Abgasanlagen
Die Abgasanlage gehört zu den längsten Bauteilen eines Fahrzeugs und dient hauptsächlich dazu, die Verbrennungsgase aus dem Fahrzeug abzuleiten.
Klang
Ein wichtiger emotionaler Faktor beim Autokauf ist für viele der Klang eines Fahrzeugs, der ganz wesentlich von der Abgasanlage beeinflusst wird. Aus diesem Grund haben die Automobilhersteller bisher mit hohem Entwicklungsaufwand den Auspuffklang auf das Fahrzeug zurechtgeschnitten.
Der perfekte Sound eines Fahrzeugs und auch die Lautstärke im Rahmen der ECE-Richtlinien spielen für uns als Hersteller von Abgasanlagen (Aulitzky Exhaust) neben der Effizienz eine sehr große Rolle.
Der Aufbau einer Abgasanlage:
1. Abgaskrümmer
2. Hosenrohr / Downpipe
3. Katalysator
4. Ottopartikelfilter (OPF) / (Ruß-/Diesel-)Partikelfilter (DPF)
5. Mittelschalldämpfer (Vorschalldämpfer)
6. Endschalldämpfer
7. Endrohr/e
8. Rohrverlauf
9. Sidepipes
1. Abgaskrümmer
Direkt am Motor sitzt der Abgaskrümmer.
Dieser dient dazu, die in den Zylindern bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehenden Abgase zusammenzuführen.
Dazu ist dieser direkt mit dem Zylinderkopf verbunden.
Die Abdichtung erfolgt durch geprägte Metalldichtungen oder durch beschichtete Gewebedichtungen.
Der Krümmer besteht aus Grauguss oder Edelstahl.
Die Form variiert zwischen einem einfachen Sammelrohr und komplizierten Formen, die die Auslasskanäle in unterschiedlicher Weise zusammenfassen. Wann und welche Auslasskanäle zusammengelegt werden, ist abhängig von der Zylinderanzahl, der Zündfolge und der Bauweise des Motors.
An Motoren mit Aufladung werden die Abgasstränge zum Beispiel vor dem Turbolader zusammengefasst. Bei der Konstruktion von Fächerkrümmern werden die Abgasrohre bis zur Zusammenführung möglichst gleich lang ausgelegt. Diese Form verhindert eine negative Beeinflussung des Ladungswechsels. Sollte das Zusammenführen der Abgase nach dem Krümmer noch nicht abgeschlossen sein, folgt dem Abgaskrümmer ein Hosenrohr. Bei den einfachen Varianten entfällt dieses Bauteil.
Um die strengen Abgasnormen und eine weitere Senkung des Kraftstoffverbrauchs zu erreichen, gibt es bei den neueren Motoren eine Abgasrückführung. Das Ventil dafür sitzt am Abgaskrümmer und verbindet diesen mit dem Ansaugsystem.
2. Hosenrohr / Downpipe
Das Hosenrohr wird starr mit dem Abgaskrümmer verschraubt. Die Abdichtung erfolgt wie am Krümmer. Der Name Hosenrohr wird von der meist zweiflutigen Bauweise, ähnlich einer Hose, abgeleitet. Wie bei einer Hose enden die Eingänge in einem einzigen Ausgang. Die Lambdasonde findet sich häufig am Ende des Hosenrohrs. Hier werden früh die erforderlichen Temperaturen für die richtige Funktion erreicht.
Der Übergang zum Katalysator erfolgt vor allem bei neueren Fahrzeugen über eine flexible Verbindung. Das kann ein flexibler Metallschlauch oder eine Konus- oder Kugelabdichtung sein. Diese Verbindung entkoppelt die Schwingungen und die lastwechselbedingten Bewegungen des Motors von der am Unterboden befestigten Auspuffanlage. Bei älteren Fahrzeugen findet sich zwischen Hosenrohr und Katalysator meist eine starre, unflexible Schraubverbindung. Um jedoch trotzdem Schwingungen abfangen zu können, ist das Hosenrohr zusätzlich federnd gelagert.
