5 Ansaugsystem und Abgasstrom (S. 123)

Das Ansaugsystem und der Abgasstrom markieren den Beginn und den Abschluss des gesamten Verbrennungsprozesses eines Motors. Die richtige Auslegung und Abstimmung der gasführenden Komponenten ist von fundamentaler Bedeutung, wenn es darum geht, das Verbrennungsverhalten eines Motors richtig zu bestimmen und dementsprechend auszulegen.

Um die internen und externen Bauteile und Systeme des Ansaug- und Abgastraktes verstehen zu können, muss man die verschiedenen Komponenten sorgfältig studieren. Deshalb beschreibt das folgende Kapitel die wichtigsten Elemente des Ansaug- und Abgassystems wie Luftfilter, Ansaugrohrkrümmer, Abgaskrümmer, Turbolader, Ladeluftkühler und Motorstaubremse und nennt dabei wesentliche Aspekte der konstruktiven Ausführungen und der eingesetzten Werkstoffe.

5.1 Ansaugsystem

Als Ansaugsystem bezeichnet man die Summe aller gasführenden Komponenten vor dem eigentlichen Verbrennungstrakt.

5.1.1 Luftfilter

Luftfilter reinigen die Ansaugluft und dämpfen darüber hinaus die Ansauggeräusche des Motors. Der Staub in der Luft besteht aus kleinsten Teilchen (0,005 … 0,05 mm Durchmesser) und führt zum Teil auch Quarz mit sich. Je nach Landschafts-, Boden- und Straßenbeschaffenheit sowie Einsatz des Fahrzeugs (Autobahn, Baustelle, …) schwankt die Staubmenge je m3 Luft zwischen 0,001 g und 1,0 g. Diese Staubmenge bildet zusammen mit dem Schmieröl eine Schleifmasse, die zu starkem Verschleiß führt, insbesondere an der Zylinderlaufbahn, dem Kolben und der Ventilführung. Um übermäßigen Verschleiß zu vermeiden, werden Luftfilter eingesetzt.

Beispiel:

Verbraucht ein kleiner Nutzfahrzeug-Motor beispielsweise 10 l Kraftstoff auf 100 km Wegstrecke und benötigt er dazu 100 m3 Verbrennungsluft, so beträgt bei einem Staubgehalt von 0,05 g/m3 die angesaugte Staubmenge 5 g auf 100 km. Die sorgfältige Reinigung der angesaugten Luft bestimmt daher wesentlich die Lebensdauer des Motors.

Angefallener Staub muss von der Ansaugluft getrennt werden. Luftfilter arbeiten als

• engmaschige Siebe aus Metall oder Kunststoff,

• engporige Filterstoffe aus Papier, Filz oder Vlies,

• ölbenetzte Flächen aus Stahlgestrick, Kunststoffgewebe (Drillogewebe) oder

• Zyklonabschneider, welche die Zentrifugalkraft zur Säuberung der Ansaugluft nutzen.

Um den Durchflusswiderstand möglichst gering zu halten, sind große Oberflächen erforderlich. Ein ausreichendes Staubspeichervermögen zur Erhöhung der Filterstandzeit wird durch entsprechend große Gehäuse ermöglicht.

Luftfilter, die nicht rechtzeitig erneuert oder gereinigt werden, haben wegen des zunehmenden Durchstromwiderstandes ein fetteres Kraftstoff- Luft-Gemisch, eine schlechtere Füllung und daraus resultierend eine geringere Motorleistung zur Folge. Feinstäube, die den Filter passieren, tragen im Motor zur Verschlammung und folglich zu höherem Verschleiß bei.

Trockenfilter
Im Trockenfilter erfolgt die Staubabscheidung meistens durch auswechselbare Filterelemente aus gefaltetem Papier. Trockenfilter sind einfach in Aufbau und Wartung und gleichzeitig sehr wirksam. Sie gehören heute zur Standardausrüstung bei allen Fahrzeugen. Die Lebensdauer der Filterelemente hängt von der Größe der Papierfläche und dem Staubgehalt der Luft (Umgebung) ab. Ist der Filter verschmutzt, so muss er erneuert werden.

Nassfilter
Nassfilter werden teilweise noch in Motorrädern verwendet. Der Filtereinsatz besteht aus einem Gestrick aus Metall oder Kunststoff, das mit Öl benetzt ist. Die durchströmende Luft kommt dabei mit einer großen, ölbenetzten Oberfläche in Berührung. Der in der Luft mitgeführte Staub wird vom benetzten Filter festgehalten.