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Eberspächer: Leichtbau bei Abgasanlagen

Eine Kombination verschiedener Aspekte soll laut Zulieferer Eberspächer zukünftig für Fortschritte im Leichtbau der Abgasanlage sorgen. "Dazu gehören neben ganz neuen konzeptionellen Ansätzen auch die Wandstärkenreduzierung der eingesetzten Werkstoffe sowie der Einsatz alternativer Materialien", erklärt Thomas Nording, Leiter des Eberspächer Center of Competence Entwicklung Abgastechnik. Auf der IAA zeigt das Unternehmen hierzu neue Studien und Serienprodukte.

Eine der Studien ist die einer Kompakt-Abgasanlage für Frontmotoren (Bild). Alle Funktionseinheiten sind im Motorraum untergebracht, heißt es aus Esslingen. Vor einigen Jahren hatte das Unternehmen eine vergleichbare Anlage für Kleinwagen mit Heckmotor realisiert. Jetzt sei dieses Konzept auch für Frontmotoren umgesetzt worden. Als Besonderheit hebt das Unternehmen den platz- und materialsparenden Einbau der Anlage hervor. Da die Funktionen in einer Komponente gebündelt sind, soll es keine langen Verbindungsrohre, die unter dem Fahrzeugunterboden entlangführen, geben. Das mache die Anlage deutlich leichter - bei einem Vierzylindermotor ist im Vergleich zur Serienanlage eine bis zu 40-prozentige Gewichtsersparnis möglich, gibt der Esslinger Zulieferer an. Und das Konzept soll zudem Platz schaffen. Denn aufgrund der Betriebstemperaturen und -bewegungen der Rohre müssten andere Bauteile bei konventioneller Konzeption in erheblichem Abstand verbaut werden.

Die kompakte Abgasanlage eignet sich besonders zum Einsatz bei Downsizing-Konzepten mit Drei- und Vierzylindermotoren, betont das Unternehmen. Durch die reduzierte Anzahl von Zylindern könne sie im Motorraum einfach integriert werden. Auch für alternative Antriebskonzepte wie Plug-in-Hybride soll das neue Abgassystem Vorteile bieten. Da kein Abgasrohr den Platz im Unterboden blockiere, werde Bauraum frei für die Batterie oder für Induktionsschleifen zum kabellosen Aufladen, heißt es. Da die akustischen Anforderungen aufgrund der reduzierten Abgasstranglänge insbesondere bei Ottomotoren anspruchsvoller sind, kommt hier die Active-Silence-Technologie des Unternehmens zum Einsatz. Technisch gesehen basiert sie auf dem Antischall-Prinzip: Von den unerwünschten Schallwellen wird über einen Lautsprecher ein gegengleiches Abbild erzeugt, wird erläutert. Überlagern sich diese gegenläufigen Wellen exakt, heben sie sich auf, fügt das Unternehmen erklärend hinzu. Damit könne der Abgasgegendruck gegenüber konventionellen Technologien um bis zu 75 Prozent reduziert werden. Zudem habe der neue Schalldämpfertyp ein bis zu 60 Prozent geringeres Volumen und wiege bis zu 40 Prozent weniger als herkömmliche Systeme.

Wie man die Wandstärken einer Abgasanlage und damit ihr Gewicht reduzieren kann, präsentiert Eberspächer anhand der Serienanlage für den Chevrolet Volt: Das Elektrofahrzeug ist mit einem Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung ausgestattet. Für diesen so genannten Range-Extender hat der Zulieferer eine gewichtsoptimierte Abgasanlage entwickelt. Katalysator, Mittelschalldämpfer und Rohre sind konventionell angeordnet. Zum Leichtgewicht soll die Anlage durch den reduzierten Materialeinsatz werden. Die Stärke der Rohre betrage lediglich einen Millimeter - üblich seien jedoch 1,2 bis 1,5 Millimeter. Dadurch können, bezogen auf herkömmliche Rohrleitungen, 20 Prozent Gewicht eingespart werden, gibt das Unternehmen an.

Auch im Facelift des Audi A4 kommt eine wandstärkenreduzierte Abgasanlage von Eberspächer bereits in Serie zum Einsatz: Dank der von Thyssen Krupp entwickelten Fertigungstechnologie "Tailored Blanks" lassen sich Güte und Stärke der Schalldämpfer-Schale und der Innenbauteile punktgenau variieren, heißt es aus Esslingen. Daher sollen die Teile nur dort über eine hohe Wandstärke verfügen, wo diese belastungsbedingt benötigt werde. An weniger beanspruchten Abschnitten konnten Materialeinsatz und Gewicht reduziert werden, heißt es weiter. Gegenüber der bereits gewichtsreduzierten Vorgängeranlage würden weitere zehn Prozent an Gewicht eingespart.

Zudem zeigt Eberspächer auf der IAA 2011 in Frankfurt, wie das Gewicht einer Abgasanlage durch neuartige, leichte Materialien reduziert werden kann. Am Beispiel von Active-Silence haben die Entwickler verschiedene Optionen durchexerziert, wie berichtet wird. Da der Aktor nicht direkt vom Abgas durchströmt werde, sei es möglich, auch weniger temperaturstabile Werkstoffe zu verwenden. Neben der Standardversion in Stahl zeigt das Unternehmen daher eine Variante aus Kunststoff mit einer Gewichtsersparnis von 35 Prozent (bezogen auf das Gehäuse). Darüber hinaus präsentiert das Unternehmen Studien aus Aluminium (37 Prozent Gewichtsersparnis), Titan (26 Prozent Gewichtsersparnis) sowie Karbon mit einer 40-prozentigen Gewichtsreduktion.
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