Einmal die "verständliche" kurzform

die Abgase prallen (bei den billigen sportauspuffen gegen das Prellblech) bei den Rennanlagen sozusagen gegen den Gegenkonus, dadurch bildet sich eine Resonanzwelle (je nach länge/Form des Auspuffes früher oder später), die wieder zurückläuft und die Frischgase die durch den Auslass schon in den Auspuff gelangt sind wieder zurückdrücken. Deswegen sind drosselauspuffanlagen auch totaler schmarrn. Hoher Sprittverbrauch, weniger Leistung und schleudern unverbranntes Benzin/Öl Gemisch in die Umwelt...

Jetzt die etwas härtere version:

Neben Einlaß und Spülung wird die Füllung und damit die Leistung in entscheidendem Maße durch die Auspuffanlage bestimmt. Um den Zylinder schnell genug von seinen verbrannten Gasen zu befreien, braucht man eine ausreichende Schlitzhöhe. Die erforderliche Auspuffzeit ist natürlich umso länger, je höher die angestrebte Drehzahl ist, aber mit zunehmender Schlitzhöhe wird der Restdruck im Zylinder beim Öffnen des Schlitzes immer höher, und dieser Druck geht eben der Motorleistung verloren.

Schallwellen:

Um zu erkennen, wie man ihn noch für die Füllung nutzen kann, muß zunächst das etwas absonderliche Verhalten von Schallwellen untersucht werden. Schallwellen bewegen sich mit der Schallgeschwindigkeit c fort, die vom Druck und von der Temperatur der Gase abhängt. Sie beträgt bei 0 Grad Celsius und normalem Druck ungefähr 331 m/sek. Die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von Luft berechnet sich etwa nach der Formel: c= 331+0,6t in m/sek ; wobei t die mittlere Temperatur ist.

Die mittlere Temperatur der Auspuffgase hängt vom Verdichtungsverhältnis und der Öffnungszeit des Auspuffschlitzes ab. Sie ist umso höher, je niedriger die Verdichtung und je länger die Auspuffsteuerzeit ist. Als Mittelwert liegt sie zwischen 300 und 350 Grad (bei unseren Rollermotoren, kann sie sogar bis zu 550 Grad betragen).

Damit ergibt sich fur die mittlere Schallgeschwindigkeit ein Wert zwischen 510 und 540 mlsek. Schallwellen werden, wie wir ja vom Echo her wissen, reflektiert. Stoßen sie am Rohrende auf eine geschlossene Wand, so wird die positive Druckwelle auch positiv reflektiert!

Auf dieser im ersten Augenblick überraschenden Umkehrung beruht das Prinzip einer wirkungsvollen Auspuffabstimmung mit Expansionskammern, ohne die eine Zweitaktmaschine nicht denkbar ist.

Expansionskammern:

Betrachten wir den Weg der Schallwellen in Zeitlupe:

Die unter hohem Druck dem Auslaßschlitz entweichenden Gase strömen zunächst durch das kurze, zylindrische Rohr und erreichen nach kurzer Zeit den Anfang der konischen Erweiterung, die wie ein offenes Rohrende wirkt. Ein Teil der positiven Druckwelle wird hier reflektiert, wechselt sein Vorzeichen und läuft als Unterdruckwelle in Richtung Auspuffschlitz zurück. Es ist eine besondere Eigenheit der konischen Erweiterung, daß dieser Umkehreffekt mit recht hohem Wirkungsgrad arbeitet und er unterstützt beim Erreichen des Auslaßschlitzes nachdrücklich die Entleerung des Zylinders und damit das Nachströmen von Frischgas durch die Spülkanäle, wirkt sich also durch die Drucksenkung im Kurbelgehäuse auch auf den Einlaßvorgang aus!

Das ist natürlich sehr erfreulich, aber diese Saughilfe (saug du Luder!) darf nicht so lange dauern, daß ein Teil des Frischgases in den Auspuff entfleucht und damit verloren geht.

Wir müssen die Wirkung rechtzeitig stoppen und hier tritt nun der Gegenkonus in Aktion.

Während die Unterdruckwelle zurücklief, wanderte ein Teil der Druckwelle weiter, erreichte den Gegenkonus und wurde von ihm als, jedenfalls zum großen Teil, geschlossene Wand als positive Druckwelle reflektiert. Sie wandert nun als Druckwelle zurück zum Ausla und muß ihn bei richtiger Abstimmung der Rohrlängen auf Drehzahl und Schallgeschwindigkeit gerade so

rechtzeitig erreichen, daß sie das Ausströmen von Frischgas in das Auspuffrohr stoppt, die schon in

das Rohr entwichenen Gase in den Zylinder zurückdrückt und damit die Ladung des Zylinders verbessert. Es ist festzuhalten, daß eine Aufladung dieser Art nur erfolgen kann, wenn der Auslaßschlitz

noch offen ist und daß vom Kurbelgehäuse keine Ladung mehr einströmen kann, wenn die Spülschlitze schließen. Die zurückwandernde Druckwelle muß also am Auslaß spätestens dann eintreffen, wenn die Spülschlitze schließen.

Diese Zeit muß mit der Zeit übereinstimmen, in der die Welle vom Auspuffschlitz bis an das "geschlossene" Ende des Auspuffsystems und wieder zurückläuft.

