Fächerkrümmer- Funktion und Wirkungsweise

Eine oft wiederkehrende Frage ist die, ob der Verbau eines Fächerkrümmer (meist einzeln, oder aber auch in Verbindung mit einer kompletten Auspuffanlage) zu einer nennenswerten Leistungssteigerung führt. In diesem Artikel sollen verschiedene Aspekte beleuchtet werden, damit sich diese Frage jeder selbst beantworten kann.

Grundsätzliches Fächerkrümmer:

Ein Fächerkrümmer ersetzt den Gusskrümmer am Zylinderkopf und ist für die Ableitung der entstehenden Verbrennungsgase zuständig. Im Gegensatz zu einem Gusskrümmer, bei dem die Rohre relativ schnell in ein bzw. zwei Sammelrohre münden, die dann in die sog. Hosenrohre übergehen, hat hier jeder Zylinder solange wie möglich ein eigenes Rohr. Diese Rohre sind für jeden Zylinder absolut gleich lang.

Dem Leistungssteigernden Aspekt des Krümmers liegen 3 physikalische Gesetze zu Grunde:

- die schwingende Gassäule (1)

- der Venturi-Effekt (2)

- die Interferenz (3)

Arbeitsweise Fächerkrümmer:

Öffnet das Auslass-Ventil, entweicht das Abgas unter Druck in den Krümmer. Hier verliert sich jedoch der Druck und wird dazu noch abgeschwächt. Da normalerweise ein Motor mehrere Zylinder hat, beeinflussen sich die ausströmenden Gassäulen noch dazu gegenseitig [siehe unter (1)]. Dank des Fächerkrümmers können die einzelnen Abgas-Säulen aber jetzt "eine nach dem anderen" den Auspuff passieren, ohne sich gegenseitig zu behindern. Funktioniert das alles wunschgemäß, erzeugt das ausströmende Abgas einen Unterdruck im jeweils anderen Rohr- das Abgas muss im Verbrennungstakt nicht mehr aus dem Zylinder gedrückt werden, sondern wird von diesem Unterdruck "abgesaugt". Gelangt der Abgasstrom nun an das Y oder X-förmige Übergangsstück, verstärkt der hier auftretende Venturi-Effekt [siehe unter (2)] die Wirkung nocheinmal (Erklärung: das Sammelrohr des Krümmers hat einen kleineren Querschnitt als die einzelnen Krümmerrohre zusammen). Vereinfacht gesagt ermöglicht also der Fächerkrümmer eine leichtere und bessere Befüllung.

Daher ist es auch wichtig, das alle Rohre gleich lang sind, damit eine homogene Kraftverteilung gegeben ist, ebenso beeinflusst die Rohrlänge, wann (und ob überhaupt) sich der positive Effekt bemerkbar macht. Dies wird durch das Prinzip der Interferenz ermöglicht: die Druckwelle des ausströmenden Gases wird durch den Krümmer zurückgeworfen. Die entstehende Interferenz erzeugt einen Unterdruck, der das Abfließen der Auspuffgase begünstigt. Je nach Länge der Rohre dauert dieser Prozeß natürlich kürzer oder länger, dementsprechend ist die optimale Wirkung des Fächerkrümmers auch begrenzt auf bestimmte Drehzahlbereiche, die wie beschrieben von der Rohrlänge abhängig sind.

Grundsätzliches X-Rohr:

Die vom Fächer abgehenden Hosenrohre Kreuzen sich in dem X-Rohr, hier entsteht ebenfalls ein Venturi-Effekt, da der Rohr-Durchmesser an der gekreuzten Stelle naturgemäß drastisch verringert ist.

Arbeitssweise X-Rohr:

Das X-Rohr ermöglicht analog zur Wirkungsweise des Fächerkrümmers eine nochmals verbesserte Füllung. Durch das Y-Stück des Krümmers erfolgt der Effekt lediglich bei Zylindern einer Bank, durch das X-Rohr wird er Bankübergreifend. Dadurch ist der maximale Nutzen naturgemäß bei V-Motoren zu erzielen, unterstützt aber einen Fächerkrümmer auch bei Reihensechszylindern, bzw. Vierzylindern (S14 M3).

