Während das Ansaugsystem sich aufgrund weitestgehend konstanter Medientemperatur noch problemlos rechnerisch an den abzustimmenden Motor auslegen lässt, gestaltet sich dies im Abgassystem deutlich schwieriger.

 

Die Strömungseigenschaften von Gasen sind nicht nur in Bezug auf den Strömungswiderstand stark von der Temperatur abhängig, auch die Schallgeschwindigkeit ändert sich dramatisch, die wiederum die Grundlage für jede Berechnung des Abgasstrangs in Bezug auf die Saugrohrauf- und entladung bzw. Rohrlänge liefert.

Der Hintergrund ist die pulsförmige Ausströmung der Abgassäule, deren Pulswellen mit Schallgeschwindigkeit an der Brandungsstelle (zumeist das offene Rohrende) reflektiert werden, und im Idealfall wieder am geschlossenen Auslassventil erneut reflektiert werden.

 

Die Temperaturen unter Teillast schwanken hier von 350° C bis zu 850° C unter Vollast und sogar bis an 1000° C bei aufgeladenen Motoren.

Um den maximalen thermodynamischen Nutzen aus der Abgasanlage zu generieren, ist sowohl der Rohrquerschnitt entscheidend, als auch die Rohrlängen, die Art der Zusammenführung, der Querschnitt der Zusammenführung sowie die Wärmeleitfähigkeit bzw. Wärmeisolation der Anlage. Weiterhin beeinflusst der Auslassschluss der Nockenwelle, die Größe des Auslasskanals, die Form und die gesamte Überschneidung der Nockenwelle sowie die Nenndrehzahl des Motors die Auslegung der Abgasanlage.

Letztendlich spielen noch die zulässigen Geräuschemissionswerte sowie der gewünschte Sound der Anlage ebenfalls eine Rolle.

 

Wir bieten Ihnen an Ihre Abgasanlage exakt an den Bedarf des Motors, sowie aller weiteren Rahmenbedingungen anzupassen bzw. auszulegen. Neben der Fertigung von Abgasanlagen gehört auch die Keramikbeschichtung zu unserem Angebot, die insbesondere bei Turbomotoren eine deutliche Erhöhung des thermodynamischen Wirkungsgrads erzeugt.

 

Als kleine Entscheidungshilfe für den zu wählenden Durchmesser der Rennkrümmer, können die nachfolgenden Hinweise dienen. Grundsätzlich erreicht der Ottomotor den besten Liefergrad, wenn die Abgasgeschwindigkeit bei Nenndrehzahl um die 130 m/s beträgt. Daraus ergibt sich bei normalen bis sportlichen Motoren, abhängig vom Hubraum, folgender Durchmesser:

 

Motoren von 2,0l bis 2,8l Hubraum: maximal 39 mm bis ca. 300 PS

Motoren von 3,0l bis 3,2l Hubraum: 39 mm bei Leistungen bis ca. 330 PS

Motoren von 3,0 bis 4,0 Hubraum: 41 mm bei Leistungen von ca. 330 PS bis 400 PS

Motoren über 3,5l Hubraum und über 400 PS: 44 mm

 

Sämtliche Messungen auf dem stationären Leistungsprüfstand haben ergeben, dass ein Durchmesser von 44 mm tatsächlich von kaum einem Motor benötigt wird. Eine Ausnahme können unter Umständen ganz bestimmte Motorkonfigurationen darstellen, die bspw. mit Anti Reverse Schwellen oder sehr moderaten Steuerzeiten ausgerüstet sind, bei denen die Abgassäulenschwingungen nur geringen Einfluss auf den Liefergrad haben.

Das ganze klingt nicht nur kompliziert, es ist auch kompliziert. Aber eine korrekte Auslegung spielt nicht nur eine Rolle bei Hochleistungsmotoren. Generell profitiert jeder Motor davon, ganz einfach durch Erhöhung des Wirkungsgrads.