Uitleg over Expansie uitlaten

De "Tutorials" sectie en "Frequently Asked Questions" Antwoorden is mogelijk, Een topic kan alleen gestart worden door een Mod of Admin. Heb je zelf een F.A.Q. PB ons dan dan plaatsen wij hem erbij

Moderator: Moderator's groep

Gebruikersavatar
Roel
Bigscale Guru
Bigscale Guru
Berichten: 3609
Lid geworden op: Za Jan 27, 2007 8:22 am
Land: Nederland
Provincie: Limburg
Zenderset: Futaba 3PKS
Frequentie: Spektrum Pro 2.4GHz
Locatie: Panningen

Uitleg over Expansie uitlaten

Berichtdoor Roel » Wo Apr 02, 2008 12:03 pm

Expansie uitlaten

Verzameld en bewerkt door Arno Koch
De tweetact motor is op het eerste gezicht een eenvoudig systeem, maar inwendig spelen zich
ingewikkelde thermodynamisch processen af. Hierbij spelen zoveel facturen een rol, dat het
berekenen van een uitlaat nooit meer kan zijn dan een intelligente gok. De definitieve, optimale
afmetingen zullen in de praktijk door experimenten bepaald moeten worden.
t het eerste ontwerp zal de uiteindelijke uitlaat in de praktijk
proefondervindelijk verder ontwikkeld moeten worden.
1. Hoe expansieuitlaten werken.
Ik ga er van uit, dat iedereen de basisprincipes van de tweetact kent. Als je ook al weet hoe
expansieuitlaten werken, sla dan dit deel over en ga naar het gevorderden stuk.
De uitlaat is van groot belang voor de werking van de tweetact motor. De 2-takt steunt op druk
veranderingen in het uitlaatsysteem om lucht door de cilinder te zuigen – eerst de uitlaatgassen
uit de cilinder te zuigen en het verse mengsel erin, en dan een fractie later al het ontsnapte
brandstofmengsel terug te persen door de uitlaatpoort, net voor dat de zuiger deze sluit.
Een goed ontworpen expansieuitlaat geeft bij een tweetact minstens 50% vermogenswinst ten
opzichte van een gewone rechte pijp. Wat je aan de rest van de motor ook doet, de uitlaat maakt
of breekt het geheel en deze kan gebruikt worden om de karakteristiek van de motor tot in hoge
mate af te stemmen op het doel.
Er zijn een paar basisprincipes:

1.1. Golven en reflecties
Voordat we het pulsatieeffect bespreken, zullen we eerst nagaan wat hieronder verstaan wordt.
Iedereen heeft weleens een steen in het water gegooid. Om de plaats waar de steen in het water
is gekomen onstaan dan cirkels die steeds wijder worden, bekijken we een aantal van deze
cirkels in doorsnede, dan zien we een aantal golven. De golftoppen noemen we positief, de dalen
negatief.

