Resonanz was ist das???

- Mittwoch 28. Dezember 2011, 13:28 #77444 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, ich meine, der Kolben steht auf dem oberen Totpunkt und das Gasgemisch macht sich gerade bereit zu explodieren. Nun ja, eigentlich ist es keine Explosion, sondern eine Verbrennung, (dafür aber eine sehr sehr schnelle, oder Die Kurbelwelle dreht sich ein paar Winkelgrade weiter und das Gasgemisch macht "PENG" (oder "VERBRENN" ????? ). Der Kolben wird durch den nun sehr hohen Druck der erzeugten Explosion (Verbrennung) 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 bisschen 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 zu viel 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 "normalem" Ansaugen möglich wäre. Nun kann man sich ja vorstellen, wenn es nun wieder oben "Peng" macht, dass ein bischen mehr "Peng" entsteht. Oder anders ausgedrückt, 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 bedeutet 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, das zu viel 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 Verdichtung (heißer)
niedrige Verdichtung (kälter)
hohe Drehzahl (heißer)
niedrige Drehzahl (kälter)
Alu-Resonanzrohr (kälter)
Stahl-Resonanzrohr (heißer).
Zündzeitpunkt
Kraftstoff Methanol oder Benzin (Benzin ca. 50 - 100 Grad heißer)
Öl Zusatz und sonstige Additive
Kühlung des Motors
331 m/sek + (0,6 * 400) = 571 m/sek (400 Grad Abgas) oder
331 m/sek + (0,6 * 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.
Einlaßwinkel
Der Winkel zwischen Einlaßkanäle öffnen bis Einlaßkanäle schließen ist vom Motortyp abhängig, meistens 100 - 140 Grad
Auslaßwinkel
Der Winkel zwischen Auslaßkanäle öffnen bis Auslaßkanäle schließen ist vom Motortyp abhängig. etwa zwischen 145 - 210 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 * 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 * 0,00166665 = 0,95165715 m oder 952 mm aufgerundet das ist also hin und zurück.
somit nur hin: 952 / 2 = 476 mm
TÄÄÄTTÄÄÄ !!! Resonanzpunkt errechnet!
Nun packen wir alles in eine einfache Formel
571 * (130 + 170) * 1000
476 mm =------------------------------------
24 * 15000
Nun gilt es noch zu beachten, dass 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.
UND NUN......? Viel Spaß beim fummeln...
Ach so... da wäre noch etwas!!!
Vorsicht, nicht zu kurz abstimmen; denn... der Motor wird
heiß...und heißer..........und immer heißer.............................
unerträglich heiß...............................Ähhhhh ???..................
Ohhhhh.....kay............ brauch ich halt `nen neuen Motor
Werner Simon
© 1998 Simon Modell Werner Simon
roboma

- Donnerstag 29. Dezember 2011, 00:40 #77499 Die Macht der Blase bleibt ungebrochen

Bei 2T verschiebt das Variieren der Länge des Krümmer die Leistungs und Drehmomentspitzen innerhalb des Drehzahlbandes. Beim Kürzen nach hinten und beim Verlängern nach vorne. Das Drehzahlband selbst wird durch die Länge der Anlage und die Gestaltung der Konen festgelegt.Aber wieso sehe ich bei den käuflichen Resos dann keinen Gegenkonus?
Ich hab mir die berechneten Resos in deinen anderen Threats angeschaut - find ich ganz realistisch - aber sind dann die käuflichen Resos nicht generell zu klein?
Obwohl das schon ganz schön kniffelig ist,das unterzubringen

Gruß Dani

- Donnerstag 29. Dezember 2011, 20:03 #77566 Hallo Dani
Sicher ist der Platz sehr beengt, aber“ Geht nicht gibt es nicht“, “ Und wo ein Wille, da ist auch ein Gebüsch“. Ein Rohr mit einer Beule ist noch lange kein Reso!!

Ob die von Dir angesprochenen Resos zu kurz sind kann ich nicht sagen, sicherlich der Bauart des CF geschuldet. Aber was wird denn versprochen??? Habe mal gelesen 10% Mehrleistung!!! Dafür braucht man keinen Reso.
Rechne doch mal bei 2,6 PS, dann haste unglaubliche 2,86 PS Motorleistung, ein auf den Motor abgestimmter Reso erreicht locker über 40% Leistungszuwachs wenn alle Motorparameter auf einander Abgestimmt sind.

Einen sehr wichtigen Einfluss übt der Auspuff aus. Nur ein wenig zu kurz gewählt, hat der Motor keine Kraft zum Beschleunigen. Zusätzlich will die Zündkerze eine graue Färbung annehmen. Wird der Auspuff zu lang gewählt, zieht der Motor zwar im unteren Drehzahlbereich, wird aber oben Zuglahm.
Eine nasse Spur im Innern des Krümmers verkündet diesen Zustand. Das Spülbild ist weniger davon betroffen. Schnell wird man auch feststellen, dass mit mehr Frühzündung der Motor immer kräftiger wird.

Den Zündzeitpunkt (wenn es möglich ist) sollte man so wählen, das beim Beschleunigen des Motors noch kein trommeln auftritt. Zu späte Frühzündung heizt unnütz den Zylinder und Krümmer auf, da die Flammenfront noch nachbrennt während der Kolben schon abwärts treibt. Hier geht ein großer Teil der Energie als Abwärme verloren.

Tückisch ist auch ein zu enges Auspuffendrohr. Dies drosselt etwas die Drehzahl aber vielmehr noch verhält sich der Motor wie mit zu hoher Verdichtung. Er wird heiß und die Kerze zeigt Branndtperlen. Nach einer Weile im Vollastbereich baut der Motor immer mehr Leistung ab, die Füllungen werden immer schlechter und die Schmierung immer weniger. Das endet nicht gut. Ist das Auspuffvolumen zu klein gewählt reagiert der Motor ähnlich.

Wichtig ist der Faktor für den Kreisprozess des Ladungswechsels
Er wird nach folgender Formel erstellt wobei K für den Faktor steht:
K = Winkel Auslass - ( Winkel Auslass - Winkel Einlass / 2 ) / 360°
Um überhaupt eine gasdynamische Aufladung an einem Motor ermöglichen zu können, ist es erforderlich das der Steuerwinkel des Auslaßschlitzes an die Erfordernisse der gasdynamischen Aufladung angepasst wird. Das heißt, der Wert der Konstante K muss durch Vergrößerung des Auslass - Öffnungswinkels auf ca. 160° bis 175° KW auf einen Wert von etwa 0,3 bis 0,43 gebracht werden. Dabei wird der Anteil einer Kurbelwellenumdrehung, der zur Aufladung zur Verfügung steht als Konstante K angegeben. Dieser Anteil beginnt mit dem Öffnen des Einlasschlitzes und endet mit dem Schließen des Auslaßschlitzes.

Dies ermöglicht eine hohe Leistungsausbeute in einem relativ großen Drehzahlbereich Werte außerhalb sind möglich, erfordern aber in vielerlei Hinsicht Kenntnisse der Schwingungsvorgänge und die Bereitschaft zu Kompromissen. Bewegt man sich innerhalb des angegebenen Rahmens, so können gute Resultate erzielt werden
Guten Rutsch ins Neue Jahr
roboma