Wo liegt der Unterschied zwischen Downpipe und Hosenrohr?
Als Hosenrohr bezeichnet man das originale Bauteil, welches direkt ab Werk in dem Fahrzeug verbaut wird. Die Downpipe ist lediglich der Ersatz und im Grundprinzip dasselbe.
Downpipes werden bei turboaufgeladenen Fahrzeugen zwischen Turbolader und Abgasanlage montiert.
Dadurch erreicht man geringere Abgastemperaturen, ein höheres Drehmoment und weniger Abgasgegendruck.
Downpipes gibt es in mehreren Ausführungen.
Die ECE zugelassene Variante wird oft mit einem Katalysator von 200-400 Zellen ausgestattet. Bei Fahrzeugen mit einem BiTurbo-Motor ist die Downpipe zweiflutig. Umgangssprachlich bekommt also jeder Turbolader seine eigene Downpipe.
Für die Rennstrecke gibt es die Option einer Katalysator-Attrappe oder eines Katalysator-Ersatzrohrs.
Das nennt sich in den Tuner Kreisen „Catless“ (Kat-Attrappe) oder „Dummy“ (Kat-Ersatzrohr).
Dann gibt es noch die Variante der Sport-Katalysatoren ohne Zulassung mit 100-200 Zellen. Damit reduziert man ebenfalls den Abgasgegendruck und verhindert oft unangenehme Gerüchte aus dem Abgasstrang.
3. Katalysator
Der Fahrzeugkatalysator ist das Bauteil, das im Zusammenspiel mit der Lambdaregelung die Abgase reinigt.
Der Katalysator ,umgangssprachlich "Kat" genannt, ist tonnenförmig und hat einen trichterförmigen Ein- und Ausgang.
Da dieser eine sehr hohe Temperatur erreichen kann, ist er generell mit einem Hitzeschutzblech umgeben. Innen befindet sich ein poröser Block aus Keramik oder Metallfolie mit kleinen, parallel zur Längsachse verlaufenden Kanälen.
Die innere Oberfläche ist mit den Edelmetallen Platin, Rhodium und Palladium beschichtet und bewirkt im Abgas chemische Reaktionen, bei denen Stickoxide und Kohlenwasserstoffe zu Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser abgebaut werden.
Die aus Keramik oder Metall bestehenden Wabenkörper der Katalysatoren dienen zur höchstmöglichen Vergrößerung der vom Abgas überströmten Fläche, damit ein bestmöglicher Reaktionsverlauf gewährleistet werden kann.
Für den Austausch des originalen Katalysators gegen einen Sport- bzw. Tuning-Katalysator sollte für eine optimale Funktionsweise im Vorwege folgendes beachtet werden:
Die Wahl eines entsprechenden Sportkatalysators sollte in der Regel in Abhängigkeit des Hubraums, der Leistung und der Abgasnorm erfolgen.
Weiterhin ist es empfehlenswert, den Sportkatalysator sowie die Lambdasonden stets an den originalen Positionen zu verbauen, um die Effizienz des Katalysators gewährleisten zu können, da dieser im Kaltlauf/Kaltstart eine gewisse Temperatur benötigt, um korrekt arbeiten zu können.
4. (Ottopartikelfilter (OPF) / (Ruß-/Diesel-)Partikelfilter (DPF)
Bei Ottomotoren werden Partikelfilter als essenzielles Element zur Reduzierung der Feinstaubemissionen eingesetzt.
In der Regel ist der Ottopartikelfilter im Abgassystem des Fahrzeugs hinter dem Katalysator positioniert. Je nach Modell und Hersteller kann die genaue Position jedoch unterschiedlich sein.
Der Aufbau, mit einem inneren Monolith, gleicht einem normalen Katalysator. Der Ruß, mit den anhaftenden polyzyklischen Aromaten, wird im Filter gesammelt und durch das Hinzufügen von Additiven zum Diesel-Kraftstoff (nur bei einigen Fahrzeugherstellern nötig) oder Erwärmung des Filters über die Zündtemperatur in regelmäßigen Abständen abgebrannt und ausgestoßen.
