Die Ansaugrohre und Krümmer
Speziell für den Käfer gibt es mittlerweile eine ganze Menge an Auspuff-Systemen, die für den allgemeinen Gebrauch konzipiert wurden. Aber was ist nun mit all den Fahrzeugen mit besonderen Bedürfnissen?
Damit diese nicht zu kurz kommen, muss selbst Hand angelegt werden. Für den Eigenbau des Auspuff-Systems gibt es einige wichtige Aspekte zu beachten. Bevor Du ans Werk gehen kannst, müssen grundsätzliche Dinge bekannt sein. Zum Beispiel:
Was passiert im Krümmer?
Das Auslassventil öffnet und ein akustischer Puls (positives Pulssignal) wird erzeugt und rast mit Schallgeschwindigkeit das Krümmerrohr hinunter. Die Schallwelle erreicht dann das Ende vom Rohr und geht in die Atmosphäre. Hierdurch wird eine negative Schallwelle erzeugt und das Pulssignal wandelt von + zu -. Es rast zurück mit Schallgeschwindigkeit das Krümmerrohr wieder hoch und wenn alles richtig abgestimmt ist (d.h.: Rohrlänge, Drehzahl, Überschneidung und Überschneidungszeit der Nockenwelle) erreicht diese Welle den Brennraum kurz bevor das Auslassventil schließt. Dadurch werden die letzten Abgase aus dem Brennraum gesaugt. Diese negative Welle wandert aber weiter durch den Brennraum durch und das Einlassventil dem abgestimmten Ansaugrohr hoch und hilft, das schwerfällige Benzin/Luft Gemisch in den Brennraum zu bewegen. Dies funktioniert, indem die Schallwelle noch einmal sein Signal ändert und dabei das Ansaugrohr hinunter rast und das Gemisch vor sich herschiebt. Dies hat denselben Effekt wie ein Ladedruck von ca. 0.13 bis 0.2 Bar!
Der Nachteil dieser Geschichte ist, es hilft eigentlich nur Motoren, die hoch drehen. z.B. in der Formel 1 die sind sogar darauf angewiesen, sonst könnten die nicht diese hohe Drehzahlen erreichen.
Aber diese Schallwellen können auch Motoren, die nicht so hoch drehen, ausnutzen durch einen Plenum oder Helmholzresonator. Ein bestimmtes Volumen sorgt dafür, dass bestimmte Frequenzen erzeugt werden und dadurch diese Schallwellen dort im Drehzahlband einsetzten wo sie benötigt/gewünscht werden. Dadurch kann man einen flacheren, breiteren Drehmomentverlauf erzeugen. Die Motorräder wie GSXR und Co. machen es eindrucksvoll vor.
Was ist ein Plenum?
Ein Plenum ist eine Kammer wo alle Ansaugrohre zusammen treffen oder 2 kleinere wo sich die hälfte der Anzahl der Ansaugrohre zusammentreffen ( siehe Ferrari V8 ).
Wenn Gase mit hoher Geschwindigkeit durch die Drosselklappe oder Vergaser fließen werden sie im Plenum gebremst. Dies erzeugt einen höheren Druck. Höherer Druck heißt, dass die Luft dichter wird und somit auch mehr Leistung bringt. Je höher die Drehzahl umso größer soll der Plenum sein. Aber je größer der Plenum umso träger ist das Ansprechverhalten. Das wiederum beeinträchtigt die Leistung im unteren Drehzahlbereich. Der Plenum gleicht Impulse und Gasgeschwindigkeitsunterschiede aus, die vom Ansaug-Takt verursacht werden und Druckimpulse bei Bi-Turbomotoren (Ladedruck und Gasgeschwindigkeit der beiden Turbos bei Bi-Turbomotoren ist nicht zeitgleich) aus. Es dient auch als Helmholzresonator in einem bestimmten Drehzahlbereich, wenn man es gezielt dafür berechnet.
Welche Rolle spielen diee Ansaugrohre:
Sie stellen die Verbindung zwischen Zylinderkopf und Plenum her. Sie müssen genug Luft fördern bei maximaler Drehzahl, um das Leistungspotential des Motors zu unterstützen. Das heißt, wenn dein Motor die Möglichkeit hat 200 PS zu produzieren müssen die Ansaugrohre die nötige Luftmenge dafür fördern. Die Länge und der Querschnitt sind von großer Bedeutung. Der Einlasskanallänge und der Querschnitt vom Zylinderkopf muss dabei mitberechnet werden!
Berechnung:
Das Volumen des Plenum optimiert für hohe Drehzahlen sollte zwischen 1.2 bis 1.5 Mal der Hubraum sein: z.B.: 2.0 Liter x 1.5 = 3.0 Liter Volumen
Für einen guten mittleren Drehzahlbereich (bis ca. 6700 U/min) sollte das Volumen 0.9 bis 1.2 Mal der Hubraum sein. Am besten ist eigentlich der gleiche Hubraum wie der Motor: 2.0 Liter Motor = 2 Liter Plenum-Volumen.
Für Motoren, die im niedrigen bis hohen Drehzahlbereich optimiert werden sollen (bis 5000 U/min) gilt: 0.7 bis 0.9. Manchmal sogar bis 0.5 Mal Hubraum.
Für die meisten Motoren langt ein Plenum-Volumen das gleich groß ist wie der Motorhubraum. Wenn du 8000und mehr drehst, dann so um die 1.2-1.5 Mal der Hubraum. Ein Motor, der so hoch dreht, entfaltet seine Leistung sowieso erst ab 4000 oder 5000 Umdrehungen.
Die Länge und der Querschnitt der Ansaugrohre
Die Länge beeinflusst die Leistung über einen bestimmten aber schmalen Drehzahlbereich. Das heißt, über den Bereich, für die es berechnet wurde.
Der Querschnitt / Durchmesser jedoch beeinflusst die Leistung über den gesamten Drehzahlbereich. Die beiden sind aber von einander abhängig: ein langes dünnes Ansaugrohr ist für niedrige Drehzahlen und Drehmoment. Kurz und dick für hohe Drehzahlen. Trotzdem ist die Berechnung wichtig, weil der Motor auch fahrbar und abstimmbar sein soll.
Die Wellen gehen durch das geöffnete Einlassventil 4 Mal. Man kann dann die verschiedenen Durchgänge nutzen bzw. das Rohr auf diese Durchgänge berechnen und dadurch die Länge kalkulieren. Also hier eine bewährte Daumenregel:
Der Querschnitt vom Ansaugrohr sollte derselbe sein wie der Querschnitt vom Einlasskanal. Oder auch 80% vom Einlassventil. Wieso 80? Das Einlassventil ist der größte Widerstand im Kanal. Durch ein Ventil fließt 80% soviel wie durch den Einlasskanal bei einem gut bearbeiteten Kopf. Jetzt weißt du, warum man einen Flowbench braucht, um einen Zylinderkopf zu bearbeiten - weil das alles mit einander zusammen hängt.
Die Länge des Ansaugrohrs ergibt sich aus dem Volumen.
Das Volumen des Ansaugrohrs ist das eines Zylinders (Bohrung x Bohrung x Pi x Hub)
Bei 2.0 Liter und 35mm Querschnitt ergibt die Länge ca. 52 cm
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