Funktionsweise von Kfz-Abgassystemen

Die 1970er Version des Clean Air Act gab der EPA ihre umfassende Befugnis zur Regulierung der Automobilemissionen. John Foxx / Stockbyte / Getty Images

Ehrlich gesagt sind die Emissionen eines einzelnen Autos im Vergleich zu anderen Verschmutzungsquellen relativ niedrig. Aber wenn Hunderttausende von Menschen in einem Auto sitzen und eine Autobahn voll sind, sind die kumulativen Auswirkungen enorm. Denken Sie einen Moment darüber nach, was dieser Rauch ist, während Sie im Stau sitzen, den Rauch betrachten, der aus dem Auspuffrohr vor Ihnen kommt, und sich erheben, um sich dem Smog am Himmel anzuschließen. Es sieht vielleicht nicht nach viel aus, aber dieser Rauch hat einen langen Weg zurückgelegt, seit er kurz zuvor durch den Motor des Autos gedrückt wurde.

Die Sorge um die Auswirkungen unserer Automobile auf die Umwelt ist nichts Neues. Die 1970er Version des Clean Air Act gab der EPA ihre umfassende Befugnis zur Regulierung der Automobilemissionen. Mit fortschreitender Technologie drängte die EPA auf strengere Standards. Und während neue Autos viel sauberer sind als vor 40 Jahren, fahren die Menschen heutzutage viel häufiger und viel häufiger, was zu einer viel höheren Umweltverschmutzung beiträgt. Das Gesetz über saubere Luft wurde 1977 und 1990 erneut überarbeitet und erweitert.

Automobilhersteller und Zulieferer mussten mit diesen Veränderungen Schritt halten, und wie Sie sich vorstellen können, musste sich auch die Abgasanlage eines Autos erheblich weiterentwickeln.

Inhalt

1. Komponenten eines Auspuffs - Smokin 'Pipes
2. Andere Auspuffkomponenten - Header, Aufhänger und mehr
3. Die Ausfahrt
4. Halten Sie die Rohre sauber

Die Abgasanlage besteht hauptsächlich aus Rohren in verschiedenen Formen, die jeweils für die Verbindung miteinander ausgelegt sind und jeweils so geformt sind, dass sie einem bestimmten Teil der Unterseite des Fahrzeugs entsprechen. (Die Rohre werden häufig gebogen, um andere in der Nähe befindliche Komponenten des Fahrzeugs, wie z. B. die Achsen, zu umwickeln oder auf andere Weise aufzunehmen.) Jedes Rohr ist dafür verantwortlich, die Abgase nach hinten zu bewegen, aber viele der Segmente sind spezialisiert. Mit anderen Worten, von außen sieht das System einfach aus wie ein Bündel verbundener Rohrsegmente, die vom Motorraum zum hinteren Stoßfänger verlaufen, obwohl einige einen zusätzlichen Zweck erfüllen, wenn das Abgas durch dieses bestimmte Rohr fließt.

Zum Beispiel könnte das Y-Rohr (das einfach ein Y-förmiges Rohr ist) so installiert werden, dass das Ende mit zwei Öffnungsschrauben bis zu zwei entsprechenden Öffnungen im Auspuffkrümmer verschraubt wird, wodurch der Motorabfall kombiniert wird, um durch das System zu gelangen. Wenn ein Y-Rohr am hinteren Ende des Fahrzeugs installiert ist, kann es dazu beitragen, eine Doppelauspuffanlage mit einem Endrohr auf jeder Seite des Fahrzeugs zu schaffen (für einen oft nachgefragten sportlichen Look). Am Schalldämpfer oder Resonator können Zwischenrohre angebracht sein, die andere wichtige Systemkomponenten sind (wir werden auf der nächsten Seite darauf eingehen). Ausgleichsrohre, die in Doppelauspuffanlagen zu finden sind, helfen dabei, die unter der Fahrer- und Beifahrerseite des Fahrzeugs verlaufenden Auspuffimpulse auszugleichen. Luftspaltrohre sind spezialisierte verschachtelte Rohre, die als Hitzeschild und Isolator dienen, indem sie eine zusätzliche Schicht für den Luftstrom bereitstellen. Und das Endrohr, das normalerweise unter der hinteren Stoßstange hervorschaut, hat normalerweise eine größere Öffnung und besteht möglicherweise aus stärker aussehendem Metall, um den Anschein eines Leistungsauspuffs zu erwecken, der ein gemeinsames Merkmal von High-End-Autos ist.

