A Kétütemű Motor Rezonátor Kipufogójának Működése és Tervezése

A kétütemű motor kipufogója egy össze vissza kígyózó, átmérőben változó, a mérnökök számára is állandó fejtörést okozó, nagy helyigényű, bonyolult, hengerelt lemezdarab. Ennek ellenére egyezményesen állíthatjuk, hogy semmi mástól nem remélhetünk hasonló lórúgásnyi teljesítménynövekedést az olajzabáló retró gépünkön, esetlen robogónkon, vagy krosszkecskénken, ha az a motorhoz és a felhasználáshoz van méretezve. Elkerülhetetlenül a nagy teljesítményű (2T) motor építésének alapjává vált, és ez nem is fog változni mindaddig, amíg nem jön el az elektromos korszak.

A rezonátor egy olyan elmés áramlástani szerkezet, amely képes megnövelni a motor teljesítményét és megváltoztatni karakterisztikáját. A töltéscsere-folyamatot rendezi és változtatja meg úgy, hogy végeredményként a hengertérben több friss keverék marad. A rezonátor kipufogó gyakorlatilag nem más, mint egy speciális kialakítású, alakú, a kipufogógázban erőteljes gázlengéseket okozó acélcsövecske, melynek átmérője és hossza pontos számításokkal van méretezve. Ez a méretezés úgy történik, hogy a benne állandó nyomáson álló gáz és a rezonátor saját frekvenciája pontosan megegyezzen az adott fordulaton a motorból kiérkező gáz lengésszámával. A két frekvencia mennyiség rezonanciájától a gázhullámok (bizonyos fordulatszám-tartományban) felgyorsulnak, így mintegy elszippantják a hengerek elhasznált töltetét, miáltal a motor frissebben képes ismét felvenni a munka ütemét, leadni megfelelő teljesítményét.

A Rezonátor Működési Elve

A rezonátor működésének fizikai alapja a következő:

1. A munkaütemet követően, ahogy a kipufogó port nyitni kezd, nagy energiával rendelkező gázok indulnak el egy kevésbé korlátozott hely után kutatva.
2. Rövid utat tesznek meg a gázok az első és fontos állomásukig, ami a diffúzor. Ez egy növekvő keresztmetszetű szakasza a rezonátornak.
3. Az ide érkező hullámok egy elenyésző hányada máris úgy viselkedik, mint ami a rendszer végére ért, és egy ellentétes előjellel elindul visszafelé a hengerbe, míg egy jelentősebb hányad tovább utazik a csőben. Ezek a gyorsan mozgó hullámok maguk egy jelentős nyomásesést hoznak létre maguk mögött a henger oldalon, csak olyan nagyságrendi értékként 0,4-0,5 bart.
4. Ez a forgattyúsház-oldali hasonló mértékű pozitív nyomásértékkel együtt már ad valami támpontot, hogyan is zajlik le ilyen gyorsan a töltetcsere két munkaütem között, és jut a friss töltet az égéstérbe. Ez az öblítés viszont egyszerre tud áldás és átok lenni, hiszen a nyitott kipufogó porton keresztül semmi nem szab határt a friss töltet kiáramlásának. Mivel a teljesítmény a hengerben maradt üzemanyag-levegő keveréktől függ, ezért megoldást kell találni arra, hogy a töltet a helyén maradjon.
5. A hengerteret elhagyó kipufogógázok nyomáshulláma, ahogy a diffúzorhoz (a gázok áramlási irányához képest táguló kúphoz) ér, egy negatív nyomáshullám, azaz erőteljes szívás indul el a hengertér felé, ami gyorsítja a kipufogógázok távozását. Ez gyorsan és hatásosan kiüríti a hengerből az elégett gázokat.

Kellő pillanatban azonban véget kell vetnünk ennek a szívási folyamatnak, hiszen az átömlőkön érkező friss keverék is a kipufogógázok után zúdulna, és nem kis részük kihasználatlanul távozna a kipufogón.

Ahogy haladunk tovább a rezonátorban, a bővülő keresztmetszet állandóra vált egy rövidebb szakaszon, a has részen, ami után az átmérő elkezd csökkenni. Megérkeztünk a konfúzor szakaszához. Ez egy közel zárt végű szakasza a rezónak. A tölcsér keresztmetszete jelentősen csökken, az eredeti leömlő átmérője alá.

