Abgasgegendruck

Aus 3000GT
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Abgasgegendruck

Der Abgasgegendruck ist vereinfacht gesagt der Widerstand, gegen den der Motor die Abgase aus den Zylindern drücken muss. Er entsteht in der Abgasanlage, soll so gering wie möglich sein, ist aber in der Realität nicht auf "Null" zu bringen.

Aufgaben der Abgasanlage

Die Abgasanlage soll die Abgase vom Motor wegführen (damit frische saubere Luft für die Verbrennung angesaugt werden kann), die Geräuschentwicklung reduzieren (sonst hält kein Mensch lange am Steuer durch) und die Giftstoffe in den Abgasen reduzieren (gesetzlich vorgeschrieben).

Komponenten der Abgasanlage im 3000GT

  1. Krümmer: Direkt am Zylinderkopf angebracht. Ausführung als Block- oder Fächerkrümmer, engl. "Manifold" bzw. "Header".
  2. Abgas-Turbolader, Turbinen: Der Antrieb für den Verdichter, der die Ansaugluft komprimiert.
  3. Vor-Katalysatoren: Entgiftung der Abgase bei kaltem Motor, solange der Haupt-Katalysator noch nicht voll wirksam ist.
  4. Downpipe: Zusammenführung des vorderen und hinteren Abgasstranges nach den Vor-Katalysatoren.
  5. Hauptkatalysator: Entgiftung der Abgase, arbeitet ab einer bestimmten Betriebstemperatur, benötigt Rest-Sauerstoff im Abgas (deswegen die Lambda-Regelung).
  6. Vorschalldämpfer zur Geräuschreduzierung.
  7. Rohre.
  8. Endschalldämpfer Nr. 1 (Fahrerseite)
  9. Quer-Rohr aus dem ESD#1 zum 2. Endschalldämpfer auf der Beifahrerseite.
  10. Endrohre.

Kritik der Original-Abgasanlage

Der vordere Krümmer ist strömungstechnisch ungünstig, da die Stutzen vom Zylinderkopf stumpf in das Sammelrohr münden. Der hintere Krümmer ist brauchbar.

Die Turbolader selbst sind an anderer Stelle zu diskutieren; für die Funktion der Abgasanlage ist wichtig, dass die Turbinen bereits die Energie der Abgase und damit auch die Geräuschentwicklung reduzieren, sodass in der Folge die Verluste durch exzessive Schalldämpfung entfallen können.

Die Vor-Katalysatoren sind Widerstände im Gasfluß, und das direkt hinter den Turbinen - nicht vorteilhaft für die Dynamik der Lader.

Die Serien-Downpipe ist einfach ein rechtwinkliger "Zusammenstoß" von 2 Rohren, das ist besonders strömungsungünstig.

Der 2. Endschalldämpfer auf der Beifahrerseite ist praktisch nutzlos.

Zum Abgas-Gegendruck

Generell gilt bei eine Turbomotor, dass der Abgasgegendruck so klein wie möglich sein soll, um dem Motor das Ausstoßen der Abgase zu erleichtern, damit der Energie-Verlust beim 4. Takt minimal bleibt. Jeder Widerstand im Abgasstrang vergrößert den Abgas-Gegendruck aber. Es ist übrigens ein Gerücht, dass jeder Motor "etwas Gegendruck" benötigt. Selbst bei Saugmotoren ist zwar Unterstützung des Abgasstroms durch Resonanz erwünscht und möglich, aber eben kein Gegendruck!

Ausserdem (nicht so offensichtlich) wird der Abgas-Gegendruck erhöht, wenn die Abgase sich auf dem Weg ins Freie zu sehr abkühlen. Das liegt daran, dass das Gas umso dichter (schwerer) wird, je mehr es abkühlt, und damit muss der Motor mehr Energie aufwenden, um das kalte dichte Gas hinten hinauszuschieben.

Eine solche Abkühlung der Abgase entsteht zum Beispiel, wenn der Rohrdurchmesser der Abgasanlage zu groß gewählt wird, merke also: Weniger ist hier mehr.

