Grundsätzliches Fächerkrümmer
Im Gegensatz zu einem Gusskrümmer, bei dem die Rohre relativ schnell in ein bzw. zwei Sammelrohre münden, hat hier jeder Zylinder solange wie möglich ein eigenes Rohr. Diese Rohre sollten für jeden Zylinder absolut gleich lang sein.
Dem Leistungssteigernden Aspekt des Krümmers liegen 3 physikalische Gesetze zu Grunde:
1. die schwingende Gassäule
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.
2. der Venturi-Effekt
Das heißt, die Geschwindigkeit eines Mediums ist dort am größten, wo der Querschnitt des Rohres am engsten ist.
Die Abgas muss die Engstelle also mit dem gleichen Durchfluss (Menge/Zeit) passieren, wie den Rest des Rohres. Deshalb muss sich die Geschwindigkeit des Gases zwingend erhöhen.
3. die Interferenz
Interferenz beschreibt die Überlagerung von zwei oder mehr Wellen, ohne das sich diese gegenseitig beinflussen.
Arbeitsweise Fächerkrümmer:
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 (1). Es ist 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 (3) ermöglicht: Die entstehende Interferenz soll einen Unterdruck erzeugen, der das Abfließen der Auspuffgase begünstigt.
Trifft die reflektierte Druckwelle zum falschen Zeitpunkt wieder am Auslassventil ein, wird der Gaswechsel behindert.
Gelangt der Abgasstrom nun an das Y-Stück, verstärkt der hier auftretende Venturi-Effekt (2) die Wirkung nocheinmal (das Y-Stück hat einen kleineren Querschnitt als die einzelnen Krümmerrohre zusammen).
Vereinfacht gesagt ermöglicht also der Fächerkrümmer eine leichtere und bessere Befüllung. Die eingesparte Kraft und die bessere Verbrennung (weniger Restgase) bewirken eine Leistungssteigerung.
Theorie
Die Abgasrohre der Zylinder mit dem größtmöglichen Zündabstand sollten gruppiert werden und münden in einem Strang (jeweils 2-3, je nach Motorbauart). Der größte Zündabstand ist beim Vierzylinder 360° beziehungsweise beim Sechszylinder 180°. Infolgedessen werden beim Vierzylinder-Reihenmotor die Zylinder 1 und 4 sowie 2 und 3 zusammengefasst. Bei der Konstruktion eines Fächerkrümmers wird eine gleiche Länge aller Abgasrohre angestrebt. Im Ergebnis haben optimierte Krümmer immer eine sehr geschwungene, ausladende Form. Je nach Länge der Rohre ist die optimale Wirkung des Fächerkrümmers auch begrenzt auf bestimmte Drehzahlbereiche.
Praxis
Diese Bauweise ist im Mini nicht realisierbar. (Wer hat meinen Auslasskanal vom 3. Zylinder geklaut?
)
Vermutung
Der Freefow und die LCB's beruhen auf Daten und technischem Wissen, die in den '60 ermittelt wurden.
Mit den "alten" Nockenwellenprofilen (997 Cooper, 731...) waren sie wohl das Optimum.
Bei den heutigen Hybridprofilen (SW5,SPVP3...) scheinen 3-1 Fächer besser zu sein.
Inwieweit das jetzt beim Straßenauto Sinn macht, lass ich mal dahingestellt sein.
Fehler bitte korrigieren.
Tom