VW Polo 4 kipufogó rezonátor cső útmutató

A diffúzorban már elindult egy nyomáshullám vissza a henger irányába, de a jelentősebb része a hullámnak eléri a konfúzor falát és onnan fog irányt változtatni. A nyomáshullámok hangsebességgel közlekednek, és miután a középrészen áthaladtak, a konfúzornak (a szűkülő kúp) ütköznek, visszaverődnek onnan, és a hengertér felé veszik irányukat. Ez a pozitív nyomáshullám egy rövid időre megfordítja az áramlás irányát, és a könyökcsőbe kiszökött friss keverék visszaáramlik a hengertérbe. Nem hagyjuk tehát veszendőbe menni a már könyökben utazó friss keveréket, hanem - jó hossz megválasztása esetén - visszatöltjük a hengerbe. Idővel ez a hullám visszaútja során eléri a kipufogó portot, és véget vet a hengerből még éppen kiáramló töltet szökésének, ezzel megfordítva az áramlás irányát. Pillanatokra ugyan, de megmentve azt, ami kárba veszett volna, mielőtt a port lezárul. Ezzel a friss töltettel eljátszott huzavonával járul hozzá a csövünk a valódi teljesítménynövekedéshez.

Ez a pozitív nyomáshullám ideális esetben az átömlőcsatorna zárása környékén ér vissza, ekkor még a kipufogócsatorna nyitva van. Mivel a konfúzor csak kvázi zárt szakaszként van jelen, meg kell említsük a végcsövet, hiszen nem elhanyagolható a szerepe. Elég szűk a keresztmetszete ahhoz, hogy a nyomáshullám szempontjából szinte zárt szakaszként viselkedjen, de a légkör irányába nyilván nyitott a rendszerünk. Konzekvensen egy hirtelen nyomásnövekedést hoz létre az egy munkaütemre jutó ciklus közben, amivel a töltet veszteségét csökkentjük. A végcső: ez a rendszerünk nyomásszabályzója. Elsődleges feladata a légkörinél nagyobb rendszernyomást fenntartani a rezonátor belsejében, valamint megakadályozni, hogy örvényessé váljon a diffúzorban az áramlás.

A Rezonátor Fő Részei és Szerepük

A rezonátort 5 fő egységre oszthatjuk:

1. Könyökcső (leömlőcső): A mi esetünkben (szériamotor) a leggyakoribb, hogy a gyári könyököt használjuk. Rövid könyökkel magasabb fordulatra tevődik át a csúcs, hosszabbal alacsonyabb fordulaton muzsikál. Fontos, hogy a könyökcső hosszába bele kell venni a kipufogócsatorna hosszát is a hengerben. A könyökcső feladata a motor hengeréből kiáramló kipufogógáz szűkítése egy csővezetékbe, valamint a hengerekben keletkező nagy hő elvitele.
2. Diffúzor: Ez a darab befolyásolja a teljesítmény felfutását a maximumig. A diffúzor, a kipufogódob eleje, ez a táguló darab befolyásolja a teljesítmény felfutását a maximumig.
3. Középrész: Átmérője elég, ha a könyök 2,5-szerese, de akár 3,5-ig is elmehet, az űrtartalom és az elhelyezhetőség is szerepet játszik a meghatározásban. A középrész hosszúsága a szerkesztésből adódó, előre nem meghatározott méret.
4. Konfúzor: Bezárja a rezonátor-edényt, döntően a teljesítmény leadásának módjára van hatással. A konfúzor, ami a rezonátor végén a szűkülő része, döntően a teljesítmény leadásának módjára van hatással.
5. Végcső: Ezen át hagyja el a kipufogógáz a rezonátort. Elsődleges feladata a légkörinél nagyobb rendszernyomást fenntartani a rezonátor belsejében, valamint megakadályozni, hogy örvényessé váljon a diffúzorban az áramlás.

