Abgasrückstau/Fächerkrümmer

Der Abgasrückstau verhindert doch meines wissens das zu viele Frischgase bei der Ventilüberschneidung entweichen.

Aber ist dann ein Fächerkümmer nicht kontra effektiv?

Das kommt immer sehr drauf an. Welcher Einsatz vom Motor (Alltag, Sport, Rennstrecke) und vorallem welches Layout? Prinzipiell versucht man, mit einem geeigneten Krümmer den Rückstau zu minimieren, damit die Abgase besser abströmen können. Wenn jetzt Ventilüberschneidung ins Spiel kommt, braucht er tatsächlich einen gewissen Rückstau, um einen gewissen Spülverlust zu minimieren. Dieser Spülverlust ist aber nur in unteren Drehzahlen der Fall, weshalb die Motor mit Ventilüberschneidung generell unten raus nicht so gut gehen. Mit weniger Rückstau verstärkt sich dieser Effekt, begünstigt aber die Leistungsentfaltung in oberen Drehzahlbereichen.
Das sind aber nur grundüberlegungen und immer abhängig von mehreren Faktoren.
Funfact: Bei Motorradmotoren sind durch die enormen Öffnungswinkel und auch Ventilüberschneidungen die Leistungsentfaltung unten raus enorm schlecht. Das sind die besten Beispiele für dieses Problem. Yamaha hat lange Zeit mit dem Exup-System gegengewirkt, die durch einen verengten Auspuff Rückstau erzeugen und das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich spürspar steigerten. Dazu gibt es im Internet viele interessante Beiträge.

Man sollte erstmal klären über welche Motoren mit welchen verbrennungsprenzip wir reden.
Jeder Krümmer ist ein Kompromiss.

Bei Fächerkrümern (am Beispiel 4-Zylinder) ist wohl die Variante 4-in-2-in 1 laut Lehrbuch (Basshuysen) am effektivsten.
Da spielt der Venturi-Effekt eine große Rolle.
4-in1 wäre der schlechtere Kompromiss, es sei denn man führt die Rohre erst sehr spät zusammen, dann wird der Staueffekt zumindest abgemildert.

...wobei man eben wissen müsste, wo man anfängt. Auch die simplen Serien-Gußgrümmer samt Hosenrohr sind ja oft schon 4in2in1.
Wenn auch nicht so in Perfektion, aber immerhin.
Die ganz einfach Krümmer davor, oder die Krümmerkats danach sind dann schonwieder was anderes. Da husten halt wirklich nur alle Zylinder in einen Topf, wie sie gerade wollen.
Bei 3 oder 2x3=6 Zylindern ist es dann nochmal was anderes.

Da denke ich gerade an meinen 97er V70 T5 5-Zylinder-Turbo (Benziner). Der Gusskrümmer ist dermassen kompakt und kurz, damit da am Ende noch ne Turbine drangeflanscht wird. Als ich den Kopf revidiert habe stach mir genau das ins Auge, mit der weiteren - immer noch unbeantworteten - Frage, wie da wohl das Strömungsverhalten ist in den engen Winkeln direkt nach dem Auslass wo die Abgase vom Kopf in den Krümmer strömen...

Ja, es gibt durchaus Abgasanlagen (z.B. die alten VAG 1,8er im 2er GTI) bei denen der Gußkrümmer getrennte Abgasströme bis zum VSD / Kat haben.
War für Serienfertigung der beste Kompromiss.
Aber auch schon etwas teuerer als die 08/15 Abgasanlagen der restlichen Modelle.
Bei Turbos verhält sich das Ganze etwas anders, da brauchst Du den Gegendruck ja für die Stau- oder Stoßaufladung.
Bei neueren Entwicklungen (Stichwort Twin-Scroll-Lader) wird da auch schon etwas aufwändiger konstruiert.
Für alte Sauger kann man als Optimum möglichst lange Rohrlängen vom Kopf bis zur Zusammenführung aller Ströme ansehen.
Ein schönes Beispiel wären die Fächerkrümmer von Friedrich Motorsport für Polo 6N und Lupo GTI.
Bei letzterem nicht ganz so lang ausgeführt, aber der motornahe Vorkat wird ersetzt.
Ein Paradebeispiel wie es nicht geht, liefert hier auch wieder VAG mit den alten 1,2 Liter 3-Zylinder 6V Saugern.
Ein falsch dimensionierter Kat mit 4-in-1 Führung führte dazu, das sich die Zylinderköpfe durch den Abgasrückstau zu sehr aufheizten und verzogen, die Ventile verbrannten usw.