Obwohl es ineffizient erscheinen mag, eine Tonne Rohre anstelle von nur einem zu haben, erfüllen all diese Segmente einen Zweck. Zum einen ist das Biegen von Rohren harte Arbeit und es ist einfacher, kleine abgewinkelte Segmente mit geraden Rohren zu verbinden, als ein langes, teures und schweres Rohr so ​​zu formen, dass es zu jeder Kontur eines Autos passt. Außerdem nutzen sich die Komponenten der Abgasanlage in regelmäßigen Abständen ab (natürlich abhängig vom Hersteller, seinen Materialien, Fahrbedingungen und Umweltfaktoren). Es ist einfacher und kostengünstiger, ein verrostetes Rohrsegment, einen angeschlagenen Schalldämpfer oder einen abgenutzten Katalysator auszutauschen, als ein ganz neues System zu installieren.

Sie fragen sich vielleicht, wie all diese Rohre zusammenpassen. Nun, einige Enden überlappen sich, während andere Ende-zu-Ende gepaart sind. aber nicht ohne ein bisschen hilfe.

Der Schalldämpfer ist ein weiterer wichtiger Bestandteil der Abgasanlage Ihres Autos. Matthias Tunger / Die Bilddatenbank / Getty Images

Wir haben zuerst die verschiedenen Rohre besprochen, weil sie die sichtbarsten und am weitesten verbreiteten Komponenten der Abgasanlage sind und weil sie überall sind. Aber die Abgasanlage beginnt wirklich am Auspuffkrümmer (auch als Auspuffkrümmer bekannt). Der Header sieht aus wie eine Reihe benachbarter Rohre, die zusammengeklebt sind (obwohl er häufig aus hochfestem Metallguss besteht). Es sammelt das Abgas direkt vom Motor und ist so konstruiert, dass jede Öffnung mit einer der Auslassöffnungen des Motors zusammenpasst. Die Flansche bilden eine dichte Abdichtung, um das Entweichen des Abgases zu verhindern. Von hier aus beginnt der Auspuff durch die verschiedenen Rohre und andere Komponenten zu fließen.

Die zwischen den einzelnen Rohren angebrachten Dichtungen spielen eine sehr wichtige Rolle. Es ist schwierig, wenn nicht unmöglich, eine makellose Metall-Metall-Dichtung zu bilden. Daher sind zwischen jeder Verbindung Dichtungen angeordnet, um zu verhindern, dass die giftigen Gase vorzeitig entweichen. Sie bestehen aus Fasern oder anderen hochbelastbaren, hitzebeständigen Materialien, die gerade so flexibel sind, dass sie leicht zusammengedrückt werden können, wenn die Rohre fest zusammengeklemmt werden. Dies hilft, eine dichte Abdichtung zu bilden.

Der Schalldämpfer ist ein weiterer wichtiger Bestandteil der Abgasanlage. Es sieht aus wie eine große runde oder ovale Kammer (normalerweise, aber nicht immer, in der Nähe der Rückseite des Autos). Diese Kammer hat jedoch ein sehr komplexes Design - sie ist dafür verantwortlich, den größten Teil des Motorgeräusches zu dämpfen, obwohl der Auspuff weiterhin reibungslos fließen muss. Eine Reihe von Kammern und Rohren, die mit Stein, Wolle oder synthetischen Fasern gefüllt sind, absorbieren und steuern den Lärm. Und das ist noch nicht alles - der Schalldämpfer muss einigermaßen beständig gegen Beschädigung, Korrosion und Wärmespeicherung sein. Der Resonator ist eine sekundäre oder Ersatz-Schalldämpfungskomponente, die zur Erweiterung des Schalldämpfers verwendet wird, oder in Fällen, in denen der Platz knapp ist, kann er sogar anstelle eines Schalldämpfers verwendet werden.