Das bedeutet:

Aus dem vorhergehenden Absatz wird deutlich: Die Serienauspuffanlage des E30 zu verbessern ist ein schwieriges Unterfangen. Dem Konzept des Fächerkrümmers liegen bei seriösen Firmen aufwendige Versuche und Berechnungen zu Grunde. Die meisten angebotenen Krümmer sind also im Motorraum vielleicht schön anzusehen, werden aber trotz eventuell gleicher Rohrlänge doch keine Leistungssteigerung bringen, unter Umständen sogar eine Verschlechterung.

Ebenso ist der wahllose Verbau eines X-Rohr's wohl kaum von Erfolg gekrönt.

Auch in Verbindung mit einem anderen Endschalldämpfer sind keine Wunderdinge zu erwarten, da der größte Widerstand in der Abgasanlage weiterhin im Katalysator zu finden ist.

Die Praxis:

Schreiben kann man viel, aber hier mal Zahlen zum selber vergleichen:

Die komplette Auspuffanlage von Hartge für Fahrzeuge mit M20 Motoren bringt laut Gutachten ein Leistungsplus von 7 KW, im Falle eines 325i. Anhand dieser Daten kann man sich ja nun ausrechnen, was z.B. vom alleinigen Verbau eines Krümmers zu erwarten ist.

Getestet wurden diverse Auspuffanlagen in der Autobild Ausgabe von 7/89.

Dort wurde in vorher/nachher Messungen bestätigt, das eine Änderung der Auspuff-Anlage nur geringen Leistungszuwachs bringt.

Um eine spürbare Leistungssteigerung zu erreichen muß der gesamte Abgasstrang aufeinander abgestimmt sein.

Das bedeutet:

Einsatz eines Fächerkrümmers in Verbindung mit einem widerstandsarmen Metallkatalysator und einem dazu passenden Endschalldämpfer.

Fazit:

Wenn man auf der Suche nach den letzten PS bei einem gemachten Motor ist, ist ein Fächerkrümmer sicher ein probates Mittel.

Am Serienmotor ohne weitere Maßnahmen verbaut, sollte man sich wenig Hoffnung auf Mehrleistung machen.

Zu (1):

Bildlich gesprochen, steckt die Gassäule auf einer Seite fest, wie ein Blechstreifen, den man in einen Schraubstock gespannt hat. Wenn man das Blech jetzt in Bewegung versetzt, schwingt es es hin und her. Nutzt man diese Schwingbewegung nun beim Verbrennungstakt geschickt aus, wird der entsprechende Zylinder beim Ausstoß des Abgases unterstützt. Es entsteht eine schwingende Gassäule.

Zu (2):

Der Italiener Giovanni Venturi entdeckte, dass sich die Geschwindigkeit eines durch ein Rohr strömenden Fluids (hier: das Abgas) zu einem sich verändernden Rohrquerschnitt umgekehrt proportional verhält. Das heißt, die Geschwindigkeit des Fluids ist dort am größten, wo der Querschnitt des Rohres am engsten ist.

Nach dem Kontinuitätsgesetz für inkompressible Fluide tritt dieselbe Fluidmenge aus jedem beliebigen Rohrabschnitt aus, die in ihn eingeführt worden ist. Die Flüssigkeit muss die Engstelle also mit dem gleichen Durchfluss (Menge/Zeit) passieren, wie den Rest des Rohres. Deshalb muss sich die Geschwindigkeit des Fluids (Gas oder Flüssigkeit) zwingend erhöhen.

Zu (3):

Interferenz beschreibt die Überlagerung von zwei oder mehr Wellen, ohne das sich diese gegenseitig beinflussen.

Gruß

jenad