Fächerkrümmer

Fächerkrümmer eines Formel-1-Motors

Ein Fächerkrümmer ist ein optimierter Abgaskrümmer. Durch optimierte und auf den Fahrzeugzweck abgestimmte Krümmerrohrlängen, -durchmesser und -führungen für jeden einzelnen Zylinder kann die Motorleistung sowie der Drehmomentverlauf verbessert werden. Der Fächerkrümmer nutzt das Prinzip der Interferenz.

Funktionsweise

Der Abgasausstoß bei einem Hubkolbenmotor ist nicht kontinuierlich. Beim Ladungswechsel entsteht beim Öffnen des Auslassventils ein starkes Druckgefälle zwischen Zylinder und Abgassystem. Dieser Ventilvorauslass erzeugt eine Druckwelle im Abgassystem. Die Druckwelle breitet sich mit Schallgeschwindigkeit in der Auspuffanlage aus. Es kommt in der Folge durch Gasstauungen und Reflexionen zu einem Rücklauf der Druckwelle. Trifft die reflektierte Druckwelle zum falschen Zeitpunkt wieder am Auslassventil ein, wird der Gaswechsel behindert. Durch die Abmessungen und die Form eines Fächerkrümmers wird die Entstehung von Interferenzen gefördert. Diese erzeugen zum richtigen Zeitpunkt (wenn das Auslassventil öffnet) einen Unterdruck im Abgasrohr. Die Abgase können den Zylinder ohne nennenswerten Gegendruck verlassen, der Kolben benötigt weniger Kraft um das Abgas auszustoßen. Es bleiben kaum Restgase zurück, daher ist die Füllung mit Frischgas besser. Die eingesparte Kraft und die bessere Verbrennung (weniger Restgase) bewirken eine Leistungssteigerung.

Aufbau

Die Abgasrohre der Zylinder mit dem größtmöglichen Zündabstand werden gruppiert und münden in einem Strang (jeweils 2 bis 3, je nach Motorbauart). Der größte Zündabstand ist beim Vierzylinder 360° und beim Sechszylinder 240°. Infolgedessen werden beim Vierzylinder-Reihenmotor die Zylinder 1 und 4 sowie 2 und 3 zusammengefasst. Die Abgasrohre von Sechszylinder-Reihenmotoren werden häufig nach dem Schema 1, 2 und 3 sowie 4, 5 und 6 gruppiert. Diese dickeren Rohre, auch Hosenrohr genannt, können später auch wieder zusammengeführt werden. Der Innendurchmesser dieses Abgasrohres ist größer als die Summe der Innendurchmesser der zusammengeführten Rohre. Bei Hochleistungs-Rennmotoren werden, statt einzelne Rohre zu gruppieren, alle Abgasrohre einer Zylinderbank in einem Sammeltrichter mit abschließendem Diffusor geleitet. Bei der Konstruktion eines Fächerkrümmers wird eine gleiche Länge aller Abgasrohre angestrebt. Im Ergebnis haben optimierte Krümmer immer eine sehr geschwungene, ausladende Form. Diese Bauweise ist im Serienfahrzeugbau aber häufig aus Platzmangel oder wegen Fertigungsproblemen nicht realisierbar.

Anwendung

Im Gegensatz zu Krümmern aus Gusseisen können Fächerkrümmer nicht maschinell kostengünstig hergestellt werden, daher werden diese hauptsächlich im Motorsport und in sportlichen Kraftfahrzeugen verbaut. Werksseitig wurden Fächerkrümmer z.B. am Audi 90 (2,3 Liter 20V, 170 PS) und im Peugeot 206 RC (auf manchen Märkten 206 GTI) verbaut.

Literatur

• Richard van Basshuysen, Fred Schäfer: Handbuch Verbrennungsmotor Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2005, ISBN 3-528-23933-6
• Gert Hack: Autos schneller machen 2.Auflage. Motorbuch Verlag, Stuttgart 1995, ISBN 3-613-01548-X