Abgasanlage

  • Funktion und Aufbau einer Abgasanlage

    1. Funktion

    Ursache des Auspuffgeräusches ist der pulsierende Gasausstoß aus den Zylin­dern. Dieses Geräusch zu reduzieren erfordert seine Schallenergie zu reduzieren. Dafür gibt es prinzipiell zwei Möglich­keiten: Absorption und Reflexion des Schalles im Schalldämpfer. Meistens sind beide Prinzipien in einem Dämpfer realisiert. Weitere schalldämmende und -modifizierende Elemente, mit denen besonders störende Frequenzanteile im Mündungsgeräusch beseitigt werden können, sind Resonatoren und in Einzelfällen Abgasklappen. Daneben haben auch Katalysatoren eine schalldämpfende Wirkung. Da die Abgasanlage selbst ein schwingungsfähiges System ist, das durch Eigenfrequenzen Geräusche erzeugt oder sogar seine Schwingungen in die Karosserie einleitet, muss eine sorgfältige Abstimmung des gesamten Systems erfolgen. Dazu gehört die Auslegung und Positionierung der einzelnen Elemente der Abgasanlage und der elastischen Aufhängungen.


    Die Abgasanlage, die aus einem oder zwei Strängen bestehen kann, fasst die aus den Zylindern strömenden Abgase zusammen, reinigt sie von Schadstoffen, reduziert die Abgasgeräusche und leitet die gereinigten Abgase an einer für Fahrzeug und Insassen günstigen Stelle ab. Dabei soll die Leistung des Motors durch den Strömungswiderstand in der Anlage, dem Abgasgegendruck, möglichst wenig beeinträchtigt werden. Um dieses Zielbündel optimal umzusetzen, ist das Abgassystem möglichst als Ganzes zu betrachten und zu entwickeln, d.h. seine Komponenten Motor- und fahrzeugspezifisch aufeinander abzustimmen. Die Komplexität dieser Aufgabe liegt in den extremen Belastungen denen die Anlage ausgesetzt ist. Das Kraftstoff-Luftgemisch wird in den Zylindern schlagartig auf bis zu 2400 Grad Celsius erhitzt. Dabei dehnt es sich um ein Vielfaches aus, um danach mit Überschallgeschwindigkeit in die Abgasanlage zu schießen. Die dabei entstehenden explosionsähnlichen Knallgeräusche müssen vom Motor-Auslassventil bis zum Ende der Abgasanlage um rund 50 dB(A) reduziert werden, das heißt wegen der logarithmischen Geräuschskala auf rund 3 Prozent des Ausgangsgeräusches. Zu Temperatur- und Druckbelastungen kommen noch Vibrationen von Motor und Karosserie sowie die von der Straße ausgehenden Schwingungen und Stöße, die eine Abgasanlage extrem belasten. Zu diesen ohnehin schon schwierigen Einsatzbedingungen kommen innere Korrosionsangriffe durch Heißgas und Säuren, die durch Kondensation entstehen, sowie durch Feuchtigkeit, Spritz- und Salzwasser von außen. Eine weitere Gefahr droht durch Vergiftung des Katalysators durch Schwefel oder Blei im Kraftstoff.


    2. Aufbau der Abgasanlage

    Eine moderne Abgasanlage, die mit dem schlichten Auspuff von früher kaum noch etwas gemein hat, besteht beim Pkw prinzipiell aus einer sog. vorderen Anlage mit Abgaskrümmer, dem Reinigungssystem sowie den verbindenden Rohren und der hinteren Anlage, dem Schalldämpfersystem mit Rohren. Die gesamte Anlage ist durch elastische Aufhängungselemente mit dem Fahrzeugboden verbunden. Die Anzahl der Katalysatoren und Schalldämpfer richtet sich nach Art und Leistung des Motors und den angestrebten Emissionswerten. Bei V-Motoren hat jede der beiden Zylinderreihen einen eigenen Abgasstrang, die entweder bis zu den Endrohren separat bleiben oder vorher zusammen geführt werden, z.B. in einen gemeinsamen Endschalldämpfer. Die Bewegungen einer starren, nicht entkoppelten Abgasanlage können bei quer liegendem oder frontgetriebenem Motor den Endtopf heftig in Schwingung bringen â mit entsprechender Bruchgefahr. Schwingungstilger und Entkoppel-Elemente verhindern große Ausschläge eines Abgassystems und die kleineren Vibrationen, die vom Motor in die Abgasanlage eingeleitet würden und im Innenraum als Schallimpulse ankämen. Sie erhöhen damit den Fahrkomfort und die Lebensdauer der Anlage.

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