydechowy, którego ostatnim elementem jest rura wydechowa.

W trakcie spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w silnikach spalinowych pojazdów samochodowych wytwarzana jest energia służąca do napędu. Jej część pochłaniana jest w trakcie odprowadzania spalin z cylindrów silnika i obejmuje:

• energię cieplną,
• energię nadciśnienia niezbędnego do pokonania oporów w trakcie przepływu przez układ wydechowy,
• energię kinetyczną przepływu ze znaczną prędkością,
• energię drgań spowodowanych przepływem przez układ wydechowy.

Produktem spalania paliwa w silniku są spaliny będące mieszaniną różnych gazów i cząstek mających w większości składników własności toksyczne. Po opuszczeniu komór spalania silnika spaliny odprowadzane są do otoczenia przez układ wydechowy, którego ostatnim elementem jest rura wydechowa, umieszczona zwykle w samochodach osobowych w tylnej części pojazdu po lewej stronie.

Najważniejszymi zadaniami układu wydechowego są:

• odprowadzanie spalin do takiego miejsca, w którym mogą być wypuszczone do atmosfery w sposób najmniej uciążliwy dla kierowcy i pasażerów,
• redukowanie hałasu powstającego przy odprowadzaniu spalin,
• oczyszczanie spalin do postaci, w której zawartość składników toksycznych jest dopuszczana przepisami prawa,
• umożliwianie najbardziej sprawnej pracy silnika w całym zakresie obciążeń,
• zapewnienie minimalnych oporów przepływu spalin, umożliwiających osiąganie maksymalnej mocy silnika,
• zagwarantowanie możliwie wysokiej temperatury spalin poprzez minimalne promieniowanie cieplne.

Poza wymienionymi dwoma pierwszymi zadaniami układów wydechowych, które obowiązywały od samego początku tworzenia konstrukcji pojazdów, pozostałe pojawiały się stopniowo w miarę rozwoju techniki motoryzacyjnej i wzrostu osiągów silnika oraz wprowadzania coraz bardziej zaostrzających się przepisów w zakresie ochrony środowiska naturalnego przed zanieczyszczeniami zawartymi w spalinach samochodowych.

Najczęściej stosowanym rozwiązaniem konstrukcyjnym układu wydechowego jest wersja jednoprzewodowa, stosowana w silnikach o rzędowym układzie cylindrów. Rzadziej przy silnikach wielorzędowych wykorzystywana jest konstrukcja wieloprzewodowa.

Pierwszym elementem układu wydechowego pojazdu jest kolektor wydechowy, wykonany najczęściej z żeliwa, w formie cienkościennego odlewu. Ma on kilka otworów wlotowych do połączenia z poszczególnymi cylindrami silnika oraz jeden wspólny otwór wylotowy. Połączony jest z głowicą silnika przy użyciu kołnierza oddzielonego płaską uszczelką, odporną na wysokie temperatury i chemiczne działanie spalin.

Po stronie wylotu spalin kolektor wydechowy połączony jest z pierwszym odcinkiem przewodów. Przewody układu wydechowego wykonywane są w różnych kształtach i mają zróżnicowane przekroje. Najczęściej wytwarzane są jako ciśnieniowe rury stalowe. Połączenia poszczególnych przewodów rurowych mają budowę kielichową i obejmy zaciskowe.

Poszczególne elementy układu wydechowego mocowane są do podwozia za pomocą elastycznych wieszaków gumowych, zapewniających samoczynne tłumienie drgań elementów układu wywołanych jego pracą oraz pracą silnika.

Najistotniejszym elementem układu wydechowego jest tłumik, którego zadaniem jest redukcja hałasu wywołanego falą ciśnienia spalin przemieszczających się po całym układzie od momentu otwarcia zaworu wylotowego do chwili opuszczenia przez spaliny końcówki rury wylotowej. Niepożądane dźwięki w tłumikach można ograniczać poprzez zastosowanie różnych ich konstrukcji.

Pierwszym stosowanym w tym zakresie rozwiązaniem jest konstrukcja absorpcyjna. Tłumik przybiera postać rury perforowanej z otworami, przez które spaliny mają kontakt z przestrzenią wypełnioną watą tłumiącą, pełniącą funkcję tłumika ruchów cząstek. Przemieszczająca się fala spalin o podwyższonym lub obniżonym ciśnieniu we wnętrzu tłumika dąży do przemieszczania cząsteczek spalin wypełniających jego obudowę w taki sposób, aby odpowiednio wzrosło lub zmalało ciśnienie.

Innym rozwiązaniem konstrukcyjnym tłumików jest budowa refleksyjna. Tłumienie hałasu realizowane jest poprzez wielokrotne odbijanie się poruszającej się wraz ze spalinami fali dźwiękowej. Odbicie fali następuje przy zmianie przekroju przewodu odprowadzającego spaliny lub przy pojawiającej się na drodze spalin przeszkodzie. Każdorazowe odbicie spalin wywołuje utratę energii i tłumienie fali.

W celu uzyskania skutecznego tłumienia konieczne jest zastosowanie co najmniej kilku zmian przekroju przewodu odprowadzającego spaliny. W tego typu miejscach fale ulegają odbiciu i przemieszczają się wielokrotnie pomiędzy sąsiednimi miejscami zmiany przekroju, wywołując zjawisko rezonansu. Powstaje ono w sytuacji, gdy częstotliwość tych drgań pokrywa się z częstotliwością drgań własnych spalin w komorze, w której fale się przemieszczają. Wyróżnić można dwa rodzaje tłumików refleksyjnych:

•  szeregowe – w których rezonans zachodzi w głównym przewodzie prowadzącym spaliny,
• bocznikowe – w których rezonans występuje w przewodzie odgałęzionym od głównego przewodu odprowadzającego spaliny.