Tervezés és Méretezési Irányelvek

Az így felállított kis rendszerünk varázslatosan tud működni, és hatalmas teljesítménybeli növekedést garantál, ha minden eleme megfelelően van méretezve a motorunk igényeit és felhasználását figyelembe véve. De elég egy kis tévedés, és nyomorúságos kudarc lesz a vége. El is kezdhetnénk meghatározni a hosszméreteket és a keresztmetszeteket a csövünkhöz, de mint említettem, itt azért egy nem éppen könnyen számolható termodinamikai problémával állunk szemben a nyomáshullámok hőmérsékletfüggő terjedési sebessége miatt. A leömlő szakaszon nem ritkán előfordul az 600-700 Celsius körüli hőmérséklet, azonban ahogy haladnak tovább a gázok, az expanziós szakaszban beeshet a hőmérsékletük a 300 Celsius érték közelébe, mígnem a konfúzornál a nyomás növekedésével együtt ismét felfelé kúszik a hőmérséklet is. Nem egyszerű a helyzet.

A mérnökök a közelítés módszerét alkalmazzák. A keresett közelítő érték az átlagos hullám terjedési sebességre ebben az esetben 518 m/s. Ebből már számolható a hangolt hossz, a kipufogó port nyitási szög érték és a hullám terjedési sebesség szorzata, osztva a megcélzott teljesítmény környéki fordulatszámmal. Ez az érték szigorúan a hengerfaltól (nem a kipufogó csatlakozási pont) a konfúzor szakasz feléig tart a rezonátor középvonalában. A rezonátor legfontosabb mérete a rezonáns hossz, amely a dugattyú élétől a konfúzor (ellenkúp) feléig tart.

Rezonátor kipufogók motorokban

Méretezési Ajánlások a Rezonátor Alkatrészeihez

A méretezés során fontos figyelembe venni az egyes szakaszok kialakítását és azok hatását a teljesítményre.

Sok esetben csak a hanghatás nő, a teljesítményben elenyésző lesz a javulás, vagy éppen rosszabb lesz. Alapos tervezés esetén is előfordul az ilyen jellegű katarzismentes eredmény, de elegendő kitartással jönniük kell az eredményeknek. A power szelep a nevével ellentétben nem növeli a motor teljesítményét. A power szelep feladata a kipufogó csatorna keresztmetszetének változtatása, a fordulatszám függvényében. Alacsony fordulatszámon a szelep leszűkíti a kipufogó-csatorna keresztmetszetét, hogy a kipufogó-csatorna később nyit, ezáltal több ideig tart a munkaütem. Ezáltal biztosítja alacsony fordulatszámon a nyomatékot, míg magas fordulatszámon teljesen kinyit, hogy a megnövekedett fordulatszámon is megfelelő legyen a hengerben a gázcsere.

Számítógépes Tervezés és Programok

Hogy megkönnyítsük a helyzetet és a számítási tévedéseket is kiszűrjük, léteznek számítógépes programok, melyek segítik a rezonátor tervezését. A zip fájlok általában egy ".exe" és egy "olvasdel.doc" fájlt tartalmaznak. Az .exe fájl indításakor a bal oldalon találhatók a bemeneti adatok. Alapesetben átlagos értékekkel vannak feltöltve, de ezeket a saját motornak megfelelően át kell javítani. A fordulatszámhoz a maximális teljesítményhez tartozó fordulatszámot kell megadni. A következő paraméter a főtengely elfordulási szöge. Ez alatt a kipufogó csatorna nyitásától az átömlő zárásáig tartó szöget értjük fokokban. Ahhoz, hogy ezt kiszámítsuk, tudnunk kell, hogy a felső holtponttól hány fokkal nyit ki a kipufogó és az átömlő csatorna. A gázsebességet lehet 540 m/s-on hagyni, ami az adott közegben a hangsebesség értéke. Ha minden adatot beírtunk, a számítás gombra klikkelve megkapjuk az eredményeket.

A program a rezonátor méreteit adja meg, valamint a csonkakúp (diffúzor, konfúzor) kiterített palástja szerkesztéséhez szükséges paramétereket. Javasolt, hogy a palástot egy rajzlapon rajzoljuk meg, vágjuk ki, majd ezt tegyük rá a lemezre, és rajzoljuk körül. A kapott eredményeket el is menthetjük tetszőleges könyvtárba.