Ein Ottopartikelfilter (kurz: "OPF") unterscheidet sich in erster Linie kaum von einem Dieselpartikelfilter (kurz: "DPF"). Es handelt sich um einen geschlossenen Partikelfilter, in dem eine hochporöse hitzebeständige Cordierit-Keramik eingesetzt wird. Die im Abgas enthaltenen Rußpartikel bleiben auf der rauen Keramikoberfläche haften.
Ottopartikelfilter brauchen im Gegensatz zu Dieselpartikelfiltern normalerweise keine aktive Regeneration während der Fahrt, da die Temperaturen im Filter durch die heißeren Abgase so hoch sind, dass der Ruß mit der vorhandenen Luft im Abgassystem verbrennt.
5. Mittelschalldämpfer (oder Vorschalldämpfer)
Der Vorschalldämpfer (kurz: "MSD") oder Mittelschalldämpfer (kurz: "MSD") befindet sich zwischen dem Katalysator und dem Endschalldämpfer.
Die Hauptfunktion von Vor- bzw. Mittelschalldämpfern ist die Absorption (Neutralisation) von hochfrequenten Schallwellen.
Ein Vor- oder Mittelschalldämpfer befindet sich je nach Motorausführung mittig an der Abgasanlage.
Vor- oder Mittelschalldämpfer absorbieren den Schall durch den Einsatz von Dämmmaterial.
Der Aufbau ähnelt einer großen Konservendose.
Das Abgasrohr geht gerade durch den Deckel der Tonne hindurch. Im Inneren ist das Rohr gelocht und ändert seinen Querschnitt. Der Raum zwischen Rohr und Außenwandung ist mit Stahlwolle, Basaltfasern oder, bei noch älteren Fahrzeugen, mit asbesthaltigen Fasern gefüllt. Durch das perforierte Rohr wird der Abgasstrom geweitet, verlangsamt und die Schwingungen werden abgeschwächt.
Bevor die Katalysatortechnik in Kraftfahrzeugen immer gängiger wurde, verbaute man an Stelle des Katalysators Mittel- oder Vorschalldämpfer.
Da die Katalysatoren und die Partikelfilter bereits einen Großteil des Schalls dämpfen, verzichtet man bei Dieselmotoren zunehmend auf die vorderen Schalldämpfer.
Bei unseren Aulitzky Exhaust Abgasanlagen verzichten wir auf den Mittel- oder Vorschalldämpfer.
Durch viele Tests und der dazugehörigen Erfahrung haben wir unsere Aulitzky Exhaust Abgasanlagen ohne MSD/VSD zugelassen bekommen. Und das sogar mit der originalen Steuerung.
6. Endschalldämpfer
Ein Endschalldämpfer (kurz: "ESD"), auch Endtopf oder Auspufftopf genannt, soll in erster Linie die beim Fahren entstehenden Abgase reinigen und dafür sorgen, dass diese so leise wie möglich aus der Abgasanlage entweichen.
Neben den Standardendschalldämpfern gibt es natürlich auch Sport-Endschalldämpfer, die zusätzlich zu einer ansprechenden Optik auch für einen sportlicheren Sound und mehr Leistung des Fahrzeugs sorgen.
Im Endschalldämpfer vereinen sich die Bauweisen von Vorschalldämpfer (Reflexionsschalldämpfer) und Mittelschalldämpfer (Absorptionsschalldämpfer), wobei dies nicht die Norm ist.
Ebenso werden Endschalldämpfer häufig in reiner Reflexions- bzw. Absorptionsbauweise produziert.
Absorptionsschalldämpfer werden sehr oft in Form von Sportschalldämpfern verwendet, die aufgrund ihres geringeren Staudrucks und günstigeren Strömungseigenschaften zu einem verbesserten Sound verhelfen und eine Leistungssteigerung bewirken können.