Katalysatoren, die in den 1970er Jahren üblich wurden, sind das primäre und effizienteste Mittel zur Reduzierung des Giftstoffgehalts in den Abgasen eines Autos. Die Innereien eines Katalysators (oder "Katze") sind mit Metallen beschichtet. Verschiedene Arten von Katalysatoren verwenden unterschiedliche Kombinationen von Platin, Palladium und Rhodium. Bevor das Abgas die Katze erreicht, enthält es eine starke, supertoxische Kombination aus Kohlenmonoxid, Stickoxid und Kohlenwasserstoffen. (Wenn Sie Ihr Auto für den Emissionstest nehmen, werden diese chemischen Werte getestet.) Wenn diese Gifte mit den Metallen im Inneren der Katze in Kontakt kommen, findet eine chemische Reaktion statt, die die Abgase weniger schädlich macht . Während der Auspuff durch die Katze fließt, sollte der Chemikaliengehalt so weit reduziert werden, dass die gesetzlichen Vorschriften eingehalten werden.

Wir haben bereits über Dichtungen gesprochen, aber die Abgasanlage erfordert andere grundlegende Hardware-Teile. Flansche dienen im Allgemeinen dem gleichen Zweck wie Dichtungen, bestehen jedoch aus Metall (und werden manchmal direkt am Rohrende geformt). Verschiedene Klemmen und Halterungen montieren die Auspuffteile zusammen und halten sie am Fahrzeug. Auspuffaufhänger hängen die Rohre buchstäblich am Unterboden des Fahrzeugs auf, mit ausreichender Kraft, um sie an Ort und Stelle zu halten, aber auch mit ausreichender Flexibilität, um Bewegungen durch Fahren standzuhalten. Und zu guter Letzt sind es die Hitzeschilder: Metallplatten (manchmal isoliert), die als zusätzliche Barriere verwendet werden, wenn sich heiße Abgasteile besonders nahe an einem anderen Teil des Autos oder direkt unter dem Fahrgastraum befinden.

Wenn ein Motor perfekt lief, verbrannte er seinen gesamten verfügbaren Kraftstoff, während er seine Zyklen durchlief, und wandelte alle verschmutzten Teile in eine Stromquelle um. Reste existieren jedoch als Schadstoffe, weil ein Motor einfach nicht perfekt laufen kann - es gibt viel zu viele Variablen. Eine gewisse Menge Kraftstoff bleibt immer unverbrannt oder wird teilweise verbrannt, und diese Reste müssen schnell in Form von Abgasen aus dem Fahrzeug verarbeitet werden, um Platz für den nächsten Zyklus der Motorverbrennung zu schaffen.

Wie bereits erwähnt, verlässt der Auspuff zuerst den Motor und gelangt über den Auspuffkrümmer in das System. Von dort wandert es durch miteinander verbundene Rohre durch das System, bis es durch das Auspuffrohr in der Nähe der hinteren Stoßstange austritt. Die Rohre selbst helfen tatsächlich dabei, den Auspuff zu kühlen, aber sie sind meistens eine Möglichkeit für den Auspuff, zum Katalysator und Schalldämpfer (und durch diesen) zu gelangen.

Die Katze muss so nah wie möglich am Motor sein, da sie erst bei Betriebstemperatur voll funktionsfähig ist. In vielen Fällen platziert der Hersteller die Katze kurz nach dem Verteiler, sodass die Wärme des Motors die Katze erwärmt und schnell auf Temperatur bringt.