Afbeelding

Ook in de lucht bestaan dergelijke golven al kunnen we ze niet zien; de bekendste zijn
geluidsgolven. Dit zijn luchtverdichtingen en verdunningen, waarbij de verdichtingen (hogere
druk) positief zijn en de verdunningen (lagere druk) negatief.
We kunnen ons dit het beste als volgt voorstellen: hang een lange slappe veer aan een aantal
draadjes vrij op en tik nu een uiteinde in lengterichting aan. Een aantal windingen zal hierdoor
samengedrukt worden om direct daarna uit elkaar te veren, Hierdoor worden ernaast gelegen
windingen samengedrukt ook weer gevolgd door een ontspanning, enz. we zien dus verdichting
gevolgd door verdunning zich door de veer voortplanten.
Het afwisselend positief en negatief worden noemen we pulsatie-effect. De snelheid waarmee de
golven zich voortplanten noemen we de loopsnelheid: voor de golven in het uitlaatsysteem waar
het ons tenslotte om gaat is dit de geluidssnelheid.
Geluidsgolven zijn dus gewoon drukgolven, die door zich door de lucht voortplanten. De
voortplantingssnelheid is afhankelijke van de dichtheid en de temperatuur van het medium.(het
materiaal waar ze doorheen bewegen)
Nu hebben hebben deze golven nog een andere eigenschap; ze kunnen terugkaatsen. Dit is
afhankelijk van het medium waar de golven tegen aan botsen. Golven, die door een buis lopen
worden aan het uiteinde in dezelfde golfvorm teruggekaatst. Als het einde van de buis gesloten
is, is er een positieve terugkaatsing. Als het uiteinde van de buis open is, krijg je een negatieve
terugkaatsting en wordt de waarde van de drukgolf omgekeerd teruggekaatst. Iedere keer als de
pijp versmalt, wordt een deel van de golf als positief teruggekaatst en iedere keer als deze wijder
wordt een deel van de golf negatief terugekaatst.
Een voorbeeld ( kan je overslaan als je het al snapt):
Stel dat we een holle buis hebben en aan een kant maken we een 0,35 Bar (positieve) drukgolf
(pop!). Laten we zeggen dat de golf kort is, zo’n 2,25 mm lengte… Op kamertemperatuur zal de
golf door de buis lopen met een snelheid van ongeveer 335 m/s.
Als de ander kant van de buis afgesloten is met een vlakke dop, zal de golf deze raken en
terugkeren als een 0,35 Bar reflectiegolf, die ook 2,25 mm lang is. (pop!) Nu gaan we dat nog een
keer doen, maar aan het uiteinde halen we de vlakke dop weg en plaatsen we een conisch
eindstuk van 100 mm lengte. Dit nieuwe eindstuk loopt in een punt uit.
Weer laten we een 2,25 mm lange druk puls los in de buis (plop!). Deze loopt door de pijp en
raakt het begin van de conus…terwijl de pijp steeds kleiner wordt, wordt een langere maar
zwakkere + golf terug de pijp in gekaatst.. De terugkaatsing begint zodra de (plop!) het conische
deel raakt, waarbij de oorspronkelijke drukgolf nog verder de pijp in loopt, terwijl een gedeeltelijke
reflectie al terug aan het gaan is. Tegen de tijd dat onze (plop!) bij de punt van de conus is, loopt
er een 100 mm lange golf terug naar het begin van de pijp. ( dat is de halve lengte van onze
terugkerende golf)
Terug aan het begin van de buis, waar alles begonnen is, worden we begroet door een zwakke
ploooooooooooooop golf van ongeveer 200 mm lengte. Deze heeft alle energie van de
oorspronkelijke golf,maar deze is nu gespreid over de 200 mm lengte en is dus lager van
amplitude (druk).
De les is dus: We kunnen de amplitude (sterkte) van de teruggekaatste golf uitwisselen voor
tijdsduur; sterke en korte reflectie, of zwakkere, maar langer durende reflectie. Dit is het grote
compromis bij het ontwerpen van expansie uitlaten.
Terug naar de uitlaat
Een expansie uitlaat bestaat uit een paar basis elementen. De (voor-) bocht, die een kleine hoek
van zo’n 1,7° (3,4° tophoek) heeft, de diffusor (expansiedeel) met een hoek van zo’n 7° (14°
tophoek), het middenstuk met een gelijkblijvende diameter, de reflector (convergerende deel) die
ca. 12° (24° tophoek), de tailpijp en het dempergedeelte.
Dit is een nogal ruwe omschrijving, omdat uitlaatspecificaties afhankelijk van de gewenste
toepassing nogal kunnen verschillen.

Afbeelding

1.2. De uitlaatcyclus
De uitlaat opent ca. 85° na het BDP. Op dat moment schiet een hogedrukgolf de voorbocht in.
Deze drukgolf loopt door de hoge druk en tempertuur in de uitlaatpijp met een gemiddelde
snelheid van zo’n 500 m/s
Afbeelding
De drukgolf loopt door de pijp tot deze bij de diffusor komt, het eerste grote expansie gedeelte
van het uitlaatsysteem. Een gedeelte van de golfenergie wordt in negatieve vorm weer naar de
uitlaatpoort teruggekaatst, terwijl het grootste deel van de oorspronkelijke golf verder de pijp in
gaat.
Afbeelding
De negatief gereflecteerde golf bereikt de uitlaatpoort, juist op tijd om een grote hoeveelheid vers
mengsel uit de spoelpoorten in de cilinder te zuigen. In feite kan deze zo veel mengsel trekken,
dat dit niet alleen de cilinder vult, maar het verse mengsel ook nog door de uitlaatpoort de
uitlaatpijp in trekt.( Al lijkt dit op het eerste gezicht verlies)
Afbeelding
De oorspronkelijke golf is inmiddels in energie verminderd, maar loopt nog steeds verder de
uitlaat in. Deze bereikt de reflector (convergerende) conus en begint dan als een + golf terug te
lopen naar de uitlaatpoort. De reflectorhoek is meestal 2x zo groot als de diffusorhoek en geeft zo
een behoorlijk sterke, maar korte puls. Dit wordt wel de vulpuls genoemd, omdat juist als de
zuiger de uitlaatpoort gat sluiten en hierbij overtollig vers mengsel buitensluit, de vulpuls arriveert
en een flink deel hiervan terug de cilinder in perst.
Afbeelding
Met een beetje geluk blijft de vulpuls aan totdat de uitlaatpoort gesloten is. Hierdoor krijgen we
veel meer mengsel in de cilinder, dan de motor uit zich zelf zou kunnen hebben verpompt. Het
uitlaatsysteem van een tweetact werkt hierbij als een turbo-compressor vanaf de uitlaatkant en dit
maakt het mogelijk, dat deze motoren zoveel vermogen geven.
Afbeelding

1.3 Golf timing
Nu we weten hoe de uitlaat werkt, kunnen we wat exacter worden in wanneer al dit gezuig en
gepers plaats vindt.
Helaas komen nadat de uitlaatpoort opent de vacuum- en perspulsen bij de uitlaatpoort aan op
vaste tijdstippen. Dit betekent dat de timing bij bepaalde toerentallen goed en bij andere
toerentallen helemaal verkeerd is. Hierdoor wordt het nerveuze alles of niets karakter
veroorzaakt, dat velen van een tweetact motor kennen en verwachten.
Timing van de pulsen
De diffusor wekt een vacuumpuls op, die helpt om het mensel uit de spoelpoorten te zuigen.
Wanneer deze golf precies moet arriveren, hangt af van wat we er mee willen doen. Als de zuiger
naar beneden gaat, perst deze het verse mengsel uit het carter door de spoelpoorten omhoog.
Echter, na het ODP wil de omhooggaande zuiger een deel van het mengsel weer terug de
spoelpoorten inzuigen.
Het mengsel blijft alleen nog door zijn massatraagheid nog de cilinder instromen..., behalve dan
dat deze een handje geholpen kan worden als de vacuumpuls op tijd bij de uitlaatpoort aankomt.
De vacuumpuls kan een waarde bereiken van –0,5 Bar en kan hiermee het verse mengsel vanuit
het carter de cilinder in zuigen.
Een minder aggresieve diffusorconus zal een zwakkere maar langer durende vacuumpulsgeven,
die over een breder toerenbereik zal blijven werken. Bij lagere toerentallen arriveert de
vacuumpuls veel eerder dan het ODP en de hoeveelheid mengsel, dat via de spoelpoorten de
cilinder instroomt, zal minder zijn. Als het toerental nog lager is, zal er helemaal geen vacuum in
het ODP beschikbaar zijn. Als de uitlaatpijp in fase komt, is de vacuumpuls precies op tijd om het
brandstofmengsel voor en na het ODP aan te zuigen en helpen de cilinder te overvullen.

