Dazu benötigt Ihr Fahrzeug Auspuffanlagen & Teile

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Dazu benötigt Ihr Fahrzeug Auspuffanlagen & Teile

Er sorgt für den unverkennbaren Sound eines Fahrzeuges und ist ganz nebenbei noch ein wichtiger Bestandteil des Verbrennungsmotors. Die Rede ist von der Auspuffanlage eines Wagens oder Motorrads. Was für die einen ein Statusobjekt mit Kultfaktor ist, ist für die anderen nicht mehr als ein notwendiges Übel. Ganz egal, was Sie mit dem Auspuff verbinden: Die Abgasanlage spielt in jedem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor eine wichtige Rolle.

In diesem Ratgeber möchten wir Ihnen die Funktionsweisen der Abgasanlage näher erklären und Ihnen zeigen, wozu der Auspuff in Ihrem Fahrzeug nützlich ist.

Filtern, reinigen, Geräusche dämmen – das leistet Ihre Abgasanlage täglich 

Eines ist klar: Dort, wo fossile Brennstoffe verbrannt werden, entstehen Abgase, Ruß und Dreck. Doch wieso ist der Rauch, der aus dem Auspuff kommt, nicht schwarz? Die Antwort liegt in unserem Auspuff selbst, genauer gesagt in der Abgasanlage Ihres Pkws oder Motorrades.

Die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors fasst die aus den Zylindern strömenden Abgase zusammen und reinigt sie von den gröbsten Schadstoffen. Im Anschluss daran leitet der Auspuff die gereinigten Abgase an einer für die Insassen und das Fahrzeug ungefährlichen Stelle ab. Außerdem ist der Auspuff für die Geräuschdämmung der Abgasanlage zuständig. Auto- und Motorradliebhaber legen dabei viel Wert auf den richtigen Sound Ihrer Abgasanlage und lassen sich zur Verbesserung und Optimierung einiges einfallen. Doch dazu später.

Die Abgasanlage kann je nach Bauart aus einem oder zwei Strängen bestehen. Dabei wird der Strömungswiderstand der Abgase so berechnet, dass die Leistung des Motors durch den Abgasgegendruck möglichst geringfügig eingeschränkt wird. Damit die Abgasanlage einwandfrei funktioniert, muss sie als Gesamteinheit betrachtet und von den Konstrukteuren als solche geplant werden. Das heißt, dass die Komponenten des Motors und der Auspuffanlage optimal zueinanderpassen müssen. Bevor wir tiefer auf die Aufgaben der Abgasanlage eingehen, werfen wir einen Blick auf die Bestandteile und Funktionsweisen des Auspuffes.

Technische Grundlagen: So funktioniert die Auspuffanlage eines Verbrennungsmotors

Die Auspuffanlage des Verbrennungsmotors eines gängigen Pkws mit Ottomotor besteht aus den folgenden Komponenten:

Bei kleineren Motoren, zum Beispiel bei Motorrädern oder Mofas, mündet der Abgaskrümmer direkt in den Endschalldämpfer. Wir möchten Ihnen im Folgenden die einzelnen Komponenten der Reihe nach genauer vorstellen.

Wichtige Verbindungsstücke zwischen Motor und Auspuffanlage: der Abgaskrümmer und das Hosenrohr

Der Abgaskrümmer ist der erste Bestandteil des Auspuffes und ist direkt mit dem Zylinderkopf verbunden. Diese Verbindung muss sicher abgedichtet werden, was meistens durch geprägte Metalldichtungen oder beschichtete Gewebedichtungen geschieht. Der Krümmer besteht meistens aus legiertem Gusseisen, da das Bauteil hohe Temperaturen von bis zu 900 Grad Celsius aushalten muss. Es kommen jedoch auch Krümmer aus Edelstahl zum Einsatz. Direkt an den Motor angeschraubt, leitet der Abgaskrümmer die Abgase vom Motor an die Auspuffanlage weiter. Seinen Namen verdankt er seiner meist gekrümmten Form, da er die Abgase von den waagerechten Motoröffnungen an den unten liegenden Abgasstrang weiterleiten muss. In der Form können Abgaskrümmer jedoch von Motor zu Motor stark variieren.

Das Hosenrohr wird direkt an den Abgaskrümmer geschraubt und ist in der Form mit einer Hose vergleichbar. Beim V-Motor sind die Zylinder einander gegenüber angeordnet. Um die Abgase von beiden Seiten zusammenzuführen, wird das Hosenrohr hier befestigt. Es hat zwei Eingänge und einen Ausgang, der die Abgase an das nächste Bauteil, den Katalysator, weiterleitet. Der Übergang zwischen Hosenrohr und Katalysator wird bei den meisten neueren Fahrzeugen über eine flexible Verbindung gelöst. Dies kann zum Beispiel ein beweglicher Metallschlauch sein. Diese flexible Verbindung verhindert, dass sich die Schwingungen und Wankbewegungen des Motors auf die am Unterboden befestigte Abgasanlage übertragen.

