Abgasanlage

Eine Abgasanlage sammelt die heißen, unter Druck stehenden Gase, die bei der Verbrennung in den Motorzylindern entstehen, reinigt sie von schädlichen Stoffen, reduziert den Lärm und leitet sie sicher in die Atmosphäre. Der Prozess beginnt, sobald ein Auslassventil in jedem Zylinder öffnet; die Gase fließen in einen Krümmer, der die Ausgänge aller Zylinder zusammenführt, und passieren dann weitere Komponenten, bevor sie austreten. Ohne Abgasanlage kann ein Motor nicht funktionieren: Der Gegendruck aus dem Auslasshub ist notwendig für die Ventilsteuerung und die Spülung, und unkontrollierter Lärm sowie Emissionen würden den Betrieb des Fahrzeugs illegal machen.

Der Katalysator ist die entscheidende Vorrichtung zur Emissionsminderung in der Anlage. Er enthält Edelmetalle, meist Platin, Palladium und Rhodium, die auf einem keramischen Wabensubstrat aufgebracht sind. Wenn Abgase hindurchfließen, oxidieren chemische Reaktionen Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser, und bauen Stickoxide in Stickstoff und Sauerstoff ab. Dies geschieht ohne Verbrennung, angetrieben allein durch die Oberflächenchemie des Katalysators. Die Umwandlungsleistung ist am höchsten, wenn der Motor nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraft-Verhältnis läuft; deshalb nutzen moderne Motoren Lambdasonden, um die Mischung kontinuierlich anzupassen. Ein defekter Katalysator kann nicht repariert werden; er muss ausgetauscht werden, und der Diebstahl von Katalysatoren ist ein großes Problem wegen des Metallgehalts und der Schwierigkeit, das Eigentum nachzuweisen.

Der Schalldämpfer dämpft Abgaslärm durch eine Kombination aus Expansionskammern, perforierten Rohren und schallabsorbierendem Material wie Stahlwolle oder Fiberglas. Motorabgaslärm ist breitbandig, erreicht aber bei typischen Benzinmotoren um die 100-150 Hz sein Maximum; die Kammern des Schalldämpfers sind darauf abgestimmt, in diesem Bereich destruktive Interferenz zu erzeugen. Schlecht konstruierte Schalldämpfer erzeugen zu viel Gegendruck, was die Motorleistung mindert; gute Ausführungen erreichen eine Lärmminderung von 20-35 Dezibel, während der Druckabfall unter 10 cm Wassersäule bei Volllast bleibt. Manche Sportausputze verwenden statt eines traditionellen Schalldämpfers ein Rückstrom- oder Turbulenzabsorptionsdesign.

Varianten und Ausfallarten

Abgasanlagen unterscheiden sich je nach Motortyp. Dieselmotoren produzieren mehr Ruß und Stickoxide als Benzinmotoren, daher ist ihre Abgasnachbehandlung aufwendiger: Dieselpartikelfilter fangen Asche auf, und selektive katalytische Reduktion setzt eingespritzte Harnstofflösung ein, um Stickoxide weiter zu senken. Aufgeladene Motoren mit Turbo oder Kompressor nutzen oft eine Turbo-Back-Ausputzanlage mit der Turbine direkt im Abgasstrom. Krümmer bei Hochleistungsmotoren können keramikbeschichtet sein, um die Motorraum-Wärmeleistung zu senken und Leistungsverluste durch Wärmeleitung ins Kühlmittel zu minimieren.

Häufige Ausfälle der Abgasanlage sind Korrosion, besonders bei Fahrzeugen, die auf salzgestreuten Straßen fahren; Wärmrisse in Krümmern durch Wärmewechselbeanspruchung; Dellen und Perforationen des Schalldämpfers durch Straßenschmutz; und Lambdasondendefekt, der das Motorsteuergerät daran hindert, die richtige Kraftstoffmischung einzustellen. Lecks an Dichtungsnähten verursachen Brummgeräusche und ermöglichen Emissionsumgehung. Katalysatorvergiftung kann auftreten, wenn Silikonkitт in die Brennkammer gelangt und den Katalysator beschichtet, was den Gasstrom blockiert. In einigen Regionen ist die Entfernung oder Deaktivierung von Katalysatoren verboten, obwohl dies einfache Mechanikarbeit ist; die Einhaltung wird durch Emissionsprüfungen überprüft.