Jeder 2-Takt-Fahrer wird Ihnen sagen, wie wichtig das Rohr (genauer gesagt die Expansionskammer) auf seinem Fahrrad ist. Es gibt keinen anderen Gegenstand in einem 2-Takt, der die Leistung so stark beeinträchtigt. Was ist eine Expansionskammer und wie funktionieren sie?

Das Problem bei einem so einfachen Design wie dem 2-Takt ist, dass es relativ schwer zu verbessern ist. Bei dem Versuch, die Leistung zu verbessern, haben die Ingenieure das Timing des Anschlusses, die Vergasergröße, das Kompressionsverhältnis und den Zündzeitpunkt mehrmals geändert. Schließlich stellten sie jedoch fest, dass sie nur wenig anderes tun konnten, um eine bessere, besser nutzbare Leistung zu erzielen.

Auslassöffnungs-Timing

Als die Ingenieure mehr über den Zweitakt und seine Arbeitsweise erfuhren, stellte sich heraus, dass zur Leistungssteigerung eine Methode zur Änderung der Steuerzeiten der Auslassöffnungen erforderlich war.

Bei einem Motor mit Kolbenöffnung wird die Auslassöffnung symmetrisch um den oberen Totpunkt (OT) geöffnet und geschlossen. Wenn Sie also die Öffnung absenken, um die Kompressionsphase früher zu starten, halten Sie die verbrannten Gase automatisch länger ein, die sich dann mit mischen würden zum Beispiel die neue Anklage.

Michel Kadenacy

Ein System zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung an verschiedenen Stellen um den oberen Totpunkt war eindeutig erforderlich. Nach langer Forschung und Entwicklung entdeckte der russische Ingenieur Michel Kadenacy, wie man die Impulse (Druckwellen) aus dem Auspuff nutzt, um dies zu erreichen.

Kadenacy entdeckte, dass eine sorgfältige Konstruktion des Abgassystems die Druckimpulse effektiv nutzen kann, um die Abgasöffnung zu schließen, ohne dass zusätzliche bewegliche mechanische Teile erforderlich sind. Als er dieses Wissen weiter vertiefte, stellte er fest, dass die Impulse in direktem Zusammenhang mit Form, Größe, Länge und Durchmesser von Rohr und Schalldämpfer standen.

Weitere Experimente führten zu einem Verständnis, wie und wann die Pulsrichtung geändert werden sollte.

Also, was bedeutet das alles in realer Hinsicht?

Nach dem 2-Takt-Durchlauf (bei einem Kolbenmotor) haben wir:

• Einlass
• Primäre Komprimierung
• Transfer
• Kompression
• Leistung
• Auspuff

Obwohl der Zweitakt sehr einfach zu bedienen ist, ist die Wechselwirkung zwischen den Phasen komplexer. Wenn sich der Kolben zum Beispiel beim Einlasshub nach oben bewegt, komprimiert er auch die vorherige Ladung, die zum Abfeuern bereit ist. Wenn wir uns die Zyklen noch einmal ansehen, passiert zur gleichen Zeit Folgendes:

• Einlass - Komprimierung gleichzeitig
• Primärverdichtung - Die vorherige Frischladung wird während des Arbeitstakts von den Kurbelgehäusen auf die Oberseite des Zylinders übertragen
• Kompression - Ende der Einlassphase
• Leistung - Wenn der Kolben nach unten geht, wird die frische Ladung in den Kurbelgehäusen komprimiert und die Auslassöffnung geöffnet
• Auspuff - Wenn die verbrannte Ladung aus der Auspufföffnung austritt, wird die frische Ladung auf die Oberseite des Motors übertragen.

Die kritische Phase in Bezug auf die Abgase tritt auf, wenn der Kolben gerade vor dem Schließen des Auslasskanals wieder hochfährt und eine neue Ladung beginnt, den alten / verbrannten Gasen in die Rohrleitung zu folgen. Wenn ein zurückkehrender Impuls diese neue Ladung genau zum richtigen Zeitpunkt (bevor der Kolben sie abschließt) in den Zylinder zurückschieben könnte, würde mehr Leistung erzeugt und weniger Kraftstoff verschwendet.

Obwohl der Effekt (oft als Kadenacy-Effekt bezeichnet) nur in einem begrenzten Drehzahlbereich wirksam ist, kann die gewonnene Nutzleistung auf die Anwendung zugeschnitten werden. Beispielsweise würde ein Rennrad diese Leistung im mittleren bis höheren Drehzahlbereich benötigen, ein MX-Fahrrad würde sie im unteren bis mittleren Drehzahlbereich und ein Trial-Fahrrad im unteren bis mittleren Drehzahlbereich.

Expansionskammer

Nachdem die positiven Vorteile der Verwendung der Impulse entdeckt worden waren, kamen weitere Untersuchungen zu dem Schluss, dass diese Impulse ihre Richtung änderten, wenn das Auspuffrohr (oder der Schalldämpfer) seine Größe oder Form änderte. Diese Entdeckungen führen zum Expansionskammersystem.

Wie der Name schon sagt, besteht ein Expansionskammer-Abgas aus einer Kammer, in die sich Gase aus der Abgasphase ausdehnen. Die Änderung der Form der Kammer führt jedoch zu einem Impuls, der in Richtung der Auslassöffnung zurückkehrt, da sich deren Größe verringert. Wenn der zurückkehrende Impuls genau zum richtigen Zeitpunkt eintrifft, werden die unverbrannten Gase zurück in den Zylinder gedrückt.

Obwohl bei der 2-Takt-Technologie im Allgemeinen und bei Expansionskammern im Besonderen viele Fortschritte erzielt wurden, bleiben dieselben Funktionsprinzipien erhalten. Die Pionierarbeit von Ingenieuren wie Kadenacy hat die Leistung von 2-Takten auf ein Niveau gebracht, das auch heute noch schwer zu übertreffen ist.

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