Reinigung und Partikelfilter: Katalysatoren und Rußfilter machen die Abgase sicherer für unsere Umwelt

Keine Frage: Autoabgase sind giftig und werden daher immer besonders weit von den Insassen des Fahrzeuges weggeleitet. Seit einiger Zeit gibt es Bestrebungen, die Abgasemissionen von Fahrzeugen zu senken. Eine wichtige Entwicklung war dabei der Katalysator, der mittlerweile in jedem Kraftfahrzeug Pflicht ist. Im Zusammenspiel mit der sogenannten Lambdasonde wandelt der Katalysator die Abgase um. Die Lambdasonde ist ein Sensor, der in einem Verbrennungsabgas den Restsauerstoffgehalt misst. Mithilfe dieser Werte stellt die Sonde das Verhältnis von benötigter Verbrennungsluft und Kraftstoff für den Motor ein. Lambdasonden werden sowohl bei Ottomotoren als auch bei Dieselmotoren eingesetzt. Sie werden direkt am Übergang zwischen Hosenrohr und Katalysator angebracht.

Katalysator: Aufbau und Funktionsweise 

Der Katalysator, umgangssprachlich auch Kat genannt, ist selbst tonnenförmig aufgebaut und hat je einen trichterförmigen Ein- und Ausgang. Da sich in dem Katalysator besonders hohe Temperaturen bilden können, ist er von oben und unten mit Hitzeschutzblechen von anderen Motorteilen abgeschirmt. Im Inneren des Katalysators befindet sich ein temperaturstabiler Wabenkörper aus Keramik oder Metallfolien, der eine Vielzahl dünnwandiger Kanäle aufweist. Auf der Oberfläche des Trägers befindet sich ein sogenannter Washcoat. Dieser besteht aus porösem Aluminiumoxid sowie aus Sauerstoffspeicherkomponenten und dient zur Vergrößerung der Oberfläche. Durch die raue und poröse Oberflächengestaltung kann eine besonders große Oberfläche bei wenig Gewicht realisiert werden. In dem Washcoat sind katalytisch aktive Edelmetalle eingelagert. Das Ziel dieses Aufbaus ist es, die Verbrennungsschadstoffe, dazu gehören Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoffmonoxid und Stickoxide, in ungiftige Stoffe wie Kohlenstoffdioxid, Wasser und Stickstoff umzuwandeln. Das geschieht durch Oxidation oder Reduktion. Je nach dem Betriebspunkt des Motors und bei optimalen Betriebsbedingungen können so Konversionsraten von bis zu 100 Prozent erreicht werden.

Um diese Werte zu erreichen, muss die Betriebstemperatur innerhalb des Katalysators bei etwa 500 Grad Celsius liegen. Diese Temperatur wird in der Regel nach drei bis fünf Minuten nach dem Start erreicht. Bei einer Autofahrt von ca. 20 Minuten werden daher 80-90 Prozent der Schadstoffe während der Startphase emittiert.

Besonders bei Dieselmotoren werden immer häufiger Ruß bzw. Partikelfilter eingesetzt. Diese werden noch vor der Abgasanlage montiert und gleichen einem Katalysator vom Aufbau her sehr.

Für den optimalen Klang: Vor-, Mittel- und Endschalldämpfer

Ottomotoren machen bei der Verbrennung des Kraftstoffes in den Zylindern starke Geräusche. Das steht in Zusammenhang mit dem Aufbau eines Motors. Sie kennen diesen Effekt sicherlich gerade von Dieselmotoren, bei denen Sie den Verbrennungsvorgang durch ein vermehrtes Vibrieren und „Wummern“ vernehmen können. Die mechanischen Geräusche entstehen durch die vier Takte des allgemeinüblichen Viertaktmotors, bei dem die Zylinder des Motors rhythmisch bewegt werden, um den Motor zu betreiben. Diese vier Takte bestehen aus den Vorgängen, die der Kolben im Zylinder durchführt:

Der Kolben wird durch geöffnete Einlassventile angesaugt. Dadurch wird das Gas im oberen Bereich des Zylinders verdichtet und so weit zusammengepresst, dass es zu einer kleinen Explosion, der sogenannten Zündung kommt. Diese Explosion stößt den Kolben wieder in seine Ausgangsposition. Dabei öffnen sich die Auslassventile, das Abgas kann entweichen und der Prozess beginnt von Neuem.