Nachdem die Gase die Katze passiert haben, die bis zu 90 Prozent der Giftstoffe des Abgases verbrennt und entfernt, besteht die nächste Priorität darin, das Motorgeräusch zu filtern [Quelle: Allen]. Der Schalldämpfer und der Resonator befinden sich normalerweise direkt hinter der Katze. Es gibt viele Variationen dieser Kombination - einige beruhigen den Auspuff so weit wie möglich, während andere speziell auf aggressive Töne abgestimmt sind. Von dort bewegt sich der Auspuff durch den Rest der Rohre, bis er das Auto verlässt.

Bei all den herumwirbelnden Chemikalien ist es eine ziemliche Leistung, dass die Abgasanlage tatsächlich so gut funktioniert wie sie. Eine gut gewartete Abgasanlage sollte zwei bis drei Jahre halten, aber die Rohre werden innen und außen beschädigt. Äußerlich sind sie anfällig für Straßenzustände wie Schmutz und Umweltfaktoren wie Schnee, Eis und Streusalz.

Eine wesentlichere Ursache für die Verschlechterung des Abgassystems liegt jedoch im Inneren und kann erst gesehen werden, wenn die Rohre durch Rost korrodiert sind. Wir wissen, dass beim Verbrennen des Kraftstoffs durch den Motor Nebenprodukte dieses Prozesses übrig bleiben - deshalb wird die Abgasanlage benötigt. Eines dieser Nebenprodukte ist saure Feuchtigkeit und es ist wirklich schädlich für Metall. Leider gibt es wirklich keine Möglichkeit, die Innenseiten der Rohre sauber zu halten.

Wenn ein Auspuffrohr verrottet oder sich eine Verbindung löst, tritt ein Auspuffleck auf. Ein Leck ist fast immer sofort mit einem lauten, unangenehmen Geräusch und möglicherweise Fahrproblemen wie einer zeitweiligen Leistungsschwankung erkennbar. Aber ob Sie es glauben oder nicht, das sind nicht die wirklichen Probleme. Es wird etwas schwerwiegender, wenn das Leck vor dem Katalysator auftritt, was bedeutet, dass das Abgas nicht richtig verarbeitet wird und all diese heißen Chemikalien überall in die Atmosphäre gelangen. Es ist immer eine gute Idee, Leckagen so schnell wie möglich zu beheben, um zu vermeiden, dass Sie, Ihre Passagiere und Ihre Umgebung ungefilterten Abgasen ausgesetzt werden.

Diese Chrom-Auspuffblenden täuschen niemanden wirklich. Tomasz Pietryszek / Fotodisc / Getty Images

Dieselmotoren, die häufig für unverhältnismäßig hohe toxische Emissionen verantwortlich gemacht werden, können ihren Ruf durch neue und verbesserte Abgasfilter, die behaupten, die Emissionen um etwa 25 Prozent zu senken, mit dem zusätzlichen Vorteil einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs etwas retten. Mehrere Automobilhersteller, die seit langem Dieselmodelle anbieten, haben ähnliche Systeme eingeführt, die Hochleistungskatalysatoren mit Dieselpartikelfiltern kombinieren. Die BlueMotion-Turbodiesel-Reihe von Volkswagen (hauptsächlich in Europa und Südamerika erhältlich) und die BlueTec-Dieselmotoren von Mercedes sind zwei solche Beispiele. In vielen Fällen verwenden diese OEM-Komponenten und Automodelle Gewichtsreduzierung und andere Rationalisierungstechniken, um die Gesamteffizienz zu verbessern.

