Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

[HKindler]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Der Zweck des Schalldämpfers ist es den Schall entweder per Absorption oder per Resonanz zu dämpfen. Ein Schalldämpfer, egal wie er ausgelegt ist, vollführt immer Beides. Die Dämpfung geschieht bei der Absorption ducrh die Umwandlung von kinetischer Energie (der Luft) in (wie oft) Wärme. Wir haben also bei einem kalten Schalldämpfer ein Temperaturgefälle im Inneren. Der Schalldämpfer kann also im kalten Zustand zunächst sehr viel Wärme aufnehmen bzw. umwandeln, nämlich entsprechend seiner Wärmekapazität plus seiner konstanten Wärmeanfuhr an die Umgebungsluft. Ergo kann er auch im kalten Zustand die ihm zugeführte Energie in Form von kinetischer Energie der bewegten Abgase besser in Wärme umwandeln und auch in sich selbst speichern. Ein komplett heißer Schalldämpfer kann weitere ihm zugeführte Energie nur noch in der Höhe umwandlen, als dass er Wärme an die Umgebung abgeben kann. Es ist ein thermodynamisches Gleichgewicht eingetreten.

Das kann man so sehen. Allerdings verwechselst du hier Ursache und Wirkung: der Auspuff nimmt nicht weniger Energie auf, nur weil er wärmer ist, sondern er wird so lange wärmer, bis er ein Gleichgewicht zwischen aufgenommener und abgeführter Energie erreicht hat. Die Temperatur hat also zunächst nichts mit der Fähigkeit zu tun, Energie aufzunehmen. Im Gegenteil, je heißer der Auspuff ist, umso mehr Energie kann er durch die höhere Temperaturdifferenz an die Umgebung abführen.

Deine Begründung kann also nicht richtig sein. Ich vermute einmal - und es ist nur eine Vermutung! - dass sich das schallabsorbierende Material genau so ausdehnt wie alles andere auch. In der Annahme, dass es sich dabei ja irgendwie um eine Art offenporigen Schwamm handeln muss, vergrößern sich auch die Poren und es wird weniger kinetische Energie in Wärme umgewandelt.

 

[Torqy]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Das kann man so sehen. Allerdings verwechselst du hier Ursache und Wirkung: der Auspuff nimmt nicht weniger Energie auf, nur weil er wärmer ist, sondern er wird so lange wärmer, bis er ein Gleichgewicht zwischen aufgenommener und abgeführter Energie erreicht hat. Die Temperatur hat also zunächst nichts mit der Fähigkeit zu tun, Energie aufzunehmen. Im Gegenteil, je heißer der Auspuff ist, umso mehr Energie kann er durch die höhere Temperaturdifferenz an die Umgebung abführen.

Deine Begründung kann also nicht richtig sein. Ich vermute einmal - und es ist nur eine Vermutung! - dass sich das schallabsorbierende Material genau so ausdehnt wie alles andere auch. In der Annahme, dass es sich dabei ja irgendwie um eine Art offenporigen Schwamm handeln muss, vergrößern sich auch die Poren und es wird weniger kinetische Energie in Wärme umgewandelt.

Sorry, aber da irrst du dich. Der Puff kann keine Wärme mehr aufnehmen, wenn er annähernd Abgastemperatur hat, da deltaQ=0 ist. Sehr wohl kann er weiter erwärmt werden, wenn er gezwungen wird kinteische Energie in Wärme umzuwandeln. Der Ausführung mit dem Gleichgewicht stimme ich zu und habe ich schon beschrieben.

Ich will auf folgendes heraus: Der Schalldämpfer bekommt zu Beginn (im kalten Zustand) thermische und kinetische Energie zugeführt. Es findet noch keine Wärmeabstrahlung nach außen hin statt. (Alle Betrachtungen quasistationär) Das Material kann also Wärme in großer Menge aufnehmen. Sowohl aus der thermischen, als auch als Umwandlung aus der kinetischen, wobei ich hier nicht sagen will, welche Anteile dort jeweils herschen. Im heißen Zustand ist wie o. a. Gleichgewicht entstanden, der Dämpfer strahlt Wärme an die Umgebung ab und wandelt kinetische SChallenergie in Wärme um. Diese Einträge können nun aber nicht mehr in einem großen Maße aufgenommen werden. Eine weitere Zufuhr kann nur über höhere Abgastemperatunren erreicht werden, die nicht entstehen. Also entlässt er Abgase höher Temperatunr, die sowohl höhere thermische Energie, als auch höhere kinetische Energie haben.