Afbeelding

Als het toerental te veel toeneemt, zal de puls niet voor het ODP arriveren en als het toerental
hoog genoeg is, zullen de spoelpoorten al sluiten voordat het vacuum uitgewerkt is, waardoor
een deel van de puls verspild wordt.
In het ideale geval zal het verse mengsel de cilinder vullen en zelfs, als de cilinder helemaal
gevuld is, de uitlaat in stromen.
De vulpuls moet zo getimed worden, dat deze net aankomt voordat de uitlaatpoort sluit. Bij lagere
toerentallen komt deze puls te vroeg, voordat de cilinder helemaal gevuld is. Als het toerental nog
lager is, kunnen niet alleen de uitlaatgassen de cilinder ingeperst worden, maar kan ook het
verse mengsel weerhouden worden de spoelpoorten uit te stromen.
Als het toerental stijgt en de uitlaatpijp in fase met de motor komt, is de vulpuls precies op tijd om
het uit de cilinder ontstnapte verse mengsel terug te persen voordat de zuiger de uitlaatpoort sluit
en het vermogen stijgt gigantisch. Als het toerental verder toeneemt, sluit de zuiger de
uitlaatpoort voordat de de vulpuls er is en het turbocompressor effect is weg. Op dat moment valt
het vermogen scherp af.
De staande golf
In de uitlaatpijp kaatst de oorspronkelijke puls tegen de reflectorconus en loopt weer terug naar
de uitlaatpoort. Maar wat gebeurt er als deze weer in het diffusorgedeelte terugkomt? Voor een
puls, die weer terug de pijp inloopt, is de diffusor een vermindering in pijpdiameter….en zal dus
een deel van deze golf als een + golf teruggekaatst worden de pijp weer in. Deze golf komt weer
tegen de reflectorconus en gaat weer terug naar de uitlaatpoort, enzovoorts, enzovoorts. Het
resultaat is een serie van in sterkte verminderende golven, resonerend in het centrum van de
uitlaat. Dit heet de staande golf
De staande golf wordt iedere cyclus gevoed door een verse uitlaatpuls. Bij een bepaald toerental
is de staande golf synchroon met de uitlaatpuls van de motor en versterkt deze. Dit kan leiden tot
een nog hogere “super” piek in het motorkoppel. Bij andere toerentallen, het meest merkbaar
voordat de powerband begint, is de staande golf uit fase met de motor en kan hiermee een een
enorme dip in koppel veroorzaken. Dit vaak het geval bij het “pre-powerband gat”, waar motoren
zonder uitlaatsturing last van hebben. Wijziging van de lengte van het middendeel van de uitlaat
beinvloed de staande golf en kan daamee gebruikt worden om pieken en dalen in de powerband
weg te regelen.
Een expansieuitlaat is een soort uitlaatgas-compressor. Hoe meer warmte
en energie je er in stopt, hoe meer je er voor terug krijgt ( in de vorm van
sterkere pulsen)

2. Uitlaat onderdelen

2.1. Aansluitflens
De flens moet zorgen voor een goede dichting tussen cilinder en pijp. Het belang van een goede
lekvrije verbinding wordt gauw over het hoofd gezien, ondanks dat anders druk- en temperatuurverlies
optreedt.
Afbeelding

2.2. Voorbocht
Normaal gesproken is de eerste 150-200 mm van de pijp recht of met een flauwe hoek om de
uitlaatgasstroom te stabiliseren en om turbulentie te verminderen tot een enigszins laminaire
stroom. Dit stabiliseert de dichtheid en snelheid, wat een efficienter gebruik van de geluidsgolven
geeft. De kleine hoek van de voorbocht is om minder gasweerstand te krijgen.
Verder helpt de voorbocht mee om door middel van de massatraagheid van de gassen de cilinder
te helpen legen. De kleine hoek van de voorbocht heeft geen invloed op de rol van de
diffusorconus
Belangrijk is de overgang tussen voorbocht en conus. Te scherpe hoeken of obstakels kunnen
verstoringen in de pulsen en gasstroom veroorzaken, waardoor het vermogen sterk terugloopt.
Afbeelding

2.3. Diffusor
Net zoals bij een megafoon geeft de diffusorconus een bovenstroomse drukverlaging door het
sturen van een geluidsgolf in de richting van de bron van de druk. Nadat de gasstroming is
gestabiliseerd in de voorbocht, bereikt deze het expanderende gedeelte van de eerste diffusor en
de druk zakt. Deze drukverlaging geeft een geluidsgolf in de richting van de uitlaatpoort, waar de
druk ook lager wordt. Iedere verandering in conushoek geeft een eigen geluidsgolf.
De diffusor in de afbeelding laat twee verschillende conushoeken zien. De verandering van hoek
van de eerste naar de tweede conus bepaalt de amplitude(grootte) van de geluidsgolf met de
bijbehorende druk. Deze hoeken bepalen ook de tijdsduur van de geluidsgolf. Meer
drukverandering gaat altijd ten koste van een kortere periode. De diffusor kan voldoende
negatieve druk geven om mengsel uit de spoelpoorten te trekken omdat deze een lagere druk
kan geven dan de atmosfeer.
Het carter staat onder druk en heeft in het eerste deel van de spoelperiode geen hulp nodig van
de negatieve puls. Voor het ODP komt de eerste negatieve golf aan, terwijl de tweede net na het
ODP aankomt. Omdat het sinusgolven zijn, komt amplitude van de piek uit het midden van het
pijpstuk.
De piek van de tweede zuigpuls, op ca. 72-75% van de spoelpoortopeningsperiode, is het meest
effectief om het brandstofmengsel helemaal vanuit de carborateur aan te kunnen zuigen. Bij
sommige motoren hebben de pulsen zo’n kracht (0,5-0,55 Bar absoluut) dat ze meer mengsel
door de carborateur aanzuigen dan de zuiger zelf zou kunnen verplaatsen. Maar niet al het
mengsel dat het carter ingezogen wordt door de zuigpuls haalt de cilinder bij de eerste haal,
omdat de zuiger de spoelpoorten afsluit. Dat is het carter boost vuleffect
Er zijn grenzen hoe steil je de conussen kan maken, vooral bij de diffusor. Een te steile diffusorhoek
kan de uitlaatpuls tot stilstand brengen, als deze niet in staat is de snel wijder wordende
wand van de pijp te volgen.
Om toch een grote diameter en om de pijp naar de steile hoek te leiden is het toepassen van van
een serie van in hoek toenemende conussen. In feite zijn 2-, meestal 3-traps diffusorconussen
normaal.
Afbeelding

Een diffusor met 7°/12°, 70%/30 % is wat korter dan een diffusor met een rechte 8° diffusor, als
beide de zelfde diameter verhouding hebben. Dit lengteverschil kan toegevoegd worden aan de
voorbocht of aan het middenstuk. In beide gevallen is het effect, dat het vermogen beneden het
piekvermogen toeneemt. Hierbij heeft vergroten van het volume het meeste effect.
Lengte toevoegen aan de voorbocht geeft een grotere vermindering van het maximum vermogen,
maar geeft ook een merkbare vergroting van het koppel bij lagere toerentallen. Deze effecten
neigen er toe de keuze van diffusor conussen te wijzigen; omdat een korte, steile diffusorconus
ruimte geeft voor een langere voorbocht of extra kamervolume, welke beide de smallere
powerband van dergelijke diffusors verminderen.
Afbeelding

Afbeelding

De inhoud van de diffusor is een maat voor de hoeveelheid vacuum dat je kan (wilt) opwekken.
Als je van vorm V1 naar V2 gaat, spreid je niet alleen de energie van de de vacuumpuls, maar
verleg je ook eens het zwaartepunt van deze puls en zal ook de resonatie op een ander toerental
liggen.
Met een slankere voorconus verplaatst het vermogen zich naar het midden-gebied en het max.
koppel gaat iets omlaag. Het vermogen komt rustiger in. Het steiler maken van de voorconus
heeft een groter maximum vermogen tot gevolg en het maximum koppel verplaatst naar hogere
regionen. Op het maximum toerental hebben dergelijke veranderingen, mit de kubieke inhoud
gelijk blijft, nagenoeg geen invloed.
Verder geeft een slanke pijp meer overrev, omdat deze minder kritisch is wat betreft de staande
golf.
Afbeelding

2.4. Het middenstuk
Het middenstuk dient om de diverse drukgolven, die in de pijp lopen, op elkaar af te stemmen.
Het is zinvol om voor tests het middenstuk verstelbaar te maken en dan met milimeters tegelijk
op de testbank metingen te doen.
Op een gegeven moment komt dan de afstelling van de pijp volledig tot zijn recht door het
onstaan van de de staande golf. Het vermogen stijgt aanzienlijk en de motor gaat er thermisch
ook op vooruit. Een stijging van het vermogen van 4% over het gehele gebied is zeker geen
uitzondering.
Het is makkelijk werken om het middenstuk in de uitlaat verschuifbaar te maken en dan op de
testbank de uitlaat steeds een beetje korter of langer te maken. Je zult dan ook zien dat het
vermogen bij een bepaalde maat enorm stijgt t.o.v. de vorige metingen. Dan heb je voor deze
conushoeken de ideale lengte gevonden en kun je een goede uitlaat maken voor onder de motor
scooter enz.
Wijziging van het middenstuk brengt nagenoeg geen temperatuursverschillen in de pijp, totdat de
juiste lengte wordt gevonden, dan volgt onmiddellijk een lagere uitlaatgastemperatuur en hogere
verbrandingstemperatuur.
Opvallend is, dat het verkorten of verlengen van de pijp nagenoeg geen invloed heeft op het
maximale toerental. Pas als de preciese afstemming bereikt is, kan dit een paar honderd toeren
uitmaken, waarbij het niet vaststaat hoe korter de pijp, des te minder de motor toeren maakt.
Las het het instelbare middenstuk pas definitief vast als je de optimale lengte hebt gevonden.

Maximale diameter middenstuk
Op jacht naar vermogen, hebben tuners uitlaten gemaakt met steeds grotere diffusors. In de
70-er jaren was het gebruikelijk dat de oppervlakteverhouding tussen de voorbocht en het
middenstuk in het gebied van 6-7:1 lag.
Als de voorbocht 40mm was, dan was het middenstuk zo’n 100 mm. Toen tuners ontdekten dat
een sterker vacuum van de uitlaat samen met grotere cartervolumes meer vermogen gaf,
vergrootten ze deze verhouding tot 10:1 en deze verhouding groeit nog steeds. Dat betekent dat
een 40 mm voorbocht nu uitkomt in een dik middenstuk van meer dan 125 mm in diameter.
Het uitgangsprincipe is dat hoe dikker de uitlaat hoe meer vermogen deze maakt in de
powerband. Grote diffusorhoeken geven veel vermogen, maar over een kleiner toerengebied,
boven en beneden dit toerental is de motor futloos.
Kleinere diffusorhoeken geven minder vermogen, maar over een breder toerengebied.De
hamvraag is om de uitlaat het meeste vermogen te geven over het toerengebied dat je nodig
hebt.

Gebruikersavatar
Roel
Bigscale Guru
Bigscale Guru
Berichten: 3609
Lid geworden op: Za Jan 27, 2007 8:22 am
Land: Nederland
Provincie: Limburg
Zenderset: Futaba 3PKS
Frequentie: Spektrum Pro 2.4GHz
Locatie: Panningen

Re: Uitleg over Expansie uitlaten

Berichtdoor Roel » Wo Apr 02, 2008 12:06 pm

2.5. Reflectorconus
Deze zijn meestal 2x zo scherp als de diffusorconus. De grootste hoek die je kan gebruiken is
ongeveer 20° en de kleinste 14°. Een 20° reflector geeft een goede, sterke vermogenspiek, maar
het vermogen valt bij hogere rpms snel af. Een 15° conus geeft een wat lagere topvermogen,
maar zal het vermogen tot een flink stuk voorbij het piektoerental vasthouden. Conclusie:
motorcross motoren kunnen flexibiliteit winnen door een lange reflector conus met een kleine
hoek.
Voor de reflectorconussen gelden bij kleine motoren andere regels dan bv bij een 125cc. Omdat
bij kleine motoren de gassen sneller afkoelen, kan je bij deze een steilere reflectorconus
toepassen. Door de lagere gastemperatuur bij lagere toerentallen wordt de tuned lengte langer
en blijft de powerband groot genoeg.
Bij standaard tweetact wegmotoren wordt zelfs een reflectorhoek van 180° toegepast, m.a.w. een
vlak achterschot. Door de lagere uitlaatpoort en de grote temperatuursvariatie van het uitlaatgas
bij de verschillende toerentallen, wordt er toch een brede powerband verkregen.
Een van de reden voor een hoek 180° is om een complete uitlaat met demper te maken, die kort
genoeg is om netjes te passen en er ook nog goed uitziet. Zo wordt bv de uitlaat van de Kreidler
RS gemaakt, die standaard zo’n 7,5 pk heeft met een brede powerband.
In de meeste goed getunede motors wordt het max toerental bereikt op het moment dat de
positieve puls niet langer een effectieve hoeveelheid gas terug de cilinder in kan persen, voordat
de zuiger de uitlaatpoort sluit.
Afbeelding
Afbeelding

Of de reflectorconus uit een of meerdere conussen bestaat is wel van belang, maar bij het
veranderen is weer het centrale reflectiepunt erg belangrijk en de totale lengte omdat dit de
spreiding van de hoeveelheid energie van de teruggekaatste puls bepaalt.
Het wijzigen van de conus bij punt B, zoals met de stippellijn aangegeven, heeft onmiddellijk een
tweeledig effect. Doordat de eerste conus flauwer is geworden en het tweede scherper, verplaats
je ten opzichte van de orspronkelijke conus het centrale reflectiepunt. Hierdoor stijgt het
vermogen in de lagere toerentallen, maar het toptoerental loopt terug, d.w.z. de motor zal minder
hoog draaien dan bij de standaard pijpen. Een goede maatstaf voor de plaats van het reflectiepunt
is hierbij de inhoud van de conus
Met de reflectorconus is dus veel te bereiken. Het is mogelijk het hoogste koppel van de motor
verplaatsen van een hoger naar een lager toerental en zo aan te passen aan de wensen van de
rijder. Samen met het koppel is ook het vermogen sterk te beinvloeden.
In het algemeen kan gezegd worden hoe kleiner de kubieke inhoud van de conus, hoe meer
topvermogen, zeker als de conus ook nog kort is. Daar tegenover staat: Hoe groter de inhoud
van die conus, deste meer vermogen onderin. Ook hieraan helpt een langere achterconus mee.
Voor een motor die nogal kwetsbaar is bij toerentallen boven de rode streep, kan je de
expansieuitlaat uitrusten met een 20° reflector of een korte, dikke, gebroken achterconus zal de
rijder beletten het maximaal toerental te overschrijden. Dat kan weer helpen de betrouwbaarheid
van de motor te verbeteren. De korte dikke achterconus met de zelfde inhoud als een iets langere
zal tevens verschil van het max. toerental te weeg brengen.
Bij een te grote hoek van de refector neemt de motortemperatuur sterk toe.