Maßnahmen zur Optimierung der Abgasanlage

Allgemein

  1. Ersatz der Original-Krümmer durch strömungsoptimierte Fächerkrümmer, z.B. von DN Performance. Der hintere Krümmer kann ggf. original bleiben.
  2. Einwickeln der Fächerkrümmer mit Hitzeschutzband (Spezial-Band für Krümmer nehmen), um die Energie im Abgas zu halten und die Aufheizung des Motorraums zu vermeiden.

Ab hier bestehen zwei Möglichkeiten: Beibehalten der 1-flutigen Anlage oder Ersatz durch eine 2-fluitge Anlage.

Variante 1: Einflutig

  1. Entfernen der Vor-Katalysatoren. Die führt mindestens dazu, dass die Turbolader schneller hochdrehen (Reduzierung des "Turbolochs"), aber auch vor allem mit Fächerkrümmern zur Reduzierung des Gegendrucks. Man kann die Vor-Kats entweder leermachen oder durch Leerrohre ersetzen; dabei nicht den Querschnitt verkleinern und keine Knicke einbauen.
  2. Ersetzen der OEM-Downpipe durch eine strömungsgünstige Version z.B. von 3SX.
  3. Abgas-Rohrdurchmesser auf max. 3,5 Zoll erhöhen, das reicht bis 400PS. Darüber sollte man sowieso die zweiflutige Variante wählen.
  4. Sportkatalysator verwenden.
  5. Hinter dem Katalysator alles neu: 1 Rohr mit optionaler Gabelung und 2 Endschalldämpfern, alternativ ohne Gabelung und ein ESD (spart Gewicht).
  6. Optional einen oder zwei Vorschalldämpfer (Reflexions-Technik) einbauen, um den Geräuschpegel individuell einzustellen.

Variante 2: Zweiflutig

Zweiflutige Anlagen verlaufen meist direkt vom Ausgangsflansch der Turboslader (also ohne Vorkats) über zwei Sportkatalysatoren und optionale Vorschalldämpfer zu zwei separaten Endschalldämpfern. Auch hier ist zu beachten, dass der Rohrdurchmesser nicht zu groß, aber auch nicht zu klein gewählt wird.

Einflutig oder zweiflutig?

Die einflutige Abgasanlage ist etwas leichter und üblicherweise preiswerter, da nur ein Katalysator benötigt wird. Es gibt sie im Handel fertig zu erwerben, allerdings immer ohne ABS oder allgemeines Gutachten.

Die Sonderform der einflutigen Anlage mit nur einem einseitigen Endschalldämpfer ist noch einmal leichter und preiswerter, insbesondere wenn es um Edelstahl und Individual-Anfertigung geht. Im Handel gibt es aber keine solchen Anlagen fertig zu kaufen, und die Optik am Heck mit nur einem (Doppel-) Endrohr ist Geschmackssache.

Zweiflutige Anlagen sind im Handel auch nicht fertig verfügbar, mit einer Ausnahme: Das Ottec-GT Tuningpaket von Frank Ottmers (OTTEC performance) kommt mit einer FOX Abgasanlage mit Gutachten, das allerdings nur für das ganze Paket gilt.

Die Nachteile der zweiflutigen Anlagen liegen im Platzbedarf (2 Kats und Rohre nebeneinander), dem höheren Gewicht und ggf. den höheren Kosten.

Bezüglich der Leistung hat eine zweiflutige Anlage vermutlich die Nase vorn, aber es gibt dazu keine Vergleichsuntersuchungen, die alle anderen Einflüsse ausschliessen, nur vage Behauptungen von Tunern, die ihre Produkte verkaufen wollen. Ein Rohr+Kat hat z.B. mit Sicherheit weniger Wärmeverlust als 2 Rohre mit 2 Kats, d.h. die Abgase kühlen sich stärker ab, bevor sie das System ind Freie verlassen, siehe oben.

TÜV, DEKRA und Konsorten

Die Zulassung einer geänderten Abgasanlage ist am einfachsten über den Anbieter (Tuner, Importeur) zu erreichen. Insofern empfiehlt sich der Kauf eines Paketes mit entsprechendem Gutachten wie z.B. von OTTEC performance (Frank Ottmers, Langelsheim).