Roland

 

[T6666]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Ich will auf folgendes heraus: Der Schalldämpfer bekommt zu Beginn (im kalten Zustand) thermische und kinetische Energie zugeführt. Es findet noch keine Wärmeabstrahlung nach außen hin statt. (Alle Betrachtungen quasistationär) Das Material kann also Wärme in großer Menge aufnehmen. Sowohl aus der thermischen, als auch als Umwandlung aus der kinetischen, wobei ich hier nicht sagen will, welche Anteile dort jeweils herschen. Im heißen Zustand ist wie o. a. Gleichgewicht entstanden, der Dämpfer strahlt Wärme an die Umgebung ab und wandelt kinetische SChallenergie in Wärme um. Diese Einträge können nun aber nicht mehr in einem großen Maße aufgenommen werden. Eine weitere Zufuhr kann nur über höhere Abgastemperatunren erreicht werden, die nicht entstehen. Also entlässt er Abgase höher Temperatunr, die sowohl höhere thermische Energie, als auch höhere kinetische Energie haben.

Roland

Die Erklärung erscheint mir als nicht naturwissenschaftlich vorgebildetem Zeitgenossen bisher als sehr plausibel.

Das Auspuffgeräusch wird ja nach einer gewissen Volllastpause, wenn mit moderater Drehzahl weitergefahren wird und eine Abkühlung des Auspuffs stattfindet, wieder leiser.

Grüße
Sascha

 

[rovaniemi]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Sorry, aber da irrst du dich. Der Puff kann keine Wärme mehr aufnehmen, wenn er annähernd Abgastemperatur hat, da deltaQ=0 ist. Sehr wohl kann er weiter erwärmt werden, wenn er gezwungen wird kinteische Energie in Wärme umzuwandeln. Der Ausführung mit dem Gleichgewicht stimme ich zu und habe ich schon beschrieben.

Ich glaube du irrst. Der Auspuff gibt doch Wärme an die Umgebung ab, und da ist der Wärmefluß garantiert nicht gleich null.
Die an die Umgebung verlorene Energie wird über die Abgase wieder zugeführt, daß man einen quasi statischen Energiefluß hat, auch wenn sich das dem Wort nach wiederspricht.

Vielleicht hat die kleine Längenausdehnung bei Erwärmung zur Folge, daß der gesamte Abgasstrang straffer sitzt und dann zur Karosserie hin mehr zum Dröhnen neigt, oder besser formuliert die Resonanzen besser übertragen!?

 

[HKindler]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Sorry, aber da irrst du dich. Der Puff kann keine Wärme mehr aufnehmen, wenn er annähernd Abgastemperatur hat, da deltaQ=0 ist.

Natürlich kann der Auspuff noch Wärme aufnehmen - und zwar genau so viel, wie er an die Umgebungsluft wieder abgeben kann. Und glaube mir, das ist bei der hohen Temperaturdifferenz nicht gerade wenig. Das kannst du ganz einfach testen: halte einmal deine Hand bei heißem Auspuff und laufendem Motor direkt vor das Endrohr: du wirst dir an den Abgasen wohl kaum die Pfoten verbrennen. Das Abgas hat also bei weitem nicht mehr die über 1000°C, die es am Krümmer hat. Und wo ist die Wärme hin gegangen? Genau, über die Außenwand des Auspuffs an die Umgebungsluft. Und was meinst du wohl, wieso rings um den Auspuff bei allen Autos so schöne Wärmeschutzbleche angebracht sind?

 

[HenryT]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

@ Auspuffgelehrte

Mich hat das Thema beschäftigt, weiles offensichtlich keine eindeutige Erklärung für das wärmeabhängige Verhalten des Auspuffs gibt. Dabei bin ich auf einen temperaturabhängigen Faktor gekommen der noch nicht betrachtet wurde.
Die Schallgeschwindigkeit in der Luft beträgt bei 0 Grad C= 331 m/s, bei 20 =343 m/s und bei 800= 657m/s. Kann dies (mit) ein Grund für das unterschiedliche Verhalten des Auspuffs sein?

