SV650 aus dem letzten Jahrtausend

[businesskasper]

@knubbler: Ich weiß ja, dass du dich gern auf die Einlassseite vom Motor konzentrierst, aber wäre Auslassseite nicht auch mal interessant, gerade im Zuge der Lärmdiskussion, Temperaturhaushalt, Gemischaufbereitung, etc?

[Knubbler]

Grüß Dich, guter Punkt!
Keine Sorge, die Abgasseite wird nicht vernachlässigt Ich bin bei meinem Versuchsmotor mit der Auslegung beschäftigt. So ein 3D Modell vom Ist-Zustand ist schon praktisch, um sich eine Abgasanlage zu konstruieren. Dauert allerdings noch ein bisschen, bis davon Ergebnisse den Weg hier her finden.







Es gibt für gut funktionierende Abgasanlagen gewisse Gestaltungsregeln, nur das Auslegen oder gar Simulieren, wie beim Einlasstrakt, das ist nicht so einfach/exakt. Die Bedingungen und Druckverhältnisse ändern sich extrem auf dem Weg im Rohr nach hinten raus. Zum Auslassventil können schon mal 1000°C entweichen und die kühlen dann rapide ab. Auch hier spielt gezielte Expansion wieder eine große Rolle. Man kennt den Effekt von der Deo-Dose, die beim Sprühen kalt wird.
Es werden im Motorsport Abgasanlagen bei den namhaften Zulieferern immer noch mit sehr vielen Erfahrungswerten konzipiert und im Anschluss gibt es Dutzende Varianten und zig Prüfstandsläufe.
Irgendwo habe ich mal aufgeschnappt, dass ein Moto3 Team bei Akrapovic eine Abgasanlage in Auftrag gegeben hat, um 1PS (2%) mehr, bei trotzdem voll nutzbaren Drehzahlband, zu bekommen. Es hat dann an die 50 Variantentests gebraucht, aber sie haben es geschafft, genial!
Bei einem richtig gut arbeitenden Motoren, da ist der Auspuff gleichzeitig ein Teil des Ansaugsystems. Denn er saugt im Überschneidungs OT, wo der Kolben eigentlich still steht, massiv aus dem Einlass an. Diese zusätzliche kinetische Energie in der Gassäule zeiht sich dann hindurch bis zur Brennraum-Nachladung hinter dem UT. Heutzutage würde man sagen ein richtiger Gamechanger
Hier ein exemplarisches Beispiel, wie man sich das vorstellen kann. Die X Achse ist die Kurbelwellenposition, die grüne und gelbe Linie der Druck im Saugrohr (nicht Brennraum) und im Auslass. Die Streifen unten sind die Öffnungszeiten der Ventile. Das positive Spülgefälle in der Überschneidung, ist genau um was es geht. Zusätzlich ist die Einlassresonanz ausgelegt, dass bei "spätes Einlass schließt" eine positive Druckwelle am Ventil anliegt. Ein Zusammenspiel von mehreren Faktoren gleichzeitig, wie eine Symphonie. Davon können Serienbikes oft nur träumen.


Quelle: Dipl.-Ing. Roland Heiml (steyrpuchclub.at)

Das kurze PDF dazu vom Herrn Heiml mit super Erklärung zu den Resonanzen
http://www.steyrpuchclub.at/SPCS%20Mont ... RHeiml.pdf


Das Thema Lautstärke ist doch komplexer, als man es sich auf den Blick vorstellt. Denn Lautstärke entsteht natürlich nicht im Auspuff, genauso wie bei den Roh-Emissionen, sie entstehen bekannterweise im Brennraum. Die Geräusche sind also stark abhängig von Steuerzeiten und dem Brennverlauf.
Man kann natürlich auch nur das Symptom behandeln und baut sich einen riesen Schalldämpfer drauf, bzw behindert den Abgasstrom mit einem winzigen dB Killer, das ist allerdings nicht zielführend.
Pauschal zu sagen, dass mehr Leistung auch mehr Lautstärke bedeutet, ist aber nicht richtig. In einem gegebenen Fahrzeug hat man zumindest ein paar Stellschrauben:

- Der Auslassbeginn, früh wird laut
- Der Zündzeitpunkt, für weniger Druck beim Öffnen vom Auslass
- Der Einlassschluss für die effektive Verdichtung oder auch Saugrohr Resonanz
- Und in gewissen Grenzen die Gemischzusammensetzung