Rezonátor Kipufogók Tuningja és Típusai

A tuningolásnál fontos szerep jut a robogóra kerülő csőnek, akár 15-40% teljesítménynövelés is lehetséges egy jól megválasztott kipufogóval. A kipufogórendszer tuningjának alapgondolata abban rejlik, hogy a gyári beállításokkal ellentétben, amelyek a károsanyag-kibocsátást, zajszintet, szerkezeti költségeket, motorélettartamot és tüzelőanyag-felhasználást is figyelembe veszik, a tuning kizárólag a teljesítményt veszi figyelembe, elhanyagolván a többi tényezőt. Ezért létezik az, hogy egy-egy motor teljesítménye, nyomatéka akár 35-40%-kal is növelhető lenne. A tuning-cégeknek azonban figyelembe kell venniük olyan szempontokat, mint az átalakítási műveletek egyszerűsége, motorélettartam és törvényi előírások, ami 25-30%-ra korlátozza a növekményt.

Daewoo Lanos szívóoldali rezonátor útmutató

A lényeg tehát nem más, minthogy egy olyan rendszerünk legyen, amely a lehető leggyorsabban szállítja el a kipufogógázt a hengerekből, valamint a külső levegőt ne engedje visszaszívni a hengerbe. A végcél tehát az, hogy a hengerbe áramló levegő-üzemanyag keverék a lehető leghevesebben (oxigéndúsan) égjen!

Kipufogók fajtái, tuningolás szempontjából:

• Alapcső-Touring: 50 cm³-es hengerekhez, kisebb teljesítménynövelésre, vagy az eredeti, rongálódott cső pótlására. Példák: Giannelli Go, LeoVince Touring, Tecnigas SilentPro.
• Sport Kipufogó: Az alapcsövekhez képest már teljesítménynövekedést is várhatunk, 50 és 70 cm³-es szettekhez is használhatóak. Példák: Giannelli Next, LeoVince ZX, RR, RS, Tecnigas NextR, TEK.
• Sport-Racing: 70 cm³-es sport- és versenyhengerekhez is. Széles körben és tartományban használható „mindentudó” kipufogók. Nagyabb teljesítménynövekedést eredményeznek, mint a „sport” csövek. Példák: Polini Funky, Metrakit Handmade, Laser XPro, Yasuni Z, R, Stage6 Pro, Tecnigas RS, Giannelli Reverse.
• Versenycső (Racing vagy For Race, High End Parts): Magas fordulatú, kihegyezett motorokhoz.

A Rezonátor Elemeinek Gyártása és Felújítása

A könnyű formálás miatt érdemesebb vékonyabb lemezt használni. A kereskedelemben kapható hidegen hengerelt lemez megfelel a célnak. Legtöbbször 0,8 mm vastagságú lemezt használnak, ezt könnyű hajlítani, és élhegesztve szilárd kúpot vagy hengert ad. Ha a középrész átmérője meghaladja a 110-120 mm-t, akkor jobb, ha a lemez vastagsága 1 mm, nem horpad olyan könnyen, mint a vékonyabb. 1 mm-es lemezzel a rezonátor önhordó képessége javul.

A kúppalástok szerkesztését már elmondtuk; félkemény kartonból kivágva a lemezre borítjuk, filctollal körbehúzzuk, és lemezollóval kivágjuk. A homorú vonalakat nyelvesollóval, kézzel vágjuk ki, a nagyollóval csak a húr egyenesét tudjuk levágni. A palástokhoz rajzoláskor hozzáadunk még 3-3 mm-t a kúpalkotókhoz, ez lesz a perem, amit a végén összehegesztünk. A középrész hengerpalástjához ugyanígy, ott is 3-3 mm. Általában kifelé kell a peremet gyártani, rezonátorokon ez szokványos, lényegében azért, hogy a test belsejében ne legyen semmilyen él, lépcső, zavaró kiálló darab, ez belezavar az áramlásokba. Emellett a kívül élben lánggal végighegesztett él eléggé kimerevíti a vékony lemezből készült darabot.

A kényelmesebb munka miatt az összefektetett éleket összecsípik méretre patentfogóval, az éleket 20-30 mm-enként megcsippentik CO hegesztővel, ezután jöhet a lángpisztoly (2-es, közepes energiával). Ily módon a melegítés ellenére sem tud elválni, "ásítozni" a két él. Ezt az élhegesztést minimálisan kell megmunkálni utólag, annyira szabályos a varrat.