Es ist dabei zu beachten, daß die gesamte Reflexionslänge vom Auspuffschlitz bis zur Mitte des ganzen Konus reicht

Einige Kenndaten für Expansionskammern (falls ihr mal basteln möchtet):

(siehe auch beigefügte Zeichnung...)

Der (halbe) Kegelwinkel des Diffusors liegt erfahrungsgemäß zwischen 6 und 10Grad.

Kegelwinkel unter 6° sind bei ausreichendem Volumen in der Länge schlecht unterzubringen. Kegelwinkel über 10° haben durch Randverwirbelungen einen schlechten Wirkungsgrad.

Kleine Diffusorwinkel haben ein breites Drehzahlband, große Winkel ein ausgeprägtes, aber schmales Band.

Der Gegenkonus soll etwa den doppelten Kegelwinkel haben wie der Diffilsor. Ein steiler Gegenkonus läßt die Leistungskurve nach dem Maximum schnell abfallen, ein flacher Gegenkonus gibt einen weicheren Leistungsverlauf bei einem leichten Verlust an maximaler Leistung. Mit anderen Worten:

Der Diffilsor beeinflußt den Leistungsverlauf bis zum Maximum, der Gegenkonus den Verlauf über rlprn M~yirnllrn

Eure Anlagen sollten möglichst mit kreisrundem Querschnitt gebaut werden. Jede Abweichung bedeutet Ansatz zur Reflexion und RandverwirbeIunQ

Der Durchmesser d2 am Diffusorende soll 2,5 mal so groß sein wie der Durchmesser d1 am Eingang des Diffusors.

Die Fläche des Eingangsrohres soll 15-20% größer sein als die Fläche des Auslaßschlitzes

Die Länge des Einlaßrohres l3 soll für maximale Leistung 6-8 mal so groß sein wie der Eingangsdurchmesser d1.

Wird größerer Wert auf ein breites Drehzahlband gelegt, so .gilt: das 9-12 fache von d I.

Der Auladurchmesser d3 soll etwa 0,6 vom Einlaßdurchmesser d1 betragen Wird d3 zu klein gehalten, neigt der Motor zum Überhitzen

Die Länge des Endrohres 17 soll etwa 12 mal so groß sein wie der Rohrdurchmesser d3

Der Übergang von dem etwa rechteckigen Querschnitt des Auslaßes in das Eingangsrohr muß möglichst strömungsgünstig ausgebildet werden,

Eine Weiterentwicklung fuhrt zur Auslaßbildung als flacher Kegel, um die Saugwirkung so früh wie möglich einsetzen zu lassen, und zur Unterteilung des Diffusors in Abschnitte mit ständig

steigendem Kegelwinkel, um bei gegebener Resonanzlänge ein Ablösen der Strömung durch allmählichen Übergang zu verhindern.

Funktionsschema der Expansionskammer.

Es bedeuten (zweiter Buchstabe oder Zahl = Index; ersichtlich anhand des Schemas):

Lt = Resonanzlänge

L1 = Länge Auspuffschlitz bis Beginn Gegenkonus

L2 = "echte" Länge des Gegenkonus

L3 = Länge Auspuffrohr bis Beginn Diffusor

L4 = Länge des Diffusors

L5 = Länge des zylindrischen Zwischenstückes

L6 = Länge Beginn bis Ende Gegenkonus

L7 = Länge Endrohr

D1 = Länge Auspuffrohr

D2 = Durchmesser Diffusorende/Beginn Gegenkonus

D3 = Durchmesser Endrohr

a1 = Halber Kegelwinkel Diffusor

a2 = Halber Kegelwinkel Gegenkonus

Die ungefähre Länge des zu bauenden Auspuffs errechnet sich nach folgender Formel:

Auspufftemperatur x { Auslaßsteuerzeit - ( ( Auslaßsteuerzeit - Überstromsteuerzeit ) : 2 )}

Länge =

--------------------------------------------------------------------------------

12 x Drehzahl

Auspufftemperatur = 550° (kann immer als optimaler Wert genommen werden)

Drehzahl = eure gewünschte Drehzahl, bei der ihr euer Maximum legen möchtet

Denn die Länge des Auspuffs entscheidet über seine Leistungscharakteristik!

Die Umrechnung der mm - Angaben von Auslaßhöhe und Überstromhöhe in Grad Kurbelwellenwinkel entnehmt ihr am besten anhand des Progra MMS vom Dotore Worbel auf seiner Homepage,

wo ihr das Programm downloaden könnt.

Es ist sehr schwer genaue Trennungen zwischen all den Tuningberichten zu machen, aber dennoch hier

ein kurzer Gedanke, der aber nochmals im Bereich Langhubwellen erwähnt wird.

Wie schon ganz zu Anfang des Berichtes erwähnt, dient eine Expansionskammer zur schnellen

Entleerung des Zylinders von seinen verbrannten Gasen und als dessen "Auflader".

Dafür braucht man eine ausreichende Schlitzhöhe. Desto höher die angestrebte Drehzahl ist, desto

länger ist die erforderliche Auspuffsteuerzeit, ergo also eine größere Schlitzhöhe.

Hier nochmal ne kleine hilfreiche skizze: