Zweitakt-Benzinmotor-Auspuffrohre sind merkwürdig geformt. Sie dehnen sich zu einem weiten Durchmesser aus und schrumpfen dann zu einem sehr kleinen Durchmesser, wo die Abgase in die Umgebung austreten.

- Warum sind sie so seltsam geformt?

- Wofür ist die große Ausdehnung im Auspuffrohr?

- Warum verringert sich der Durchmesser am Ende so dramatisch?

Es gibt diese schöne Animation eines 2-Takt-Motors mit Expansionskammer

Quelle

Das funktioniert so:

Während sich der Kolben nach der Zündung nach unten bewegt, gibt er die Abgasöffnung frei und das verbrannte Gas strömt wie eine (Hochdruck-) Stoßwelle in das Abgasrohr.

Aufgrund der Trägheit erzeugt dieses Gas eine leichte Unterdruckwelle, die dazu beiträgt, mehr verbranntes Gas, aber auch Frischgas abzusaugen, sobald die Einlassöffnung freigelegt wird.

Der erste Kegel hilft, das Vakuum zu erhöhen: Wenn das Gas mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch das Rohr strömt, strömt es pro Zeiteinheit durch ein bestimmtes Volumen. Wenn der Querschnitt vergrößert wird und die Geschwindigkeit gleich bleibt, durchläuft die Welle ein größeres Volumen. Dies erzeugt mehr ... ähm ... Vakuumvolumen hinter der Welle. Es ist ein bisschen schwer zu erklären.

OK, jetzt haben wir frisches Gas in der Flasche, aber auch im Verteiler. Die Stoßwelle trifft jetzt auf den rechten Kegel und wird reflektiert. Das heißt, Sie haben jetzt eine Stoßwelle, die in Richtung Zylinder läuft. Es trifft genau in dem Moment auf das Frischgas, in dem die Ansaugöffnung vom Kolben verdeckt wird, und drückt dieses Gas in den Zylinder. Wenn der Kolben auch die Auslassöffnung abdeckt, steht das Frischgas bereits unter einem gewissen Druck.

Auf diese Weise bildet das Abgas eine Art Kompressor, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad / die Leistung des Motors erhöht wird.

Die Form des Abgases ist sehr zeitkritisch: Die Länge des Rohrs zwischen Abgasöffnung und erstem Kegel definiert, wann die verstärkte Vakuumwelle den Zylinder erreicht - sie sollte dort sein, wenn die Einlassöffnungen freiliegen und Frischgas angesaugt werden kann aus ihnen heraus. Und der Abstand zum zweiten Kegel definiert, wann die reflektierte Stoßwelle den Zylinder erreicht. Nochmals: Dies sollte passieren, wenn der Einlass bereits abgedeckt ist und der Auslass noch nicht.

Dies bedeutet, dass der Auspuff für eine bestimmte Drehzahl ausgelegt ist, bei der Sie den maximalen Leistungszuwachs erzielen.

Die Winkel der Kegel ermöglichen es jedoch, den Drehzahlbereich, in dem der Motor seine Leistung entwickelt, auf Kosten der maximalen Leistung zu erweitern.

Zum Beispiel sind hier Leistungs / Drehmoment-Kurven für drei Abgassysteme auf demselben Roller:

Erstens ist es bemerkenswert, dass der Motor ab 5000 U / min eine gewisse Leistung entwickelt, weil dort der Auspuff zu arbeiten beginnt.

• Die blaue Kurve ist ein ziemlich schmaler Peak mit einem Maximum bei 7700 U / min. Bei höheren / niedrigeren Drehzahlen verliert er recht schnell an Leistung.
• Die rote Kurve wird zu einer höheren Drehzahl verschoben, wo sie mehr Leistung entwickeln sollte. Stattdessen ist sie für einen breiteren Drehzahlbereich ausgelegt. So ist die max. Die Leistung ähnelt der der blauen Kurve, der Drehzahlbereich ist jedoch etwa doppelt so breit.

Schließlich hängt das Design auch von den Bedürfnissen des Fahrzeugs ab. Ein Motor-Cross-Bike hat normalerweise ein Getriebe mit mehreren festen Gängen und läuft daher über einen weiten Drehzahlbereich. Im Gegensatz dazu haben Roller normalerweise eine Variomatik, die es dem Motor ermöglicht, mit einer bestimmten, konstanten Drehzahl zu laufen.

Kurz:

Die Auspuffrohre sind so geformt, dass sie über einen Drehzahlbereich Gase aus der Brennkammer saugen.

Etwas länger:

Stellen Sie sich einen Zweitaktmotor ohne Auspuff vor ^{* 1} . Wenn sich das Auslassventil öffnet, verlassen verbrannte Gase den Zylinder. Lassen Sie das Ventil lange genug offen und der Zylinder steht unter Umgebungsluftdruck.

Lassen Sie jetzt den Motor mit einer festen Drehzahl laufen und fügen Sie ein gerades Rohr als Auspuff hinzu. Wenn sich das Auslassventil öffnet, strömt eine Welle komprimierter Gase in das Rohr, gelangt zum Ende des Rohrs und dehnt sich in die umgebende Atmosphäre aus. Zu diesem Zeitpunkt tritt eine Rückwärtswelle (Niederdruckwelle) in das Rohr ein und wandert zurück zum Zylinder. Wenn Sie dies richtig machen, können Sie einige der verbleibenden verbrannten Gase aus dem Zylinder saugen.

Jetzt funktioniert ein gerades Rohr nur für einen kleinen Drehzahlbereich. Wenn Sie das Rohr jedoch in eine V-Form ändern, wird es langsamer funktionieren.

Nun die großen Fragen:

1. Ist das der einzige Grund? (Keine Ahnung, es ist einer der Gründe, ein Auspuffrohr zu formen).
2. Wie wirkt sich das auf die Schalldämpfung aus? (Was ich vermute, ist der zweite Teil des Auspuffs, den Sie gezeigt haben).

Traurigerweise muss ich diese beiden zurücklassen, damit andere antworten können.

Zusätzliche Informationen von - Perkins, der detailliertere Kenntnisse hat. Schreibe in die Antwort, da ich verstehe, dass Kommentare irgendwann aus den Antworten verschwinden.

Es ist etwas komplizierter. Bei Zweitaktmotoren kommt gleichzeitig mit dem Austritt des Abgases ein neues Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylinder. Das Absaugen einer ausreichenden Abgasmenge aus dem Zylinder ist unerheblich. Die kurios geformten Auspuffrohre wie das abgebildete sind tatsächlich auf einen bestimmten Drehzahlbereich abgestimmt. Sie saugen zuerst eine größere Menge Kraftstoff-Luft durch den Motor, und dann prallt die Druckwelle vom zweiten schmalen Teil ab und drückt den zusätzlichen Kraftstoff -Luft mit höherem Druck in den Zylinder zurück, um die Kraftstoffverschwendung zu verringern und die Leistung zu steigern.

^{* 1} : Ignorieren Sie die Gefahr, dass Schmutz in den Motor gelangt.