Abseits der Straße kann man da einiges Spielen und der Einfluss ist nicht zu unterschätzen. Natürlich hat jede Auswirkung sowohl Vor- als auch Nachteile. Eine flüsterleise Verbrennung wäre natürlich ein Traum, denn dann hätten wir den Großteil der Energie im Kraftstoff in Bewegung umgesetzt, das klappt aber leider nicht. Demnach muss das Abgassystem diese Aufgabe stemmen. Die meisten von uns verwenden einen simplen Absorptions-Schalldämpfer, welcher die Schallwellen Energie in Wärme umsetzt. Sprich innere Fläche und Volumen sind da entscheidend, und für den Rest kommt der dB Killer zum Einsatz, der die ganze Symphonie wieder zunichte macht. Die Druckwelle wird dann nämlich nicht mehr negativ am Rohr-Ende reflektiert und einen hohen Gegendruck erzeugt er noch dazu.
Wie macht es denn dann der große Hersteller? Die sind in Rohemissionen und Geräuschentwicklung bekanntlich stark eingeengt, bei dem was aus dem Motor herauskommt. Es muss also zuverlässig und dauerhaft mit dem Schalldämpfer gelöst werden. Dafür wird idR. ein Reflexionsschalldämpfer eingesetzt. Die Schallwellen werden über unterschiedlich lange Wege geführt, an definierten Stellen reflektiert und löschen sich teilweise gegenseitig aus. Dass der Auspuff dann noch einen einigermaßen niedrigen Gegendruck hat und relativ hohe Spitzenleistung ermöglicht (siehe aktuelle 1000er), das ist aus meine Sicht eine technische Kunstform. Zusätzlich gibt es noch schaltbare Klappen, aber das ist wieder ein Thema für sich.
Schauen wir uns eine besonders beeindruckendes Beispiel an. Die Honda Fireblade SC59 im Schnitt des Schalldämpfers. Ich bin heute immer noch begeistert von diesem Aufwand, den die damals betrieben haben und dem Ergebnis.



Quelle: 1000rr.net/threads/08-stock-exhaust-mod.48666/page-4

Natürlich ist die Leistung aus heutiger Sicht unspektakulär, darum geht es auch nicht. Schaut Euch diesen Drehmomentverlauf an, wie schön gleichmäßig der ansteigt, oben bleibt und sanft wieder abklingt. Das ist ein sehr schönes Beispiel für Fahrbarkeit. Die modernen Bikes haben bis 7000rpm meistens eine riesen Delle und springen dann hoch.
Für die Rennstrecke ist das für den guten Fahrer nicht wichtig, denn er hält die Drehzahl darüber, aber grade geht es ja um Ursache und Wirkung der Technik. Die gute Nachricht, diese Drehmoment Dellen kommen vorallem von den Zulassungsvorschriften und lassen sich mit kleinen Änderungen und einem fähigen Prüfstandbetreiber gut ausbügeln.


Quelle: Motorradonline.de

Ich durfte die SC59 mal 2009 testen und fand den Drehmomentverlauf super angenehm zum Fahren. Im selben Sommer durfte ich allerdings auch die damals nagelneue S1000RR für eine Testtour fahren, die Drehmoment Delle ist mir da weniger im Gedächtnis geblieben, dafür vorallem das riesige Plus an Schub

Ich bin dann mal in der Sommer Pause, bis bald!

[businesskasper]

Ei cool, du bist schon am planen und konzipieren. Aber echt mal, uns hier mit dem Cliffhanger zurücklassen und in die Sommerpause verschwinden?

Das Saugrohr-/Abgasgegendruckdiagramm hilft schonmal zu verstehen, warum die AGA wichtig ist und worauf es ankommt. Danke dafür.

[Knubbler]

Hast ja recht
Dann gibt es zumindest noch ein kurz Update zum aktuellen Stand.
So sah dann der Rohzustand der neu entworfenen Abgasanlage aus. Mit vier trennbaren Muffen, um die Länge später variieren zu können. Ist ein ziemliches Monster geworden, es geht in Schritten aufgeweitet bis 60mm in den Dämpfer. Kommt noch ein kürzerer zum Einsatz. Ziel ist es, die Vorgänge bei Spitzenleistungs-Motoren besser zu erforschen. Die Druckverläufe unterscheiden sich nicht wirklich zwischen unterschiedlichen Hubraum oder Drehzahlen. Das Optimum kann man auf alles übertragen später, zumindest vom Prinzip.



Damit das ganze nicht mehr nach Metall Heißklebe-Pistole aussieht, wie bei meinem Motorgestell, durfte hier doch der Profi ran



In die Krümmer kommen noch mehrere Sensoren rein, das Herzstück ist allerdings dieser hier. Im Brennraum wurde bisher piezoelektrischer Drucksensor eingesetzt, da dieser keinen festen Nullpunkt braucht und somit auch Driften darf. Er wird einfach alle zwei Umdrehungen über den ermittelten Isentropenexponent bei der Verdichtung genullt.
Das hier ist ein piezoresistiver Drucksensor, welcher einen absoluten Druck ausgibt. Leider sehr empfindlich und deshalb steckt er in diesem wassergekühlten Klotz, um direkt im Abgasstrom überleben zu können. Natürlich wieder furchtbar teuer der ganze Kram.



Wird aber noch eine Weile dauern bis ich da Ergebnisse habe. Der Motor selbst befindet sich noch im Umbau und die Einlassseite braucht natürlich ebenfalls solch eine Sensorik. Ich freu mich aufs Dazulernen