I tubi di scarico del motore a benzina a due tempi hanno una forma strana. Si espandono in un ampio diametro e poi si riducono a un diametro molto piccolo in cui i gas di scarico emergono nell'ambiente.

- Perché sono modellati in un modo così strano?

- A cosa serve la grande espansione nel tubo di scarico?

- Perché il diametro si riduce in modo così drammatico alla fine?

C'è questa bella animazione di un motore a 2 tempi con una camera di espansione

fonte

Funziona così:

Mentre si muove verso il basso dopo l'accensione, il pistone espone l'apertura di scarico e il gas bruciato scorre nel tubo di scarico come un'onda d'urto (ad alta pressione).

A causa dell'inerzia, questo gas creerà una leggera onda di vuoto dietro di esso, che aiuta a risucchiare più gas bruciato, ma anche gas fresco non appena viene scoperta l'apertura di aspirazione.

Il primo cono aiuta ad aumentare il vuoto: quando il gas viaggia attraverso il tubo con una certa velocità, percorre un determinato volume per volta. Se la sezione trasversale viene aumentata e la velocità rimane invariata, l'onda viaggia attraverso un volume maggiore. Questo crea più ... uhm ... volume di vuoto dietro l'onda. È un po 'difficile da spiegare.

OK, ora abbiamo gas fresco nel cilindro, ma anche nel collettore. L'onda d'urto ora colpisce il cono giusto e viene riflessa. Cioè ora hai un'onda d'urto che corre verso il cilindro. Colpisce il gas fresco proprio nel momento in cui l'apertura di aspirazione è coperta dal pistone e preme questo gas nel cilindro. Quando anche il pistone copre l'apertura di scarico, il gas fresco è già sotto pressione.

In questo modo, lo scarico forma una sorta di compressore, aumentando l'efficienza / potenza volumetrica del motore.

La forma dello scarico è molto critica rispetto ai tempi: la lunghezza del tubo tra l'apertura di scarico e il primo cono definisce quando l'onda del vuoto amplificata raggiunge il cilindro - dovrebbe essere lì quando le aperture di aspirazione sono esposte e il gas fresco può essere aspirato fuori di loro. E la distanza dal secondo cono definisce quando l'onda d'urto riflessa raggiunge il cilindro. Ancora: questo dovrebbe accadere quando l'aspirazione è già coperta e lo scarico non è ancora.

Ciò significa che il tubo di scarico è progettato per un regime specifico, in cui si ottiene il massimo guadagno in potenza.

Tuttavia, gli angoli dei coni consentono di ampliare la gamma RPM in cui il motore sviluppa la sua potenza, a costo della massima potenza.

Ad esempio, ecco le curve di potenza / coppia per tre sistemi di scarico sullo stesso scooter:

Innanzitutto, è da notare che il motore inizia a sviluppare un po 'di potenza proprio sopra i 5000 giri / min perché lì lo scarico inizia a funzionare.

• La curva blu è un picco abbastanza stretto con un massimo a 7700 RPM. perde potenza abbastanza rapidamente per RPM più alti / più bassi.
• La curva rossa viene spostata su RPM più alti, dove dovrebbe sviluppare più potenza, ma invece è progettata per una gamma di RPM più ampia. Quindi, il massimo. la potenza è simile a quella della curva blu, ma l'intervallo RPM è circa il doppio.

Infine, anche il design dipende dalle esigenze del veicolo. Una bicicletta a motore di solito ha una trasmissione con diverse marce fisse e quindi corre su una vasta gamma di giri. Al contrario, gli scooter di solito hanno una varietà, che consente al motore di funzionare con un certo numero di giri costante.

Brevemente:

I tubi di scarico sono sagomati per aspirare i gas dalla camera di combustione in un intervallo di giri / min.

Un po 'più a lungo:

Immagina un motore a 2 tempi senza scarico ^{* 1} . Quando la valvola di scarico si apre, i gas bruciati lasciano il cilindro. Lasciare aperta la valvola per un tempo sufficientemente lungo e il cilindro sarà alla pressione dell'aria ambiente.

Ora avvia il motore a velocità fissa e aggiungi un tubo dritto come scarico. Quando la valvola di scarico si apre, un'onda di gas compressi fluirà nel tubo, avanzerà fino all'estremità del tubo e si espanderà nell'atmosfera circostante. In questo momento un'onda inversa (bassa pressione) entrerà nel tubo e tornerà al cilindro. Tempo giusto e puoi aspirare alcuni dei gas bruciati rimanenti dal cilindro.

Ora un tubo diritto funziona solo per una piccola gamma di RPM. Ma se cambi il tubo in una forma a V funzionerà più gradualmente.

Ora le grandi domande:

1. È questa l'unica ragione? (Nessuna idea, è uno dei motivi per modellare un tubo di scarico).
2. Come interagisce con lo smorzamento del suono? (Che sospetto sia la seconda parte dello scarico che hai mostrato).

Purtroppo dovrò lasciare quei due perché gli altri rispondano.

Ulteriori informazioni da - Perkins che ha una conoscenza più dettagliata. Inserisci la risposta poiché capisco che i commenti alla fine scompariranno dalle risposte.

È un po 'più complicato. I motori a due tempi hanno una nuova miscela aria-carburante che entra nel cilindro contemporaneamente allo scarico. Succhiare una quantità sufficiente di gas di scarico dal cilindro è banale. I tubi di scarico a forma strana come quello nella foto sono effettivamente sintonizzati per un intervallo RPM specifico e prima aspirano una maggiore quantità di aria-carburante attraverso il motore, quindi l'onda di pressione rimbalza sulla seconda parte stretta e spinge il carburante extra -aria nel cilindro a una pressione più elevata, riducendo gli sprechi di carburante e aumentando le prestazioni.

^{* 1} : ignora il rischio che la sporcizia penetri nel motore.