Rury wydechowe silnika benzynowego dwusuwowego mają dziwny kształt. Rozszerzają się do szerokiej średnicy, a następnie kurczą się do bardzo małej średnicy, gdzie gazy spalinowe przedostają się do środowiska.

- Dlaczego mają tak dziwny kształt?

- Do czego służy duża ekspansja w rurze wydechowej?

- Dlaczego średnica tak dramatycznie zmniejsza się na końcu?

Jest ładna animacja 2-suwowego silnika z komorą rozprężania

Źródło

Działa to tak:

Podczas ruchu w dół po zapłonie tłok odsłania otwór wylotowy, a spalony gaz przepływa do rury wydechowej jak fala uderzeniowa (wysokie ciśnienie).

Z powodu bezwładności gaz ten wytworzy za nim niewielką falę próżniową, która pomoże odessać więcej spalonego gazu, ale także świeżego gazu, gdy tylko otwór wlotowy zostanie odkryty.

Pierwszy stożek pomaga zwiększyć próżnię: Gdy gaz przepływa przez rurę z określoną prędkością, przepływa przez określoną objętość na czas. Jeśli przekrój zostanie zwiększony, a prędkość pozostanie taka sama, fala przejedzie przez większą objętość. To powoduje powstanie większej ... uhm ... podciśnienia za falą. To trochę trudne do wytłumaczenia.

OK, teraz mamy świeży gaz w cylindrze, ale także w kolektorze. Fala uderzeniowa uderza teraz w odpowiedni stożek i odbija się. Tzn. Teraz masz falę uderzeniową biegnącej w kierunku cylindra. Trafia w świeży gaz w momencie, gdy otwór wlotowy jest zakryty tłokiem i wtłacza ten gaz do cylindra. Gdy tłok również zakrywa otwór wylotowy, świeży gaz jest już pod pewnym ciśnieniem.

W ten sposób wydech tworzy pewien rodzaj sprężarki, zwiększając wydajność / moc objętościową silnika.

Kształt wydechu jest bardzo ważny w odniesieniu do czasu: długość rury między otworem wylotowym a pierwszym stożkiem określa, kiedy wzmocniona fala próżniowa dociera do cylindra - powinna być tam, gdy otwory wlotowe są odsłonięte i można zasysać świeży gaz z nich. Odległość do drugiego stożka określa, kiedy odbita fala uderzeniowa dociera do cylindra. Znowu: Powinno tak się zdarzyć, gdy wlot jest już pokryty, a wydech jeszcze nie.

Oznacza to, że rura wydechowa jest zaprojektowana dla określonej prędkości obrotowej, w której uzyskuje się maksymalny przyrost mocy.

Jednak kąty stożków pozwalają poszerzyć zakres obrotów na minutę, w których silnik rozwija swoją moc, kosztem maksymalnej mocy.

Oto na przykład krzywe mocy / momentu obrotowego dla trzech układów wydechowych na tym samym skuterze:

Po pierwsze, warto zauważyć, że silnik zaczyna wytwarzać moc nieco powyżej 5000 obr./min, ponieważ tam zaczyna działać wydech.

• Niebieska krzywa jest dość wąskim pikiem z maksimum przy 7700 RPM. dość szybko traci moc przy wyższych / niższych obrotach.
• Czerwona krzywa jest przesunięta do wyższych RPM, gdzie powinna uzyskać większą moc - ale zamiast tego jest zaprojektowana dla szerszego zakresu RPM. Tak więc maks. moc jest podobna do krzywej niebieskiej, ale zakres RPM jest około dwa razy szerszy.

Wreszcie, projekt zależy również od potrzeb pojazdu. Motorowy rower crossowy zwykle ma skrzynię biegów z kilkoma stałymi biegami, a zatem biegnie w szerokim zakresie obrotów. W przeciwieństwie do tego, skutery mają zazwyczaj wariomat, który pozwala silnikowi pracować z pewną, stałą prędkością obrotową.

Krótko:

Rury wydechowe są tak ukształtowane, aby wysysały gazy z komory spalania w zakresie prędkości obrotowych.

Nieco dłużej:

Wyobraź sobie silnik dwusuwowy bez układu wydechowego ^{* 1} . Po otwarciu zaworu wydechowego spalone gazy opuszczają cylinder. Pozostaw zawór otwarty przez wystarczająco długi czas, a cylinder będzie pod ciśnieniem otaczającego powietrza.

Teraz uruchom silnik ze stałą prędkością i dodaj prostą rurę jako wydech. Kiedy zawór wylotowy się otworzy, fala sprężonych gazów wpłynie do rury, przejdzie do końca rury i rozszerzy się do otaczającej atmosfery. W tym czasie fala odwrotna (niskie ciśnienie) wejdzie do rury i powróci do cylindra. Zrób to dobrze, a będziesz mógł wyssać resztki spalonych gazów z cylindra.

Teraz prosta rura działa tylko dla jednego małego zakresu obrotów na minutę. Ale jeśli zmienisz rurę na kształt litery V, będzie ona działać bardziej stopniowo.

Teraz wielkie pytania:

1. Czy to jedyny powód? (Nie mam pojęcia, jest to jeden z powodów, dla których należy ułożyć rurę wydechową).
2. Jak to działa z tłumieniem dźwięku? (Podejrzewam, że to druga część wydechu, który pokazałeś).

Niestety będę musiał zostawić tych dwóch, aby inni odpowiedzieli.

Dodatkowe informacje od - Perkins, który ma bardziej szczegółową wiedzę. Podaj odpowiedź, ponieważ rozumiem, że komentarze w końcu znikną z odpowiedzi.

To jest trochę bardziej skomplikowane. Silniki dwusuwowe mają nową mieszankę paliwowo-powietrzną wchodzącą do cylindra w momencie opuszczania układu wydechowego. Wysysanie wystarczającej ilości spalin z cylindra jest banalne. Dziwnie ukształtowane rury wydechowe, takie jak ten na zdjęciu, są tak naprawdę dostrojone do określonego zakresu obrotów, a najpierw zasysają większą ilość powietrza do paliwa przez silnik, a następnie fala ciśnienia odbija się od drugiej wąskiej części i wypycha dodatkowe paliwo - wróć do cylindra pod wyższym ciśnieniem, zmniejszając straty paliwa i zwiększając wydajność.

^{* 1} : Zignoruj ​​ryzyko przedostania się brudu do silnika.