Abgaskrümmer

Der Abgaskrümmer – Funktionsweise und Varianten

Der Abgaskrümmer ist Teil der Abgasanlage von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Er führt die von den Zylindern des Motors ausgestoßenen Abgase zusammen und leitet sie weiter in Richtung Auspuff. Seine namensgebende gekrümmte Form resultiert einerseits aus der Notwendigkeit, mehrere Eingänge in einem Ausgang zu vereinen sowie aus den sich durch Lage von Zylinderkopf und Auspuff ergebenden Bauzwängen; Details der Krümmung können aber der Optimierung des Abgasstromes dienen.

Abgaskrümmer im Motorraum
Bei Fahrzeugen mit verkleidetem Motorraum ist der Abgaskrümmer kaum noch zu erreichen

Der Abgaskrümmer muss durch seine Form verhindern, dass das von einem Zylinder ausgestoßene Abgas den Abgasausstoß aus dem nächsten Zylinder behindert. Optimal sind Strömungsverhältnisse, die durch einen zum richtigen Zeitpunkt entstehenden Unterdruck am Zylinder das Ausströmen der Abgase fördern. Auf diese Weise hat der Abgaskrümmer keinen geringen Einfluss auf Motorleistung und Drehmoment.

Was sind die wichtigsten Kennzahlen des Krümmers?

Parameter, die die Strömungsverhältnisse in einem Abgaskrümmer beeinflussen, sind die Oberflächenrauigkeit des Materials, der Rohrdurchmesser, die Rohrlänge, der genaue Verlauf der Krümmung (durch Reflektion der strömenden Abgase können sich sowohl hinderliche als auch förderliche Effekte ergeben) und die Reihenfolge, in der die Abgasrohre zusammengeführt werden.

Herkömmliche Krümmer werden in der Regel aus Gusseisen gegossen, das durch seine hohe Temperaturbeständigkeit für die thermischen Beanspruchungen durch das bis über 1000 Grad heiße Abgas besonders geeignet ist. Zum Tuning von Enduro- und Offroad-Motorrädern werden sogenannte Leistungskrümmer angeboten, die im niedrigen und mittleren Drehzahlbereich das Drehmoment des Motors erhöhen sollen. Leistungskrümmer bestehen aus Edelstahlblech (glatte Oberfläche!) und haben einen gegenüber dem Standardmodell für die jeweilige Maschine etwas vergrößerten Durchmesser, in einigen Fällen auch eine spezielle Form.

Das Pendant zum Leistungskrümmer ist für Automobile der Fächerkrümmer (ebenfalls aus Edelstahl), der durch seine aufwändig designte Form den Druckverlauf in den Abgasrohren im Sinne eines verbesserten Abgasausstoßes der Zylinder optimiert. Fächerkrümmer werden in Rennwagen, beim Tuning sowie bei hochklassigen Sportwagen auch ab Werk verbaut.

Der klassische Abgaskrümmer ist ein separates Bauteil, das unter Einsatz geeigneter Dichtungen einerseits mit dem Zylinderkopf des Motors und andererseits mit der folgenden Komponente der Abgasanlage (meist Hosenrohr, Katalysator oder Turbolader) verschraubt wird. Seit einigen Jahren scheint sich allerdings der integrierte Abgaskrümmer zum neuen Industriestandard zu entwickeln: So bauen Ford, Opel, Fiat, VW, BMW und Audi integrierte Abgasmotoren in ihre Dreizylinder-, aber auch in einige Vierzylindermotoren ein. Der fest in den Zylinderkopf integrierte Abgaskrümmer wird von der Kühlflüssigkeit mit gekühlt. Mit dieser Bauweise ist eine Reduzierung von Gewicht, Volumen und Komplexität von Motor und Abgasanlage verbunden.

Motoren mit integriertem Krümmer

Ein Motor mit integriertem Abgaskrümmer erreicht außerdem etwas schneller seine Betriebstemperatur, da die Wärme der Abgase das Kühlwasser aufheizt (muss aber andererseits mit einer leistungsfähigen Kühlanlage plus Lüfter vor Überhitzung geschützt werden). Als weiterer Vorteil wird kraftstoffeffizienteres Fahren im Volllastbetrieb genannt: Die Kühlung der Abgase erlaubt dann den Verzicht auf die sogenannte Katalysatorschutz-Anfettung (eine Anreicherung des Luft-Kraftstoffgemischs zur Reduzierung der Abgastemperatur).

Nachteilig ist natürlich, dass der integrierte Abgaskrümmer nicht mehr separat getauscht werden kann und ein defekter Krümmer gleich einen Austausch des gesamten Zylinderkopfes notwenig macht. Jedoch dürfte die Lebensdauer eines mit Kühlung betriebenen integrierten Krümmers wiederum gegenüber der eines herkömmlichen separaten Krümmers erhöht sein.

Abgastemperatur bei Verbrennungsmotoren

Eigenschaften des Abgaskrümmers spielen eine Rolle für den umweltfreundlichen Betrieb von Verbrennungsmotoren mit Katalysator. Bei separaten Krümmern gibt es Bemühungen, die Wärmekapazität des Krümmers zu reduzieren – etwa durch möglichst dünnwandige oder doppelwandige Krümmer. Diese Maßnahmen zielen darauf ab, dass der hinter dem Krümmer angebrachte Katalysator nach dem Motorstart schneller seine Betriebstemperatur erreicht. Potentiell könnte die Senkung der Abgastemperatur durch den wassergekühlten integrierten Abgaskrümmer in diesem Sinne ein Problem sein. In der Praxis wird dieser Effekt in der transienten Situation beim Kaltstart durch die Oberflächen- und Volumenverringerung der vor dem Katalysator gelegenen Abgasrohre weitgehend ausgeglichen.

Weiterführende Informationen:

Studien

https://link.springer.com/article/10.1007/BF03225480

http://pub.dega-akustik.de/DAGA_2012/data/articles/000124.pdf

Verschiedene Abgaskrümmer und Dichtungen und deren Leistungsblätter können hier angeschaut werden:

https://www.amazon.de/s/ref=nb_sb_noss_2?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&url=search-alias%3Daps&field-keywords=Abgaskr%C3%BCmmerdichtung

https://www.atp-autoteile.de/de/product/1124698-bestprice-abgaskr%C3%BCmmerdichtung

https://www.ebay.de/sch/i.html?_from=R40&_trksid=p2380057.m570.l1313.TR12.TRC2.A0.H0.Xabgaskr%C3%BCmmer.TRS0&_nkw=abgaskr%C3%BCmmer&_sacat=0

Bilder von Abgaskrümmern:

https://www.google.de/search?q=abgaskr%C3%BCmmer&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjTrLyS1cXWAhVEuBoKHXvZDF4Q_AUICigB&biw=1920&bih=900

Videos zum Thema Abgaskrümmer

In folgendem Video / auf dem Bild ist der Abgaskrümmer mit 1 bezeichnet: