Der Abgaskrümmer ist mit dem Zylinderblock des Motors verbunden. Er sammelt die Abgase von jedem Zylinder und leitet sie über divergierende Leitungen in den Abgaskrümmer.
Der Abgaskrümmer ist mit dem Motorzylinderblock verbunden, sammelt die Abgase von jedem Zylinder und leitet sie über divergierende Rohrleitungen in den Abgaskrümmer. Die Hauptanforderungen bestehen darin, den Abgaswiderstand zu minimieren und gegenseitige Störungen zwischen den Zylindern zu vermeiden. Wenn die Abgase übermäßig konzentriert sind, kommt es zu gegenseitigen Störungen zwischen den Zylindern, d. h. wenn ein Zylinder ausstößt, kommt er zufällig mit den ungereinigten Abgasen anderer Zylinder in Kontakt. Dies erhöht den Widerstand des Abgases und verringert somit die Ausgangsleistung des Motors. Die Lösung besteht darin, die Abgase jedes Zylinders so weit wie möglich zu trennen, mit einem Zweig für jeden Zylinder oder einem Zweig für zwei Zylinder, und jeden Zweig so lang und unabhängig wie möglich zu machen, um die gegenseitige Beeinflussung der Gase in verschiedenen Rohren zu verringern.
Kurze Einleitung
Der Auspuffkrümmer ist eine divergierende Rohrleitung, die mit dem Motorzylinderblock verbunden ist und die Abgase jedes Zylinders konzentriert und in den Auspuffkrümmer leitet. Die Hauptanforderungen an ihn bestehen darin, den Abgaswiderstand zu minimieren und gegenseitige Störungen zwischen den Zylindern zu vermeiden. Wenn die Abgase übermäßig konzentriert sind, kommt es zu gegenseitigen Störungen zwischen den Zylindern, d. h. wenn ein Zylinder ausstößt, kommt er zufällig mit den ungereinigten Abgasen anderer Zylinder in Kontakt. Dies erhöht den Widerstand des Auspuffs und verringert somit die Ausgangsleistung des Motors. Die Lösung besteht darin, die Abgase jedes Zylinders so weit wie möglich zu trennen, mit einem Zweig für jeden Zylinder oder einem Zweig für zwei Zylinder, und jeden Zweig so lang und geformt wie möglich zu machen, um die gegenseitige Beeinflussung der Gase in verschiedenen Rohren zu verringern. Um den Abgaswiderstand zu verringern, werden bei der Herstellung der Auspuffkrümmer einiger Rennwagen Edelstahlrohre verwendet.
Beim Auspuffkrümmer sollten die Motorleistung, der Kraftstoffverbrauch, die Emissionsstandards, die Motorkosten, die passende Gestaltung der vorderen Fahrzeugkabine und das Temperaturfeld berücksichtigt werden.
Die häufig verwendeten Auspuffkrümmer werden je nach Material und Verarbeitungstechnologie in zwei Typen unterteilt: Krümmer aus Gusseisen und Krümmer aus Edelstahl
Eigenschaften und Anforderungen an Abgaskrümmer-Werkstoffe
Frühe Automotoren hatten eine geringe Leistung pro Gewichtseinheit, eine niedrige Kraftstoffverbrennungseffizienz und Abgastemperaturen von nicht über 500 Grad. Mit der Verbesserung der Effizienz von Automotoren stieg die Abgastemperatur auf 600-650 Grad. In den letzten Jahren haben die Industrieländer ihre Abgasnormen für Autos kontinuierlich verschärft und durch den Einsatz von Katalysatortechnologie und Schneckengetriebe-Turbotechnologie konnte die Arbeitstemperatur von Auspuffkrümmern deutlich auf über 750 Grad erhöht werden. Mit der weiteren Verbesserung der Motorleistung steigt auch die Betriebstemperatur des Auspuffkrümmers. Gleichzeitig wurde mit der Weiterentwicklung der Motortechnologie die Struktur von Auspuffkrümmern komplexer. Außerdem erfordert der Betrieb unter zyklisch wechselnden Temperaturbedingungen, dass die Materialien für Auspuffkrümmer nicht nur eine gute Hochtemperaturleistung, sondern auch eine gute Gussleistung aufweisen. Deshalb muss das Material für Auspuffkrümmer die folgenden Eigenschaften aufweisen.
Gute antioxidative Leistung bei hohen Temperaturen
Der Abgaskrümmer arbeitet lange Zeit in einem zyklischen Wechselzustand bei hohen Temperaturen, und die Antioxidationsleistung von Materialien bei hohen Temperaturen wirkt sich direkt auf die Lebensdauer des Abgaskrümmers aus. Gewöhnliches Gusseisen kann die Anforderungen offensichtlich nicht erfüllen, und dem Material müssen Legierungselemente hinzugefügt werden, um seine Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen zu verbessern.
Stabile Mikrostruktur
Im Bereich von Raumtemperatur bis Betriebstemperatur sollte das Material Phasenübergänge so weit wie möglich minimieren oder vermeiden. Denn Phasenübergänge können Volumenänderungen verursachen, die zu inneren Spannungen oder Verformungen führen, was sich auf die Leistung und Lebensdauer des Produkts auswirkt. Daher ist es am besten, wenn das Matrixmaterial eine stabile Ferrit- oder Austenitstruktur aufweist. Die Ausfallart von Gusseisenteilen, die unter Hochtemperaturbedingungen arbeiten, äußert sich hauptsächlich in Korrosion unter Hochtemperaturbedingungen. Nach der Oxidation der Strukturbestandteilphasen (z. B. Graphitkohlenstoff) ist das Volumen des Oxids größer als das ursprüngliche Volumen, was zu einer irreversiblen Ausdehnung des Gussstücks führt.
Verglichen mit den drei Graphitformen Flocken-, Schnecken- und Kugelgraphit weist Gusseisen mit Kugelgraphit die beste Hochtemperaturbeständigkeit auf. Der Grund dafür ist, dass während des Erstarrungsprozesses von Gusseisen Flockengraphit als führende Phase wächst. Am Ende der eutektischen Erstarrung bildet der Graphit in jedem eutektischen Cluster einen kontinuierlichen verzweigten dreidimensionalen Zustand. Bei hohen Temperaturen, wenn Sauerstoff in das Innere des Metalls eindringt, bildet der Graphit nach der Oxidation einen Mikrokanal, der den Oxidationsprozess beschleunigt. Wenn Kugelgraphitkerne entstehen, wachsen sie bis zu einer bestimmten Größe und werden als isolierte Kugel von der Matrix umgeben. Nachdem die Graphitkugel oxidiert ist, wird kein Kanal gebildet, was den weiteren Oxidationsprozess schwächt. Daher ist die Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit von Sphäroguss besser als bei anderen Graphitformen, und der Einfluss oxidierter Poren auf die Hochtemperaturfestigkeit von Gusseisen ist geringer als bei anderen Graphitformen. Kriechgraphit liegt dazwischen.
Kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient
Ein kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient ist vorteilhaft, um die thermische Belastung und Verformung des Abgaskrümmers zu verringern und die Leistung und Lebensdauer des Produkts zu verbessern.
Ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit
Muss die erforderlichen Festigkeitsanforderungen an das Produkt bei Einsatz unter hohen Temperaturen erfüllen.
Gute Prozessleistung und niedrige Kosten
Es gibt viele Arten hitzebeständiger und hochtemperaturbeständiger Metallmaterialien. Aufgrund der komplexen Form von Abgaskrümmern müssen die zur Herstellung von Abgaskrümmern verwendeten Materialien jedoch gut verarbeitbar sein und ihre Kosten müssen den Anforderungen der Massenproduktion in der Automobilindustrie entsprechen.