Als ich den Kaffeefilterhalter an seinem Haken hing, muss ich den nahe gelegenen Milchkrug gestört haben, denn die beiden begannen a faszinierender Tanz. Zuerst schwangen beide in entgegengesetzte Richtungen. Aber weil ihre natürlichen (schwingenden) Frequenzen nach ein paar Sekunden etwas anders waren, schwangen sie zusammen. Dann, nach weiteren Sekunden, schwangen sie wieder in entgegengesetzte Richtungen. Das brachte mich auf das Problem der Motorsynchronisation bei mehrmotorigen Propellerflugzeugen: Als die leicht abweichende Drehzahl der Triebwerke ein und ausging, war eine Art pochendes wahhh-wahhh zu hören. Offensichtlich haben es auch die Piloten gehört. Gegenwärtig wurden die Drehzahlunterschiede auf Null gestellt und alles wurde glatt.
Und dann dachte ich an den verstorbenen Professor Blair, der die Mathematik zur Analyse von Zweitakt-Auspuffrohren brachte. An einem Abend im Jahr 1976, mit Bushmills Irish Whiskey zwischen uns, fragte ich ihn, wie eine kleine Änderung in der Länge des Auspuffrohr-Mittelteiles den großen Unterschied in der Pferdestärke machen könnte, die oft auf dem Prüfstand zu sehen ist Rohr enthält nicht nur eine einzige Resonanz, sondern zwei ", sagte er. Er fuhr fort zu bemerken, dass die Hauptresonanz eine Welle ist, die erzeugt wird, wenn sich der Auslasskanal zu öffnen beginnt, einen Stoß des Auspuffs von vielleicht 100 psi freigebend. Er bewegt sich über die Länge des Rohrs bis zum konvergenten Kegel am anderen Ende, wo es ohne Vorzeichenwechsel (es bleibt eine positive Welle) zurück zum Auslasskanal gerade noch rechtzeitig reflektiert wird, um das Auslaufen der frischen Ladung zu stoppen und umzukehren hat sich inzwischen durch die zwei oder mehr Überströmkanäle in den Zylinder eingeschleift.
Es gibt eine Nebenwelle, die zwischen den divergierenden Kegeln, die näher an der Vorderseite des Rohrs liegen, und dem konvergierenden Kegel an der Rückseite hin und her springt. Es macht typischerweise drei Schwingungen, während die primäre Welle eins macht. Und dies erklärt, warum eine kleine Änderung der Länge des Mittelabschnitts einen großen Einfluss auf die Motorleistung haben kann: Wenn beide gut in Schritt sind, addieren sich ihre Amplituden und erzeugen eine stärkere "Füllwelle", die frische Ladung zurück in den Zylinder entlädt . Wenn die beiden außer Tritt sind, wird jedoch die Amplitude der Sekundärwicklung von der der Primärwicklung subtrahiert, was zu einer viel schwächeren Stopfwelle, weniger entwichener Ladung, die vom Kopfrohr in den Zylinder zurückgedrängt wird, und verringertem Motordrehmoment führt. Auf diese Weise kann eine Änderung der Mittenlänge um 5 mm einen großen Effekt haben.
Rohrwellen sind auch in Viertaktern nützlich, aber sie werden anders eingesetzt. Wenn sich die Auslassventile eines Zylinders zu öffnen beginnen, strömt der Abgasdruck genau wie in einem Zweitakt in das Rohr, aber anstatt durch einen konvergierenden Kegel in den Zylinder zurückreflektiert zu werden, wird das Vorzeichen der Abgaswelle an jedem Punkt der Rohrvergrößerung umgekehrt . Wenn die Abgaswelle den Sammler am Ende des Kopfrohres erreicht, dehnt sie sich in alle Richtungen aus, einschließlich zurück zum Zylinder. Wenn diese Welle - jetzt negativ, weil die Expansion ihr Vorzeichen umgekehrt hat - während der Überlappung (dem Zeitpunkt, wenn die Auslassventile sich schließen, aber die Einlassöffnungen bereits geöffnet haben) wieder am Zylinder ankommt, verursacht ihr niedriger Druck, dass das Abgas über dem Kolben verbleibt ( welches in der Nähe des oberen Totpunkts schwebt), um in das Auspuffrohr einzutreten. Die Niederdruckwelle breitet sich über die Brennkammer zu den Einlassventilen aus, wo ihr niedriger Druck eine Einlassströmung in den Zylinder einleitet, um zu beginnen, sogar bevor der Kolben begonnen hat, sich bei seinem Ansaugtakt zu bewegen.
Wellenmaschine: Kevin Camerons Hand -geschriebene Abmessungen für Zweitakt-Expansionskammern von Yamaha.
Kevin Cameron
Diese beiden Effekte - die es dem verbleibenden Abgas ermöglichen, den Zylinder zu verlassen und den Ansaugzyklus früh zu starten - führen zu einer reineren, dichteren Frischladung im Zylinder. Dies erhöht das Drehmoment. Jetzt die schlechte Nachricht: Weil sich Schallwellen ständig mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, wird bei einer niedrigeren Motordrehzahl die hilfreiche negative Rohrwelle zum Zeitpunkt der Überlappung kommen und gehen, und nun wird eine folgende positive Welle ankommen an den zu schließenden Auslassventilen. Er drückt heißes, inertes Abgas zurück in den Zylinder und vielleicht durch die gerade öffnenden Ansaugöffnungen in den Ansaugtrakt. Jetzt, wenn der Kolben bei seinem Ansaugtakt anspringt, ist das Gas, das er zuerst einzieht, Abgas. Da dies die Verbrennung nicht unterstützen kann, ist das Ergebnis ein reduziertes Drehmoment - der gefürchtete "Flat-Spot".
Wir alle haben sympathische mechanische Vibrationen an Motorrädern gesehen: Schaltpedale, die fast verschwinden, weil sie bei einer bestimmten Drehzahl schnell von einer Seite zur anderen peitschen; Gepäckregale, die summen; Lenker, die unsere Finger schlafen legen; Vorderräder, die durch die Federung der Gabelrohre schnell vorwärts und rückwärts schwingen. All dies entsteht, wenn die Antriebskraft - die primären oder sekundären Rüttelkräfte des Motors - mit den natürlichen Schwingungsfrequenzen der verschiedenen Teile in Einklang gebracht werden.
Motorradhersteller geben viel Geld für die Geräuschunterdrückung aus, daher finden Sie Kupplungsdeckel mit Dämpfer in ihnen. Platten, die in einem früheren Modell flach waren, können eine gekrümmte Form erhalten, um zu verhindern, dass sie als "Lautsprecher" wirken, die die Vibration in Schall umwandeln. Schallquellen werden identifiziert und die Irritierenden werden beruhigt. Diese technische Spezialität heißt "NVH" für Lärm, Vibration und Härte. Ah.
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