Ansaugkrümmer

Ein Krümmer ist in der Technik ein Rohrabschnitt, der durch seine gekrümmte Form eine Richtungsänderung von Fluiden (Gasen oder Flüssigkeiten) bewirkt.

Anwendungsbeispiele von Krümmern sind in der KFZ-Technik Ansaugkrümmer und Abgaskrümmer. Es handelt sich hierbei um gebogene Rohre, meistens eines pro Zylinder, die den Ansaug- oder Abgasstrom weiterleiten, daher die Unterscheidung zwischen Abgas- und Ansaugkrümmer.

Abgaskrümmer

Einzelrohr-Abgaskrümmer

Der Abgaskrümmer ist ein Bauteil der Abgasanlage von Verbrennungsmotoren. Direkt an den Motor angeschraubt, leitet der Krümmer die Abgase in den Auspuff. Seinen Namen hat der Krümmer von seiner üblicherweise gekrümmten Bauform, da dieser die Abgase von den meistens waagerechten Motoröffnungen in den unten liegenden Abgasstrang umleiten muss. Als Material wird oftmals legiertes Gusseisen verwendet, das den hohen Temperaturen der Abgase (über 900 °C) gerecht wird. Alternativ werden auch Krümmer aus Edelstahl eingesetzt. Dabei kommen sowohl Ferrite (1.4509) als auch Austenite (z.B. 1.4301, 1.4828, 1.4845) zum Einsatz. Gebaute Krümmer sind u.U. teurer als gegossene Krümmer. Sie haben jedoch Emissionsvorteile (s.u.) und die Mehrkosten können in der Regel durch eine Reduktion des Edelmetallgehalts im Katalysator kompensiert werden.

Die gesetzliche Limitierung der Schadstoffemissionen regte Mitte der 1980er Jahre die Entwicklung dünnwandig gebauter Krümmer an, da so die thermische Masse und damit das Ansprechverhalten des Katalysators nach dem Kaltstart verbessert werden konnte. Alternativ können sogenannte LSI-Krümmer (LSI = luftspaltisoliert) verbaut werden, hier wird um den eigentlichen Krümmer mit wenigen Millimetern Abstand ein Krümmergehäuse gebaut; dies sorgt durch die Isolierwirkung des Luftspalts für geringe Wärmeverluste des Abgases auf dem Weg zum Katalysator und damit eine schnelle Aufheizung bzw. Erreichung der Betriebstemperatur des Katalysators nach dem Motor-Kaltstart. Wegen der engen Platzverhältnisse im Motorraum werden einzelne Komponenten moderner Krümmer im Innenhochdruckumformverfahren aus ein bis zwei Millimeter dicken, seit 2002 auch aus 0,8 Millimeter dicken Rohren hergestellt.^[1]

Die größte Herausforderung bei der Entwicklung von Krümmern ist die Berücksichtigung der Temperaturausdehnung und der damit verbundenen Spannungsverteilung im Krümmer. Diese Spannungen sind in der Regel so groß, dass sie nach endlich vielen Aufheiz-Abkühlzyklen den Krümmer zerstören. Trotzdem werden heute Krümmer entwickelt, die mehrere tausend solcher Zyklen überstehen entsprechend mehrere hunderttausend Kilometer. Das war nicht immer so. Deswegen kam es bei der ersten Generation von gebauten Krümmern regelmäßig zu Rissen, die zu teuren Reparaturen führten.

Zusätzlich ist der Krümmer bei Zweitaktmotoren ein wichtiges Element. Er sorgt zusammen mit der Auspuffbirne dafür, dass sich im Abgassystem Druckschwingungen aufbauen, die in einem bestimmten Drehzahlbereich zu einem Nachladeeffekt führen. Bei Viertaktmotoren bauen sich ebenfalls Druckschwingungen auf, die bei geschickter Gestaltung des gesamten Abgassystems eine Mehrleistung bewirken.

Ansaugkrümmer

Meistens aus Aluminiumguss (aus Gewichtsgründen), mittlerweile oft auch aus Kunststoff, leitet dieser Krümmer die vom Motor angesaugte Luft oder das von Vergaser oder Einspritzanlage erzeugte Gemisch zur Verbrennung in den Motor. Auch hier findet sich meistens die gekrümmte Form wieder, da die Öffnungen am Motor seitlich liegen und der Ansaugstrom umgelenkt werden muss. Bei Ottomotoren findet im Ansaugkrümmer meistens auch die Gemischbildung mittels der Einspritzventile statt (Saugrohreinspritzung). Das heißt, dass im Ansaugkrümmer die Luft mit dem verdampfenden Kraftstoff vermischt wird, um so ein brennbares Gas zu erzeugen, das der Motor ansaugt.

Einzelnachweise

1. ↑ Fred Schäfer (Hrsg.), Richard van Basshuysen: Handbuch Verbrennungsmotoren. Vieweg, Braunschweig/Wiesbaden, 2. Auflage 2002, ISBN 3-528-13933-1, S. 301ff