Seine äußere Form variiert zwischen den verschiedenen Fahrzeugen, um sich an deren Unterboden anzupassen.
Im Inneren ist der Reflexionsdämpfer in mehrere nach außen gedämmte Kammern unterteilt. Die Abgase werden so gezwungen, sich in mehrere unterschiedlich lange Teilströme aufzuspalten, wodurch sich die Schallwellen teilweise gegenseitig auslöschen (Interferenzeffekt durch phasenverschobene Überlagerung).
Das Ergebnis ist eine hohe Dämpfung bei einem geringen Gegendruck.
Entwickler von Abgasanlagen können somit durch genau definierte Querschnitte und Formen die Geräuschkulisse und die Motorleistung beeinflussen.
7. Endrohr/e
Das Endrohr sitzt am Ende der Abgasanlage und ist durch Aussparungen an der Heckstoßstange häufig der einzig sichtbare Teil dieser, ohne sich unter das Fahrzeug legen zu müssen. Durch das Endrohr werden die gefilterten Abgase ausgestoßen.
Mittlerweile gehen viele Fahrzeughersteller dazu über, Endrohrblenden an Fahrzeugen zu verbauen, obwohl die Abgasanlage an diesen Blenden gar nicht endet. Diese Blenden dienen ausschließlich der Optik. Daher geht der Bedarf nach Endrohren bei neueren Fahrzeugen immer mehr zurück
Beim Tuning wird das Endrohr oft optisch verändert (z. B. in Edelstahl, Carbon oder Titan), durch ein Endrohr mit größerem Durchmesser ersetzt und/oder durch ein Y-förmiges Endrohr ersetzt, um zumindest optisch zwei Endrohre auf einer Seite zu haben.
8. Rohrverlauf
Die Bauteile der Abgasanlage werden mit dem Abgasrohr verbunden.
An bestimmten Stellen zwischen den Bauteilen sind die Rohre ineinandergesteckt und werden mit einer Rohrschelle befestigt und abgedichtet.
Aus Kostengründen werden moderne Abgaslagen bei Neuwagen als Einzelteil verbaut. Das heißt, die Rohre zwischen den Bauteilen (Katalysator, Schalldämpfer) sind fest miteinander verschweißt. Zum Austausch einzelner Komponenten müssen die Rohre abgesägt werden. Die Ersatzteile werden anschließend mit Rohrschellen befestigt.
Abgasrohre werden bei Straßenfahrzeugen unter dem Fahrzeug bis hinter die Personenkabine verlegt, um ein Vordringen der Abgase zu den Insassen zu verhindern.
Bei größeren Motoren, wie Sechs-, Acht- oder Zwölfzylindern, sind die Abgasanlagen in der Regel von vorn bis hinten zweiflutig (mit zwei Rohren) ausgelegt.
Entweder sind Katalysatoren und Endschalldämpfer dann ebenfalls zweiflutig oder doppelt vorhanden.
Rohre und Schalldämpfer der Auspuffanlage werden elastisch mit Gummis am Unterboden befestigt, um Rissen in der Anlage und der Übertragung von Schwingungen auf die Karosserie entgegenzuwirken. Der Unterboden ist zum Schutz gegen Hitze im Bereich der Abgasanlage mit Zink- oder Aluminiumblechen verkleidet.
9. Sidepipes (Mercedes G-Klasse AMG)
Sidepipes nennt man Abgasanlagen, welche ihren Auslass an der Seite haben.
Sie sind generell erlaubt, aber genauso eintragungspflichtig wie aerodynamische Anbauten und man benötigt zwingend ein Materialgutachten.
Sidepipes dürfen nach hinten links bis zu einem Winkel von 45 Grad zur Fahrzeuglängsachse angebracht sein.
Sie müssen so angebracht sein, dass das Eindringen von Abgasen in das Fahrzeuginnere nicht möglich ist. Sie dürfen nicht über die seitliche Begrenzung des Fahrzeuges hinausragen.