Zitat:

@Schnapsfahrer schrieb am 13. November 2019 um 17:12:21 Uhr:

Bei Fächerkrümern (am Beispiel 4-Zylinder) ist wohl die Variante 4-in-2-in 1 laut Lehrbuch (Basshuysen) am effektivsten.
Da spielt der Venturi-Effekt eine große Rolle.
4-in1 wäre der schlechtere Kompromiss, es sei denn man führt die Rohre erst sehr spät zusammen, dann wird der Staueffekt zumindest abgemildert.

4-2-1 Fächer gehören in die Kategorie Strassen-Fächerkrümmer, da sie im mittleren und oberen Drehzahlbereich gut funktionieren. Allerdings schaffen diese keine maximale Leistungsausbeute.

4-1 Fächerkrümmer sind eher für den Rennsport, da sie im Oberen Drehzahlbereich und für maximale Leistungsausbeute gedacht sind.

Zitat:

Als ich den Kopf revidiert habe stach mir genau das ins Auge, mit der weiteren - immer noch unbeantworteten - Frage, wie da wohl das Strömungsverhalten ist in den engen Winkeln direkt nach dem Auslass wo die Abgase vom Kopf in den Krümmer strömen...

Wenn der Motor unter Ladedruck steht spielt das Strömungsverhalten bei einer Stauaufladung keinerlei Rolle.

Interessant ist erst das ganze wenn kein Ladedruck ansteht, wobei der Turbolader bei Strassenfahrzeugen eh so klein ist dass dieser Effekt nur wenn überhaupt, sehr kurz wahrnehmbar ist.

Bei einem Turbo, der erst bei 4500rpm anspricht, wird der Effekt erst richtig sichtbar. Hier wird dann mit Stossaufladung, Quickspool, twinspool gearbeitet.

Das Problem ist bei Benzin-Saugmotoren nicht, dass während der Ventilüberschneidung Frischgas in den Auslass entweichen könnte, sondern dass der in der Zündfolge danach kommende Zylinder Abgas in das noch geöffnete Auslassventil des Vorgängerzylinders reindrücken kann. Das ist zumindest bei hoher Motorlast definitiv unerwünscht, vermindert die Füllung und fördert Klopfen. Durch getrennte Abgasführungen der Zylinder lässt sich das verhindern; die nötige Trennungslänge ergibt sich aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Druckwellen im Abgasrohr und dem Drehzahlbereich, ab dem das Rückspülen verhindert werden soll.

So einfach ist das nicht , mal abgesehen von hoher Motorlast , Saugmotoren mit niedriger Verdichtung und Mehrventiler brauchen teilweise einen gescheiten Rückstau um die Füllung nicht zu verlieren .

Beim Saugmotor ist es schwer, Frischgas in den Abgastrakt zu bekommen, weil auf der Saugseite immer niedrigerer Druck als abgasseitig herrscht, vor allem in der Teillast. Nur über speziell abgestimmte Resonanzsaugrohre kann für einige Grad Kurbelwelle Überdruck vor dem Einlassventil erzeugt werden, der dann einen entsprechenden Massenstrom in den Zylinder erzeugt. Wenn gleichzeitig im Auslasskanal - auch bedingt durch die Rohrlängenabstimmung des Krümmers - dynamisch Unterdruck herrscht, könnte während der Ventilüberschneidung etwas Überspülen stattfinden. Um sowas seriös herauszufinden und abzustimmen, sind 1D-Rechenmodelle wie GT-Power und Niederdruckindizierung (dynamische Druckmessung) saug- und abgasseitig nötig.

Oder man geht direkt ans betreffende Auto und ändert/verbessert den Rückstau/Strömung und dann wirst du bei guter Umsetzung schnell rausfinden wo die Reise hingeht .
Da kannst du noch soviel rechnen , jeder Motor braucht da je nach Setup seine eigene Abstimmung und die findet am Auto statt und nicht an einem Rechenmodell .
Hab das in der Praxis alles schon hinter mir , speziell an einem 24V , 16V und einem 8V mit 8,5 Verdichtung , alle drei haben recht sensibel auf Änderungen beim Rückstau reagiert , beim 8V hat schon ein bearbeiteter Abgaskrümmer mit verbesserter Strömung gereicht um den obenrum zu entschärfen beim Serienmotor , nicht weiter wichtig , da der Motor danach ein Tuning verpasst bekommen hat und dann passte das alles .