Neben der Abgasfilterung und Umwandlung ist es ebenfalls Aufgabe der Abgasanlage, diese Geräusche auf ein Minimum zu reduzieren. Dabei soll das Leistungsvermögen des Motors nicht durch zusätzliche Widerstände belastet werden.

Vor- und Mittelschalldämpfer

Vor- und Mittelschalldämpfer kommen vor allem in älteren Fahrzeugen zum Einsatz. Während der Vorschalldämpfer die Verbrennungsgeräusche des Motors durch Reflexionen verringert, ist der Mittelschalldämpfer ein sogenannter Absorptionsschalldämpfer, der den Schall durch den Einsatz von Dämmmaterial absorbiert und damit abschwächt. Das Dämmmaterial kann dabei aus Stahlwolle oder Basaltfasern bestehen.

Endschalldämpfer

Endschalldämpfer vereinen die beiden Dämpfer-Varianten in einem. Seine äußere Form variiert und ist dem jeweiligen Unterboden des Fahrzeuges angepasst. Der Endschalldämpfer ist im Inneren in mehrere Kammern unterteilt. Das Abgas wird so gezwungen, sich in mehrere Teilströme zu teilen.

Um die Geräusche des Schalles zu vermindern, werden unterschiedliche Bauweisen miteinander kombiniert. Die verschiedenen Arten der Geräuschminderung sind:

  • Resonanzeffekt
  • Reflexionseffekt
  • Interferenzeffekt
  • Absorptionseffekt

Beim Resonanzdämpfer werden die Schallwellen einfach auf mehrere Kammern innerhalb des Schalldämpfers verteilt. Die Schallwellen werden hier so mehrfach reflektiert. Die dadurch entstehenden Resonanzen innerhalb der mitschwingenden Teile dämpfen bestimmte Frequenzen dabei gezielt.

Im Reflexionsdämpfer sind die Rohre innerhalb des Dämpfers versetzt angeordnet. Durch unterschiedlich große Kammern wird der Abgasstrom mehrfach umgelenkt und dadurch gedämpft.

Bei Interferenzdämpfern macht man sich die physikalischen Eigenschaften von Schallwellen zunutze. Hier wird der Abgasstrom durch zwei Rohre aufgeteilt. Schallwellen haben, bildlich gesprochen, einen Höhepunkt und einen Tiefpunkt. Treffen zwei Schallwellen mit der gleichen Höhe, sprich Amplitude, so aufeinander, dass Tal- und Höhepunkt sich überschneiden, löschen die beiden Schallwellen sich gegenseitig aus. Den Effekt nennt man Interferenz. Er wird im Schalldämpfer dadurch erreicht, dass die beiden Gasströme nach unterschiedlich langen Wegen wieder zusammengeführt werden. So können sich die Schallwellen gegenseitig auslöschen und das Geräusch wird deutlich gedämpft.

Beim Absorptionseffekt wird das Geräusch in verschieden großen Kammern durch darin enthaltenes Füllmaterial gedämpft. Die Schallwellen werden dadurch gebrochen und diffus abgeschwächt in verschiedene Richtungen abgestrahlt.

Auch im Motor macht der Ton die Musik

In der Praxis werden verschiedene Systeme so miteinander kombiniert, dass möglichst viele der Motorengeräusche ausgeschaltet werden. Gerade der Klang spielt für viele beim Autokauf eine wichtige emotionale Rolle. Aus diesem Grund haben die Autohersteller einen großen Aufwand bei der Entwicklung spezieller Auspuffklänge für ihre Fahrzeuge betrieben. Mittlerweile gibt es hier auch die Möglichkeit, den Klang mit speziellen, besonders hitzeresistenten Lautsprechern zu beeinflussen. Durch gezielte Auslöschungen der Schallwellen kann der Auspuff so noch einmal deutlich leiser werden, es können jedoch auch andere Klangkomponenten mit hinzugemischt werden. Serienmäßig das erste Auto mit einem Speziallautsprecher für den Auspuff war der Audi A6 Avanti.

Der Umwelt zuliebe – die Auspuffanlage schont in jedem Bereich

Die Abgasanlage Ihres Fahrzeuges hat die wichtige Aufgabe, die Fahrer und ihre Umgebung vor giftigen Abgasen und lästigen lauten Motorengeräuschen zu schützen. Achten Sie also stets darauf, ob ihre Auspuffanlage einwandfrei funktioniert. Ein wichtiges Indiz für die Fehlfunktion einer Abgasanlage macht sich oft schon in ungewohnten Geräuschen bemerkbar. In diesem Fall sollten Sie schnell Gegenmaßnahmen ergreifen und eine Werkstatt aufsuchen.

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