Összeállítás és Utóhangolás

A könyöktől indulunk általában. Ha az fenn van a motoron, próbáljuk hozzá a diffúzort, aztán a középrészt, végül a konfúzort, hogy fog állni, hol fér el. A rezonátornak ki kell kerülnie minden akadályt, úgy, hogy ne zavarja a többi alkatrész funkcióját. El kell bújnia a fék/váltó pedál mellett/alatt, a lábtartók mellett (az utas lábtartója is ott van), ne ütődjön a hátsó tengelybe stb. Ha szükséges, a kúpok és a középrész kapcsolata lehet szög alatt is, nem csak egyenesen, ha az elhelyezés ezt kívánja.

A rezonátort elkészülése után lehetséges hangolni, azaz finoman illeszteni a motorunk tulajdonságaihoz. A hangolás abban az esetben különösen fontos, ha az adott típusú motorra először készítünk rezót, és még nem tudjuk, hogyan fog reagálni egyes dolgokra. A könyök és a diffúzor kapcsolata, ha olyan szerkezetű, megengedi, hogy változtassunk a könyökhosszon. A könyökhossz változtatásával a max. teljesítmény fordulatszámát állíthatjuk be. A középrész hosszát úgy lehet variálni, hogy két szorosan egymásba csúszó hengerből készítjük, kívül egy szalagszorítóval rögzítve a menetpróbák idejére, utána, ha megvan a legkedvezőbb hossz, majd össze lehet hegeszteni. Ezzel a változtatással az aktív rezonáns hossz finombeállítása lehetséges. A végcső átmérőjén akkor lehet változtatni, ha nem kisebb a szükségesnél.

A próbákat legjobb nagyon kis forgalmú utakon végezni, vagy zárt szakaszokon, hogy ne zavarjunk senkit, de minket se zavarjon a többi közlekedő. Jó néhány kört kell motorozni, mire összeáll a kép. Legjobb közepes sebességfokozatban, 3-4-esben ellenőrizni az áthúzásokat, kis fordulatszámoktól felfelé. Nagyon hasznos, ha tudunk mérni is, pl. ha van fordulatszámmérő, tájékoztatást ad az eseményekről. A végfordulatot csak terhelés alatt próbáljuk, üresben szétforgatni káros, és nincs is értelme.

Például egy Giannelli rezonátorral megfelelő beállítás esetén a nyomaték növekedése és akár 6LE teljesítménynövelés is elérhető!

Különféle aftermarket kipufogórendszerek kaphatók, mint például a VOCA Racing a Rieju MRT 50 modellekhez megerősített alumínium hangtompítóval és lézergravírozott logóval. Ezek piros és fekete hangtompítóval is kaphatók. Fontos megjegyezni, hogy nem engedélyezett tartozékok közúton való vezetéshez. Emellett létezik a Tecnigas E-Nox kipufogó rendszer továbbfejlesztett változata, mely teljes egészében acélból készült. Az enduro motorkerékpárokhoz készült vadonatúj kipufogók, mint például a Rieju OXA Alfredo Gomez Edition, krómozott felületűek, ami megakadályozza az oxidációt, és az összeszereléshez szükséges tömítésekkel és csavarokkal együtt szállítják őket.

Eredeti gyári termékek is elérhetőek, mint a KTM vagy GasGas alkatrészek. A GasGas EC 250/300 (2018-2020) és Rieju MR 250/300 (2021-2022) modellekhez például rezonátor, tömítő gyűrű (2db), kipufogó tartó szilent blokk (2db), és csavar (2db) is kapható készletben. Ezek magasabb, kompaktabb kivitelűek, ezért kevésbé sérülékenyek, strapabíró acél ötvözetből készülnek, mely hosszútávon ellenáll a külső körülményeknek.

tags: #rezonator #kipufogo #mukodese

• tudjon meg többet a Fiat Ducato Kasten történetéről és újításairól
• Részletes Liqui Moly olaj útmutató
• Hogyan zajlik a vezérléscsere Toyota Corolla Verso modellben?
• tudnivalók a Ford Transit kijelzőjének vezérléséről
• útmutató a Golf 4 hátsó szárny felszereléséhez