Eine verbesserte Abgaseffizienz ist entscheidend, um das Beste aus Ihrem Auto herauszuholen, und es gibt sogar Möglichkeiten, ein älteres Auto zu verbessern (vorausgesetzt, es befindet sich in einem allgemein guten Zustand - eine Leistungsauspuffanlage wirkt bei einem Total Jalopy keine Wunder). Ein Mechaniker kann normalerweise identische Originalersatzteile bestellen, aber es gibt auch Alternativen von Lieferanten von Aftermarket-Leistungsteilen, die dem Auto häufig ein neues Gesicht geben (zumindest so viel, wie der Unterboden des Autos ohnehin aufgefrischt werden kann). Leistungsabgassysteme bieten mehrere häufig erwähnte Vorteile. Aftermarket-Hersteller sind sich bewusst, dass das Hörerlebnis für eine angenehme Fahrt von entscheidender Bedeutung ist, und sie lassen die Fahrer in der Nähe wissen, dass auch ein wenig mehr Geld für das Auto ausgegeben wurde. Die meisten Hersteller bieten eine Vielzahl von Systemen an, deren Klang von einer subtilen Kehligkeit bis zu einem umfassenden Dröhnen reicht. Ein guter Aftermarket-Leistungsauspuff kann die Gasannahme verbessern (wie schnell und reibungslos das Auto auf den auf das Gaspedal ausgeübten Druck reagiert) und die Leistung steigern. Einige Systeme können sogar den Kraftstoffverbrauch verbessern. Leistungsauspuffanlagen können diesen Leistungsschub liefern, da sie weniger restriktiv sind als Serienauspuffanlagen. Wenn der Motor mehr Luft herausdrücken kann (was auch bedeutet, dass er mehr Luft aufnehmen kann), hilft dies dem Motor, mehr Leistung zu erzeugen. Aber im Gegensatz zu Ihrer Meinung ist ein völlig frei fließendes System kontraproduktiv. Aftermarket-Auspuffanlagen sind so konstruiert, dass sie genau den richtigen Gegendruck liefern, damit der Motor nicht mit einer Leistung unter dem Spitzenwert läuft. Aus diesem Grund ist es wichtig, eines auszuwählen, das für Ihr spezifisches Fahrzeug entwickelt und optimiert wurde. Und bevor Sie Ihre Auspuffrohre herausreißen, stellen Sie sicher, dass das gewünschte System für den Straßenverkehr zugelassen ist und Ihr Auto den Emissionstest nicht besteht.

Verstehen Sie auch, dass eine echte Leistungsabgasanlage keine überwältigenden Vorteile für eine triviale Investition bieten kann. Hüten Sie sich vor billigen Produkten wie aufsteckbaren oder aufschraubbaren "Performance" -Auspuffsystemkomponenten oder Auspuffspitzen, die behaupten, das Aussehen eines Full Performance-Systems zu haben. Sie verbessern das Fahrverhalten des Autos nicht und können es sogar durch zusätzliches Gewicht und Windwiderstand behindern. Und außerdem täuschen diese knalligen Tipps wirklich niemanden.

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Quellen

• Abuelsamid, Sam. "Nutzlose Auto-Performance-Add-Ons." Beliebte Mechanik. (29. Januar 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/how-to/products/performance-sapping-aftermarket-add-ons
• Allen, Mike. "So installieren Sie eine Cat-Back-Abgasanlage." Beliebte Mechanik. 18. Dezember 2009. (29. Januar 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/how-to/maintenance/4270747
• Dow Automotive Systems. "Automobil - Reduzierung der Abgasemissionen." (29. Januar 2012) http://www.dowautomotive.com/capabilities/industry/automotive/reducing.htm
• Flowmaster. "Leistungsabgasanlagen." 2011. (29. Januar 2012) http://www.flowmastermufflers.com/index.php?cat=2
• US-Umweltschutzbehörde Office of Mobile Sources. "Automobilemissionen - Ein Überblick." August 1994. (29. Januar 2012) http://www.epa.gov/otaq/consumer/05-autos.pdf
• Walker Auspuff. "Walker Auspuff 101." (29. Januar 2012) http://www.walkerexhaust.com/support/exhaust101/componentsAndDesign.asp