 

[rovaniemi]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

@ Auspuffgelehrte

Mich hat das Thema beschäftigt, weiles offensichtlich keine eindeutige Erklärung für das wärmeabhängige Verhalten des Auspuffs gibt. Dabei bin ich auf einen temperaturabhängigen Faktor gekommen der noch nicht betrachtet wurde.
Die Schallgeschwindigkeit in der Luft beträgt bei 0 Grad C= 331 m/s, bei 20 =343 m/s und bei 800= 657m/s. Kann dies (mit) ein Grund für das unterschiedliche Verhalten des Auspuffs sein?

- das würde erklären, wieso das Resonanzverhalten sich so stark ändert, da dort die Schallgeschwindigkeit mit eingeht: f = c/lambda, mit c=Schallgeschwindigkeit.

 

[Brummm]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Natürlich kann der Auspuff noch Wärme aufnehmen - und zwar genau so viel, wie er an die Umgebungsluft wieder abgeben kann. Und glaube mir, das ist bei der hohen Temperaturdifferenz nicht gerade wenig. Das kannst du ganz einfach testen: ...

Die umseitige Erklärung von Roland, die von Helmut ja offenbar bestätigt wird, klingt für mich absolut logisch und nachvollziehbar. Bisher für mich die mit Abstand naheliegendste Erklärung. Wirklich interessant, Euer Thema! :)

Viele Grüße
Jan

 

[Touri320]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

muß jetzt echt meine Thermodynamik bücher rausholen?.... ich denke das lass ich lieber hab die klausur nur in der klausurbesprechung bestanden, aber ich lese hier interessiert mit auch wenn ich thermodynamik hasse.

 

[Torqy]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Na gut, also noch zwei (Gedanken-)Beispiele:

1. Aus Erfahrung wissen wir doch, dass die Abgase zunächst bei kaltem Schalldämpfer auch kalt sind und bei einem heißen Auspuff dann auch wesentlich heißer sind, weil der Schalldämfer nun nicht mehr so viel Wärme aufnehmen kann, sondern nur noch über sich selbst nach außen Wärme abstrahlt.

2. Ein kleiner Auspuff im Gegensatz zu einem Großen (mit großer Masse ergo Wärmekapazität) wird schneller lauter, da sind wir uns doch einig, oder? Und dieser wird auch schneller wieder leiser, wenn das Auto eine Weile stand.

Zu der Spannug der Bauteile an einem heißen Auspuff: Die Anlage hängt ja an Gummiblöcken. Diese können nachgeben und eine Spannung, die durch eine Längenänderung entsteht ausgleichen, sodass auf auf die gesamte Anlage annähernd die gleiche Spannug herrscht wie im kalten Zustand. Es ist mit den Aufhängungen ja nicht wie bei Bahnschienen, wo jede einzelne Schwelle die Kraft aufnimmt, die zwischen Ihm und den beiden Nachbarn entsteht. Ich werde mal die Längenänderung ausrechnen, wenn ich wieder zu Hause bin...

Den Gedanken mit der veränderten Schallgeschwindigkeit und der damit verbundenen geänderten Resonanz-Frequenz/ -Drehzahl aufgrund der hohen Temperatur finde ich übrigens sehr interessant und sehr einleuchtend.

Roland

 

[Elias]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

@ Auspuffgelehrte

Mich hat das Thema beschäftigt, weiles offensichtlich keine eindeutige Erklärung für das wärmeabhängige Verhalten des Auspuffs gibt. Dabei bin ich auf einen temperaturabhängigen Faktor gekommen der noch nicht betrachtet wurde.
Die Schallgeschwindigkeit in der Luft beträgt bei 0 Grad C= 331 m/s, bei 20 =343 m/s und bei 800= 657m/s. Kann dies (mit) ein Grund für das unterschiedliche Verhalten des Auspuffs sein?

