Abgasanlage eines 2-Takters
ist allerdings von einer Enduro-Seite Ähm 'weggefunden'
sagen wir mal, gilt aber auch für uns KloFahrer
Beim Öffnen des Auslasses wird eine positive Druckwelle (rot) in das Auspuffsystem
entlassen, welche sich mit Schallgeschwindigkeit Richtung Diffusor bewegt. (Schallgeschwindigkeit
ist hier etwas höher als bei Normalbedingungen, da die Abgasen heisser sind).
Beim Diffusor wird ein Teil der Energie der positiven Druckwelle negativ reflektiert
(grün). Diese Unterdruckwelle beschleunigt die Entleerung des Zylinders so stark,
dass sogar frisches Gemisch in den Auspuff gelangt. Der Rest der positiven Druckwelle
wird beim Reflektor reflektiert, so dass sich diese wieder in Richtung Auslass
bewegt. Dort presst diese Welle das frische Gemisch wieder zurück in den Zylinder,
wo es komprimiert wird, da die Ueberströmkanäle zu diesem Zeitpunkt schon wieder
geschlossen sind.
Die Expansionskammer
(Auspuff-Birne) hat einen entscheidenden Einfluss auf die Leistung und
Charakteristik eines 2-Takt Motors. 1950 hatte Walter Kaaden der Firma MZ als
erster gemerkt, dass man die Energie der Schallwellen eines 2-Takters zur
Leistungssteigerung einsetzen kann.
Die ersten 2-Takter hatten als
Auspuff ein einfaches Rohr bestimmter Länge. Die positive Druckwelle wurde am
Ende des Rohres negativ reflektiert und beschleunigte die Entleerung des
Zylinders. Tuning damals: Das Auspuffrohr wurde mit der Säge so lange gekürzt,
bis der Motor bei der gewünschten Drehzahl das maximale Drehmoment lieferte. Die
nutzbare Leistung dieser Motoren war aber sehr schmalbandig.
Später
verbesserte man dieses Verhalten, indem man am Ende des Rohres einen sich
öffnenden Konus, einen sog. Diffusor anschweisste. Diese Renntüten verbreiterten
die negative Druckwelle so, dass sie am Auslass über einen längeren Zeitraum
wirksam war.
-Steiler Konus: starke und kurze Saugwirkung
-Flacher Konus:
schwächere aber längere Saugwirkung
-Länge des geraden Rohres: Zeitpunkt,
wann Saugwirkung einsetzt
Diese Saugwirkung wurde durch exponentiell
ansteigende Diffusoren so effektiv, dass Frischgas aus den Ueberströmkanälen
durch den Brennraum in den Auspuffkrümmer gesogen wurde. Als Walter Kaaden dies
mit einen Gegenkonus zu verhindern versuchte erkannte er sofort das Potential
dieses Prinzips, da dadurch zusätzlich ein Aufladungseffekt erzielt wurde.
Folgende Abmessungen beinflussen nun die Charakteristik und Drehzahlband eines
2-Takters:
-Länge vom Auslass bis Mitte Reflektor: Zeit bis die reflektiert
positive Welle den Auslass erreicht.
-Länge des geraden Rohres: Zeitpunkt,
wann Saugwirkung einsetzt
-Winkel und Länge des Diffusors: Intensität und
zeitlicher Verlauf der Saugwirkung
-Winkel und Länge des Reflektors:
Intensität und zeitlicher Verlauf der Druckwirkung
-Durchmesser und Länge des
Endrohres (Dämpfer): Staudruck in der Expnsonskammer
Ein hoher Staudruck
verbessert das Spiel der Wellen, da in einem dichteren Medium mehr Energie
übertragen werden kann. Aber ein hoher Staudruck lässt aber den Motor heiss
laufen, so dass ein Kompromiss gefunden werden muss.
Modernen
Auspuffanlagen sind weiter optimiert, die Reflektoren und Diffusoren sind aus
einer Vielzahl von Winkeln aufgebaut, so dass ein mehr oder weniger
kontinuierlicher Verlauf entsteht. Die Berechnung moderner
Expanionsauspuffanlagen ist heute weit entwickelt. Bei 500er Gp Maschinen ist
die grosse Bedeutung dieser Systeme gut ersichtlich, da bei der Konstruktion
dieser Motorräder einige konstruktive Kompromisse eingegangen werden, um die 4
gewaltigen Auspuffbirnen unter zu bringen.
Die Zeitspanne des offenen
Auslasses verändert sich mit der Drehzahl. Dies bedeutet, dass das ganze
Druckwellenspiel nur bei einer bestimmten Drehzahl optimal funktioniert. Mit
einer Auslasssteuerung moderner 2-Takter erreicht man, dass diese Zeitspanne
über einen grösseres Drehzahlband konstant bleibt, indem man die
Auslassoberkannte bei tieferen Drehzahlen mit einem mechanischen System nach
unten schiebt. Andere Auslasssteuerungen arbeiten mit einem Helmholzresonator,
welcher die Ausbreitung der Druckwellen verzögert. Dieser Resonator wird bei
tiefen Drehzahlen dazugeschaltet. Beide Systeme können auch kombiniert werden.
Auslasssteuerungen sollten regelmässig gewartet werden, da eine Funktionsstörung
Folgeschäden nach sich ziehen kann. Ein für hohe Drehzahlen eingestelltes
Auslassventil hat bei tiefen Drehzahlen zur Folge, dass die rücklaufende
positive Druckwelle zu früh beim Zylinder eintrifft und so heisse
Verbrennungsgase durch die Ueberströmkanäle ins Kurbelgehäuse gelangen, welche
die Einlassmembranen beschädigen können. Umgekehrt läuft der Motor bei hohen
Drehzahlen zu heiss.