Zweitaktauspuffsystem
Der Auslasskanal
im Zylinder wird durch die Bewegung des Kolbens gesteuert. Je nach
Steuerzeit des Motors öffnet der Kanal bei ca. 80° Kurbelwellenumdrehung.
Die Öffnungsdauer gesamt beträgt bei dieser Steuerzeit 160°
Kurbelwellenumdrehung. Bei einer Drehzahl von 10000 U/min; oder 167 U/s würde
die Öffnungszeit 0,00266 Sekunden betragen. Innerhalb dieser Zeit müssen
die folgenden Abläufe zurück gelegt werden.
1. Auslasskanal öffnet
2. Komprimiertes Abgas strömt mit Schallgeschwindigkeit zum Auspuffkrümmer
(Schockwelle)
3. Am Auspuffdiffusohr (1. Konus) entspannt sich die Druckwelle,
hierdurch entsteht Unterdruck
4. Einlass/Überströmkanal öffnet, Frischgas aus der Kurbelwellenkammer
strömt zum Brennraum, und durch den entstandenen Unterdruck im
Auspuffsystem zum Auslasskanal/Auspuff
5. Abgas im Auspuff erreicht den Prallkonus und wird teilweise
reflektiert Richtung Auslasskanal
6. Einlassüberströmkanal schließt
7. Abgaswelle erreicht den Zylinder, drückt die Frischgase zurück
8. Auslass schließt
Die Schallgeschwindigkeit beträgt 340 m/s, der Weg den die Schallwelle
aus dieser Berechnung zurück legt beträgt 900 mm. Die Länge der
Auspuffanlage für eine optimale Leistung bei 10000 U/min muß den halben
Weg betragen.
Das Endrohr einer Resonanzauspuffanlage ist im Durchlas kleiner als der
Auslasskanal das bedeutet hier werden Schockwellen unter Druck geleitet.
Durch die Energiebewegungen in einen geschlossenen Medium und die Temperatur
der heißen Gase erhöht sich die Schallgeschwindigkeit bedeutend. Das
bedeutet unsere Formel muß bedeutend reichhaltiger sein. Software zum
berechnen der Auspuffanlage gibt es hier:
Damit die Auspuffanlage auch bei niedrigen Drehzahlen genügend Leistung
entwickelt wird mit einer mechanischen oder elektronischen Steuerung die
Auslassoberkante nach unten bewegt. Die spätere Steuerzeit der
Auslassoberkante muß die Öffnungszeit des Auslasskanals soweit verkürzen,
damit die größere Öffnungsdauer die durch die niedrige Drehzahl entsteht,
ausgeglichen wird. Dadurch erreicht man einen guten Kompromiß damit die
Auspuffanlage für hohe und niedrige Drehzahlen stimmt.
Das gleiche Prinzip erreicht man auch durch vorschalten eines zusätzlichen
Resonanzkammer im Auspuffsystem. Meistens sind beide Systeme kombiniert.
Der Zeitpunkt der Umsteuerung sollte bei einer Drehzahl mittig bis
kleiner im nutzbaren Drehzahlbereich liegen. Durch die Ablagerungen der
Verbrennung oder Spiel und Schmutz in den Lagern läßt sich eine
mechanische Steuerung nur bedingt Drehzahlabhängig steuern. Optimal ist
eine elektronische Steuerung über einen Stellmotor.
Nachfolgend eine kurze Beschreibung der einzelnen Teile einer
Auspuffanlage mit deren Bedeutung:
Die Länge bestimmt den Zeitpunkt wann die Saugwirkung
einsetzt.
Intensität und zeitlicher Verlauf der Saugwirkung. Ein steiler Konus
bewirkt eine starke und kurze Saugwirkung. Ein flacher Konus bewirkt eine
schwächere aber längere Saugwirkung. Durch verschiedene Winkel kann ein
kontinuierlicher Verlauf der Saugwirkung hergestellt werden.
Der Winkel und die Länge bestimmt die Intensität und den
zeitlichen Verlauf der Druckwirkung.
Der Innendurchmesser des Endrohres bestimmt den Staudruck in der
Expansionskammer. Ein kleiner Durchmesser erhöht den Staudruck, das ergibt
eine gute Übertragung der Schallwellen bei hohen Drehzahlen. Der Motor kann
bei zu kleinen Durchmesser zu heiß werden!
Fortsetzung folgt!
Länge des geraden Rohres(Krümmer):
Diffusohr
Reflektor:
Endrohres (Dämpfer):