Das ist für mich bislang der plausibelste Erklärungs-Ansatz. Wenn die Schallgeschwindigkeit steigt, dann steigt die Resonanzfrequenz eines Resonators ebenfalls um diesen Betrag. Und damit kommen u. U. Frequenzen, die bei mäßiger Wärme gut absorbiert werden, in einen Bereich, der nicht mehr so gut absorbiert. Damit wird es lauter. Und bei Abkühlung auf den Normalwert wird es wieder leiser.

Die Ansätze mit thermodynamischen Gleichgewicht etc. können mich nicht überzeugen, und zwar aus folgendem Grund:

Laut ist am Abgas (ohne Auspuff), dass der Gasdruck bei jedem Ausblastakt nicht irgendwie, sondern ganz plötzlich ansteigt. Dieser plötzliche Druckanstieg bewirkt einen entsprechenden Knall im Ohr. Der Schalldämpfer hat nun die Aufgabe, aus deinem Abgasstrom mit ständigen steilen Druckspitzen einen möglichst gleichmäßigen Abgasstrom zu machen. Dazu braucht er aber in erster Näherung gar keine Energie aus dem Abgasstrom aufzunehmen, sondern nur zu puffern bis zum nächsten Knall. (Das ist ein Tiefpass mit möglichst niedriger Grenzfrequenz.)

Übrigens: Die letzte Pegelreduktion am Auspuff findet gar nicht im Schalldämpfer statt, sondern am Ende des Auspuffrohres. Denn dort springt der Querschnitt des Rohres von einem relativ kleinen Wert (Rohr) auf einen sehr viel größeren Wert (Umwelt hinter der Stoßstange). Allein dieser Querschnitts-Sprung bedeutet einen akustischen Impedanz-Sprung und dieser wiederum eine Pegelreduktion.

 

[Torqy]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

@ Auspuffgelehrte

Die Schallgeschwindigkeit in der Luft beträgt bei 0 Grad C= 331 m/s, bei 20 =343 m/s und bei 800= 657m/s.

Hmm, warum sind denn die Abgase am Anfang so kalt und dann später so warm....

 

[dezento]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Hmm, warum sind denn die Abgase am Anfang so kalt und dann später so warm....

Wenn die Abgase kurz nach dem Start durch den kalten Auspuff laufen werden diese wieder gekühlt. Ist der Auspuff erstmal warm werden die Abgase auch nicht mehr gekühlt. Im Motor sind die Abgase beim Start genauso heiss wie nach einer Stund fahrt. Naja vielleicht nicht ganz, weil der kalte Motor ja auch etwas kühlt. Logisch oder????

 

[HenryT]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Wen es genauer interessiert, im i-net findet man über die Auslegung von Abgasanlagen anschauliche Abhandlungen, da die Konstruktion dieser Anlagen zur Leistungssteigerung des Motors benutzt werden.
Bei 2-Taktmotoren :) , die physikalischen Bedingungen bleiben die selben.

 

[Torqy]

AW: Warum wird ein Auspuff lauter, wenn er warm gefahren ist ?

Wenn die Abgase kurz nach dem Start durch den kalten Auspuff laufen werden diese wieder gekühlt. Ist der Auspuff erstmal warm werden die Abgase auch nicht mehr gekühlt. Im Motor sind die Abgase beim Start genauso heiss wie nach einer Stund fahrt. Naja vielleicht nicht ganz, weil der kalte Motor ja auch etwas kühlt. Logisch oder????

OK, mein Fehler. In Anbetracht meiner obigen Ausführungen hätte ich vielleicht den "RhetorischeFrageAn-Button" und dann den "RhetorischeFrageAus-Button" drücken sollen.

 

[DerMaschi]

Hab mal ein Video gemacht, nachdem ich ne gute Stunde im Schnitt mit 180 km/h auf der Bahn war.
Auf dem Video kommt zwar nicht so gut rüber, dass er im unteren Drehzahlbereich erheblich lauter ist, was man aber denke ich gut raushören kann, sind die fast rennportartigen, hübschen Nebengeräusche beim "Vom-Gas-gehen" :-) Das ist im Übrigen die Werksauspuffanlage des ZZZZ QP mit der 3.0si-Maschine.