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               Resonanzschalldämpfer  -  Funktion und Setup

Was ist denn Resonanz, was geschieht da eigentlich?

Ein Resonazschalldämpfer hat bei einem 2-Takt Motor einen ähnlichen Effekt, wie ein Turbolader bei einem 4-Takt Motor. Es wird mit Überdruck mehr Gasgemisch in den Verbrennungsraum (Zylinder) gedrückt, als normalerweise angesaugt werden kann. Das geschieht bei einem 2-Takter auf einem recht pfiffigen Wege.

Fangen wir oben an, der Kolben steht auf dem oberen Totpunkt und das Gasgemisch macht sich gerade bereit zu explodieren. Die Kurbelwelle dreht sich ein paar Winkelgrade weiter und das Gasgemisch macht „PENG".

Der Kolben wird durch den nun sehr hohen Druck der Explosion nach unten gedrückt und öffnet den Auslaßschlitz. Das verbrannte Gas rast mit einer extrem hohen Geschwindigkeit (Schallgeschwindigkeit) hinaus, durch den Krümmer bis in den Resonanzschalldämpfer. Es schiebt dabei eine kräftige Druckwelle vor sich her. Inzwischen sind im Zylinder die Einlaßschlitze geöffnet, und gleichzeitig, während das verbrannte Gas noch ausströmt, wird der Zylinder aus dem Kurbelgehäuse wieder mit Frischgas gefüllt.

Nun passiert im Resonanzschalldämpfer etwas ganz interessantes. Wie bei einer Tragfläche die umströmende Luft, strömt das verbrannte Gas "immer an der Wand entlang". Das heißt, es folgt dem sich öffnenden Trichter, hat aber keine Lust dabei langsamer zu werden.

Da das Gas also bei gleicher Geschwindigkeit nun in einen sich stetig vergrößernden Raum strömt, erzeugt es dabei hinter sich auch einen ständig wachsenden Unterdruck und saugt dadurch auch noch das letzte bischen Altgas aus dem Zylinder.

Aber es kommt noch mehr. Es kommt auch noch jede Menge von dem kostbaren Frischgas hinterher. Hier soll es aber gar nicht hin, es soll im Zylinder bleiben, wo es nachher noch zum Explodieren gebraucht wird. Aber schauen wir einmal, was noch so alles geschieht.

Die Kurbelwelle hat sich inzwischen ja auch weiter gedreht und drückt den Kolben wieder nach oben. Das alte Gas hat den anderen Trichter (Gegenkonus) erreicht und wird recht schnell abgebremst, weil jetzt der Raum auf einmal wieder kleiner wird. Es drückt sich zusammen wie eine Feder. Da es durch das kleine Auslaßrohr so schnell aber nicht weg kann, prallt es förmlich ab und jagt wieder dahin zurück wo es herkam.

Natürlich auch wieder mit einer kräftigen Druckwelle, diesmal in Richtung Motor. Es kommt in den Öffnungskonus, der für das zurückschwingende Abgas nun immer enger wird. Der Druck wird dadurch noch ein bischen höher. Erfreulicherweise schiebt es nun auch das zuviel herausgesaugte Frischgas vor sich her und zurück zum Zylinder.

Der ganz besondere Trick, die Resonanz, besteht nun darin, das Frischgas erst dann in den Zylinder zurückzudrücken, wenn die Einlaßschlitze gerade so eben von dem Kolben wieder geschlossen wurden. Nicht früher und nicht viel später.

Der inzwischen gut durchspühlte und gefüllte Zylinder wird nun zusätzlich über den noch offenen Auslaßschlitz mit dem zurückgedrücktem Frischgas „aufgeladen", also noch einmal nachgefüllt. Es kann bis zu 30%-40% mehr Füllung im Zylinder entstehen, als mit „normalen" Ansaugen möglich wäre.

Nun kann man sich ja vorstellen, wenn es nun wieder oben "Peng" macht, daß ein bischen mehr "Peng" entsteht. Oder anders ausgedrück, der Motor hat deutlich mehr "Power".

Der ganze Vorgang spielt sich in einer unglaublich kurzen Zeitspanne ab. Nehmen wir einmal an, der verwendete Motor soll mit 15000 U/min betrieben werden. Das bedeutet, um das mal anschaulich zu machen, 15000 U/min : 60 sec. = 250 mal schwingt das Abgas hin und zurück, und das jede Sekunde.

Aber das ist gar nichts im Vergleich mit 3,5 ccm Spitzen-Rennmotoren, wie sie bei den RC Cars 1:8 verwendet werden, die kommen locker auf 40000 - 45000 U/min. Das bedeuted 45000 U/min : 60 sec. = 750 mal schwingt das Abgas pro sec. hin und zurück.

Rein instinktiv denkt man sofort "Das kann irgendwie...also der erzählt mir hier einen.....glaub ich nicht."

So, und wie bekommt man das nun hin, dass zuviel herausgesaugte Frischgas im richtigen Moment auch an der richtigen Stelle zu haben?

