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Dieses kleine Java Applet verwendet Regeln nach [22], [23], und [24], um ein abgestimmtes Abgassystem ("Resonanzrohr") für einen 2-Takt Motor zu entwerfen. Für die Rechnung wird die Schallgeschwindigkeit im Abgas benötigt, die nicht genau bekannt ist. Sie hängt von der Temperatur und damit auch vom Kraftstoff/Luft Gemisch ab. In diesem Applet sind  die Gasgesetze für Methanol und Benzin eingebaut. Die Ergebnisse des Entwurfs können als gute Ausgangswerte für einen Prototyp und weitere Experimente dienen. Abweichungen vom Optimum in der Größenordnung von +/-10% sind sicher möglich.

Typische Abgastemperaturen (können stark vom Auspuffsystem und der Motorbelastung abhängen):

Benzinmotoren    750 ... 850 K 500 ... 600 °C
Methanolmotoren  450 ... 550 K  200 ... 300 °C

Anwendung

  • Messen Sie die Steuerzeit des Auslassschlitzes Ihres Motors (siehe unten).
  • Messen Sie die Steuerzeit des Überströmschlitzes Ihres Motors (siehe unten).
  • Messen Sie die Höhe H und die Breite B und bestimmen Sie daraus die Fläche F=H*B der Auslassschlitze am Zylinder.
  • Wählen Sie die gewünschte Drehzahl  des Motors (es hilft allerdings nicht, hier utopische Traumwerte anzunehmen).
  • Entweder:
  • bewegen Sie die Rollbalken um die Werte einzustellen oder
  • Sie geben die Werte in die Textfelder ein und drücken die [Eingabe] Taste um die Grafik zu aktualisieren.
  • Drucken und Exportieren funktioniert nur, wenn Sie im Internet-Explorer die Sicherheitseinstellungen geändert haben. Hier können Sie die WEB Seite () als vertrauenswürdig einstufen und Java Applets alle Zugriffe auf Drucker und Festplatte erlauben. Bei Netscape Navigator oder Opera ist das anscheinend leider nicht möglich. Zur Not können Sie das Applet auch herunterladen und lokal laufen lassen (siehe unten).
  • Die Daten von Diffusorkonus und Reflektorkonus lassen sich mit den Radien R und dem Öffnungswinkel phi auf Papier oder ein Blech übertragen. Zeichnen Sie zwei konzentrische Kreise (gleicher Mittelpunkt) mit den beiden Radien Rinnen und Raußen. Die abgewickelten Konen spannen ein Kreissegment mit dem Öffnungswinkel phi auf.
  • Der Befehl Drucken... druckt die Gesamtansicht und verkleinerte Ansicht der Konen aus:

View of the printout from JavaPipe

  • Mit dem Export... Befehl werden drei AutoCad kompatible DXF Dateien erstellt, die mit einem CAD Programm weiterverarbeitet werden können. Sie geben einen Basisnamen an und JavaPipe hängt eine entsprechende Endung an.

 

Bestimmung der Steuerzeiten

 timing.gif (60202 Byte)

Die Animation zeigt, wie die Steuerzeiten von Auslass- und Überströmschlitz gemessen werden können. Diese "Zeiten" bestimmen, wie lange die Schlitze geöffnet sind, ausgedrückt in Grad Kurbelwellenwinkel. Sie können dazu eine Scheibe mit einer Gradeinteilung am Kurbelgehäuse befestigen und einen Zeiger an der Kurbelwelle (oder umgekehrt). Siehe auch (in English).
Dann stellen Sie Zeiger und Winkelmesser so ein, dass 180° angezeigt werden, wenn der Kolben am unteren Totpunkt ist - alle Steuerschlitze sind dann voll geöffnet. Jetzt können Sie die Kurbelwelle drehen, bis der Steuerschlitz gerade schließt (wenn die Kolbenkante die Oberkante des Schlitzes erreicht). Dazu ist es hilfreich mit einer kleinen Taschenlampe durch die Glüh- bzw.  Zündkerzenbohrung in den Zylinder zu leuchten oder, besser noch, den Zylinderkopf zu entfernen.
Die Winkel müssen beim Drehen der Kurbelwelle vom unteren Totpunkt aus symmetrisch sein, d.h.. ein Schlitz, der bei 100° öffnet muss bei 360°-100° = 260° wieder schließen, wie es die Animation zeigt (vorausgesetzt der Zylinder ist nicht seitlich gegenüber der Kurbelwelle versetzt, was selten vorkommt). Die Öffnungszeit (in blau dargestellt) ist dann 260° - 100° = 160°. Dies bedeutet, dass der Schlitz über einen Kurbelwellenwinkel von 160° geöffnet ist. Die restlichen 360° - 160° Drehwinkel ist der Schlitz dann geschlossen.
Normalerweise wird der Überströmschlitz eine kürzere Öffnungszeit haben als der Auslassschlitz.

Hintergrund

Verwendete Formeln (eine Mixtur aus [22], [23], und [24]):

some formulas

(alles in metrischen Einheiten)

Die Öffnungswinkel der Konen sollten in der Seitenansicht 4° bis 10° für den Diffusor und etwa das doppelte für den Reflektor betragen.


Schnittansicht eines Resonanzauspuffs mit Schalldämpferteil.

Vergrößerter Ausschnitt des Dämpferteils.

siehe auch (in englischer Sprache):
F3D Pylon Racing Engines with some engines optimized for tuned pipes,
Peter Soule's documentation to learn more about the history of tuned pipes for model engines,
Mein Silencer Application Programm, das einen ähnlichen Designer enthält.


Verwendung von JavaPipe als eigenständige Anwendung

Hinweis:  für die normale Anwendung von JavaPipe in Ihrem WEB-Browser über das Internet ist es nicht notwendig die folgenden Schritte auszuführen. Ich gebe keine Unterstützung zur Lösung von Problemen beim Betrieb mit Ihrer lokalen Java Installation geben. Falls Sie nicht schon eine funktionsfähige Java Umgebung auf Ihrem Rechner haben, sollten Sie besser einen Computer Spezialisten befragen.

Wenn Sie eine lokale Kopie von JavaPipe betreiben möchten, können Sie eine Kopie des JavaPipe Archivs auf Ihre Festplatte kopieren. Sie können auch diese Applet-Seite in einer Datei speichern, je nachdem, wie sie Ihre lokale Kopie verwenden möchten.

Schritt für Schritt Anleitung

Last modification of this page: 16.02.08

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