Die Abgasanlage


Abgasableitung

Die Abgasanlage hat die Aufgabe, die bei der Verbrennung des Frischgemisches im Motor entstehenden Abgase mit geringem Strömungswiderstand abzuleiten und an einer bestimmten Stelle des Fahrzeuges geräuscharm austreten zu lassen. Lage und Richtung der Abgasanlagenmündung sind durch gesetzliche Regelungen bestimmt.


Aufbau einer Pkw-Abgasanlage

Eine Abgasanlage besteht aus der vorderen Abgasleitung mit Rohrzusammenführung, dem Vorschalldämpfer, dem vorderen Verbindungsrohr, dem mittleren Schalldämpfer, dem hinteren Zwischenrohr, dem Nachschalldämpfer und dem Endrohr.
Lage der Zusammenführung der Abgasleitungen nach Austritt aus dem Zylinderkopf sowie die Querschnitte der Abgasleitungen werden der Leistungscharakteristik entsprechend ausgelegt. Pkw mit größerem Hubvolumen sind oft mit Doppelrohrleitungen ausgestattet.
Zur Erzielung einer größeren Stabilität werden die einzelnen Komponenten oft miteinander verschweißt. Es werden auch Steck- und Flanschverbindungen verwendet. Die Schalldämpferanlage ist durch Aufhängungselemente mit der Unterbodengruppe des Fahrzeuges verbunden. Die Aufhängungspunkte müssen sorgfältig optimiert werden, sonst kann infolge mechanischer Schwingungen das Innengeräusch in der Fahrgastzelle steigen. Auch Mündungsgeräuschübertragungen durch Karosserieresonanzen sind möglich. Das Gesamtvolumen der Schalldämpfer entspricht bei heutigen Pkw dem 4- bis 10fachen Hubvolumen. Die Masse der gesamten Schalldämpfer-Anlage für Pkw beträgt je nach Hubvolumen und Schalldämpferart etwa 8 bis 40 kg. Die durch Ladungswechselvorgänge entstehende Abgasdruckpulsation in der Abgasrohrleitung wird durch geeigneten Aufbau der einzelnen Schalldämpfer gedämpft.
Unterschieden wird zwischen Reflexions- und Absorptionsdämpfern. Beide Bauprinzipien können auch zu einem Schalldämpfer kombiniert werden.


Schema einer Auspuffanlage (4-Takter).


Reflexionsschalldämpfer

Die Wirkung von Reflexionsschalldämpfern beruht sowohl auf Reflexion der Schallwellen zur Schallquelle als auch auf Vervielfachung von Schallpunkten (z.B. durch Loch- und Schlitztraufen), die eine Verbesserung durch Interferenz bewirken.
Die Dämpfung ist umso wirksamer, je zahlreicher die Reflexionsstellen sind. Im Prinzip besteht ein Reflexionsschalldämpfer aus Kammern, die durch Rohrleitungen miteinander verbunden sind. Reflexionsdämpfer haben besonders im tieffrequenten Bereich eine hohe Wirksamkeit. Bewährt haben sich hauptsächlich sogenannte Dreiwegedämpfer mit einer Vielzahl von Varianten. In der Regel sind 2 bis 7 akustische Glieder (z.B. Querschnittssprünge, Umlenkungen, Reihen- und Abzweigresonanten und eingebaute Zwischenrohre) vorhanden. Die Lage des Schalldämpfers in der Leitung bestimmt im wesentlichen die Güte der Dämpfung. Liegt der Reflexionsdämpfer am Ende der Leitung, ist die Länge des anschließenden Endrohres für die Gesamtdämpfung besonders wichtig. Da der Außenmantel direkt mit dem Abgas in Kontakt kommt, können sehr hohe Oberflächentemperaturen entstehen – insbesondere, weil Schalldämpfer zur Herabsetzung des Luftwiderstandes immer häufiger in die Unterbodengruppe integriert werden. Zur Verminderung der Wärmeabgabe an die Unterbodengruppe kann der Außenmantel doppelwandig und mit Isolationsschicht (z.B. aus Mineral- oder Keramikfasern) ausgeführt werden.


Absorptionsschalldämpfer

Absorptionsschalldämpfer bestehen im Prinzip aus einer perforierten Rohrleitung, durch die das Abgas geleitet wird und die von einer mit Schallschluckstoff ausgekleideten Kammer umgeben ist. Die Schallwellen dringen über die Rundloch-, Schlitzloch- oder Schlitzbrückenperforation des abgasführenden Innenrohrs in den Schallschluckstoff. Durch Reibung im Absorptionsstoff wird die Schallenergie in Wärme umgewandelt. Die Wirkung eines Absorptionsdämpfers hängt unter anderem von der Geometrie der Perforation, vom Schallabsorptionsgrad und von der Stopfdichte des verwendeten Schluckstoffes ab. Absorptionsschalldämpfer bewirken eine breitbandige Dämpfung und verursachen in der Regel einen geringeren Druckverlust als vergleichbare Reflexionsschalldämpfer. Der Schallschluckstoff muss gegen thermische und chemische Einwirkungen beständig sein, aber auch resistent gegen hochfrequente Abgasdruckpulsation und mechanische Vibration. Als Schallschluckstoff wird Mineral- bzw. Metallwolle oder eine Kombination von beiden eingesetzt. In der Regel wird Basaltwolle verwendet, gelegentlich in Kombination mit Edelstahlwolle. Bei Verwendung von Basaltwolle beträgt die Stopfdichte 100-200 g/l, je nach Aufgabe und Position des Schallschluckstoffes.


Schalldämpferprinzipien.


Akustische Abstimmungselemente

Zur akustischen Feinabstimmung des Mündungsgeräusches einer Schalldämpferanlage kann eine Vielzahl von Bauelementen verwendet werden.
Der Helmholz-Resonator, auch Abgaszweigfilter genannt, wird zur Dämpfung bestimmter Frequenzbereiche eingesetzt.
Lochtraufen sind im Prinzip perforierte Rohre, die teilweise oder ganz an einem Ende geschlossen sind. Durch die Perforation werden unterschiedliche Leitungslängen erzeugt. Die Perforation bildet außerdem eine Vielzahl von Kugelstrahlern. Durch Interferenzen zwischen den einzelnen Schallpunkten und Verwirbelungen der Abgase wird eine breitbandige Filterwirkung erzeugt.
Reflexionsblenden können z.B. als gelochter oder ungelochter Stauboden oder als Einfach- bzw. Doppelpfeifen ausgeführt sein.
Venturi-Düsen werden gegen tieffrequente Schallanteile eingesetzt.


Die Auspuffanlage des Wartburg 353.


Störungssuche

Ihr habt Probleme mit der Abgasanlage am 312er bzw. am 353er? Hilfe gibts hier.


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