Da die Abgasdruckwelle mit einer ganz bestimmten Geschwindigkeit unterwegs ist, kann man generell sagen, mache ich den Weg für das Gas länger, braucht es mehr Zeit um wieder zurück am Zylinder zu sein. Mache ich den Weg kürzer, ist es schneller wieder zurück.

Will ich also auf niedrigere Drehzahl abstimmen, muß das Abgas mehr Zeit benötigen. Mehr Zeit bedeutet mehr Weg, also muß das Resonazrohr weiter vom Motor weg, längeren Krümmer verwenden.

Will ich auf höhere Drehzahl abstimmen, also kürzere Zeit zur Verfügung. Kürzere Zeit bedeutet kürzerer Weg, also muß es näher an den Motor heran, kürzeren Krümmer verwenden.

Das Ganze kann man natürlich berechnen ...

Drehzahl:

Drehzahl, wo die höchste Kraft erreicht werden soll 6000 - 45000 U/min (je nach Einsatzzweck und Motor)

Abgasdruckwelle:

Die ist mit Schallgeschwindigkeit unterwegs. Schallgeschwindigkeit im heißen Abgas (400 - 600 Grad im Mittel) ist abhängig von:

Umgebungstemperatur, Kraftstoff ohne Nitro (heißer), Kraftstoff mit Nitro (kälter), hohe Vedichtung (heißer), niedrige Verdichtung (kälter) hohe Drehzahl (heißer) niedrige Drehzal(kälter) Zündzeitpunkt Kraftstoff Methanol oder Benzin, (Benzin ca. 50 - 100 Grad heißer) Ölzusatz und sonstige Additive Kühlung des Motors usw. 331 m/sek + (0,6 x 400) = 571 m/sek (400 Grad Abgas) oder 331 m/sek + (0,6 x 600) = 691 m/sek (600 Grad Abgas)

Deswegen kommt man um das fummelige Ausprobieren für die richtige Einstellung nicht herum. Da spielen zu viele Faktoren mit, die sich nicht eindeutig bestimmen lassen. 400 - 450 Grad ist ein guter Allround Wert.

Bei 3,5er Car Motoren muß man aber ca. 600 Grad einsetzen.

 

Einlaßwinkel:

Der Winkel zwischen Einlaßkanäle

öffnen bis Einlaßkanäle schließen.

Abhängig vom Motortyp.

Meistens 120 - 132 Grad

 

Auslaßwinkel:

Der Winkel zwischen Auslaßkanäle

öffnen bis Auslaßkanäle schließen.

Abhängig vom Motortyp.

Etwa zwischen 145 - 202 Grad

Formel:

Der benötigte Weg der Abgasdruckwelle ist also der Weg vom Motor bis zum Resonanzpunkt und wieder zurück bis zum Motor. Wir haben die Drehzahl z.B. 15000 U/min. Die brauchen wir natürlich pro Sekunde, da die Abgasdruckwelle in m/sek angegeben wird.

 
  also: 15000 : 60 = 250 U/sek
  somit: 1 Umdrehung = 1/250tel sekunde oder 0,004 sek
  weiter: 1 Umdrehung = 360 Grad
  bedeutet: 1 Grad = 0,004 / 360 = 0,000011111~ sek

 

 

Aus Einlaßwinkel und Auslaßwinkel errechnen wir den Winkel zwischen Auslaß öffnet und Einlaß schließt.

Die Druckwelle soll ja in dem Moment zurück sein, wenn die Einlaßkanäle wieder schließen.

 

  also: (130 + 170) / 2 = 150 Grad
  somit: 150 x 0,000011111 = 0,00166665 sek
    für 150 Grad Winkel brauchen wir also 0,00166665 sek.
 

 

In dieser Zeit muß die Abgasdruckwelle vom Motor zu Resonanzpunkt und wieder zurück zum Motor laufen.

 

  also: 571 x 0,00166665 = 0,95165715 m oder 952 mm aufgerundet
    das ist also hin und zurück.
  somit nur hin: 952 : 2 = 476 mm
 
    Resonanzpunkt errechnet!

 

 

Nun packen wir alles in eine einfache Formel

 

    571 x (130 + 170) x 1000
 
476 mm =
------------------------------------
           24 x 15000

 

Es gilt noch zu beachten, das dieser Resonanzpunkt in der genauen Mitte vom Gegenkonus sitzt.

Nun wird aber vom Auslaßrohr des Gegenkonus ein Teil der Spitze des Gegenkonus weggenommen. Man muß also diese weggenommene Spitze wieder hinzudenken und aus dieser Gesamtlänge des Gegenkonus die Hälfte nehmen, um den genauen Resonanzpunkt zu bestimmen. Alles klar ?

Soweit die Theorie (immerhin schon mal ein Anhaltswert).

Praktisch bleibt für die optimale Einstellung doch nur das Ausprobieren ...

Also   -   viel Spaß beim fummeln ...!

 

 

  links:    Schalldämpfer mit unterschiedlich langen Krümmern

  unten:  Schalldämpfer mit einstellbarem Krümmer

 

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