2.6. De tailpijp
De tailpijp is een eenvoudig afvoerweerstand, die het vrij ontsnappen van uitlaatgassen uit de
expansiepijp voorkomt. De tailpijp geeft hierbij een weerstand die de drukgolf van de reflector
versterkt. De tailpijp is veel gevoeliger voor de diameter dan voor de lengte. Als de diameter te
klein is, neemt de motortemperatuur sterk toe. Dit effect is het sterkst bij de zuigerbodem. Dit is
zowiezo het onderdeel, dat het maximaal toelaatbare vermogen van de tweetaktmotor
mechanisch begrenst.
Hogere tegendruk verhoogt zowel de dichtheid van het gas in de pijp als de temperatuur, (beide
verhogen de Vs), en daarmee het max. toerental.
Meer weerstand maakt het makkelijker voor de vulpuls om zijn taak te doen en verhoogt over het
algemeen het topvermogen, maar deze verhoogt ook de uitlaattemperatuur en zorgt er ook voor
dat de zuigertemperatuur huizenhoog oploopt.
Het probleem van het zoeken van de juiste tailpijp is, dat terwijl het vermogen sterk stijgt als je
van een te grote diameter naar beneden werkt en er maar een kleine vermindering in vermogen
optreedt als je een te kleine diameter kiest. Blijf daarom aan de ruime kant zitten, behalve als je
een testbank en temperatuurmeetapparatuur hebt.
Te veel weerstand maakt de motor slomer en zorgt ervoor dat hij langzamer op toeren komt. In
eerste instantie geeft het soms meer low-down-power, maar metingen over een langere tijdsduur
geven aan, dat het vermogen dan weer sterk terugloopt. Het gemiddelde vermogen over 20
minuten gaat dan weer sterk achteruit.
Een motor, die gebruikt wordt voor hoge snelheden, topsnelheid trajecten zou een tailpijp kunnen
gebruiken met minder weerstand om de motor onder die condities heel te houden. Bij een motor, die gebruikt wordt op een racebaan met periodes gas open en dicht, kunnen soms de zaken wat
scherper gesteld worden, omdat er in dat geval niet veel tijd is om warmte op te bouwen.
Hitte is een moordenaar voor tweetactzuigers en te veel tegendruk laat zuiger smelten. Hou
daarom goed de onderkant van de zuigerbodem in de gaten. De temperatuur is hier hoog genoeg
om de aangeplakte olie bruin te laten bakken. Pas als de olie op die plaats begint te verbranden
is het opletten geblazen, want het volgende wat je ziet nadat je as van verbrande olie gezien
hebt, is een gat in je zuiger.
Afbeelding
Het veranderen van de tailpijp is het makkelijkst, zeker als er een losse einddemper
gebruikt. Tailpijpen gemaakt volgens fig 5 kunnen de zaak eenvoudig maken.

Gebruikersavatar
Roel
Bigscale Guru
Bigscale Guru
Berichten: 3609
Lid geworden op: Za Jan 27, 2007 8:22 am
Land: Nederland
Provincie: Limburg
Zenderset: Futaba 3PKS
Frequentie: Spektrum Pro 2.4GHz
Locatie: Panningen

Re: Uitleg over Expansie uitlaten

Berichtdoor Roel » Wo Apr 02, 2008 12:08 pm

3. GASTEMPERATUUR
Omdat een van de belangrijkste factoren in de berekeningen de gastemperatuur is, gaan we hier
wat dieper op in. Een van de hoofdwaardes bij het ontwerpen van een expansieuitlaat is de
geluidssnelheid, omdat deze de snelheid bepaalt van de drukpulsen die we in de kamer
gebruiken
Als de uitlaatpoort opent, heeft het uitlaatgas nog steeds een hoge druk en temperatuur, die de
geluidssnelheid beinvloeden. Omdat de zuig- en perspulsen in de pijp door sonische golven
worden veroorzaakt, is het van groot belang om dit goed te begrijpen. Om inzicht in de
geluidssnelheden bij verschillende temperaturen, dichtheden en samenstelling te krijgen, geeft de
tabel een aantal waarden weer.
Afbeelding

Uit de tabel blijkt dat de geluidssnelheid voornamelijk door de temperatuur en samenstelling van
het gas wordt bepaald. Verrijken van het mengsel koelt niet alleen de uitlaat (lagere snelheid),
maar verandert ook de samenstelling van minder CO2 naar meer CO ( hogere snelheid). Later
zetten van het onstekingstijdstip voegt warmte toe aan de uitlaat, zonder dat de gassamenstelling
veel verandert.De druk is veel minder van belang, omdat deze de snelheid nauwelijks beinvloed.
We praten hier niet over kleine verschillen. Wanneer de uitlaat opent, is de gemiddelde
temperatuur ruim boven 980 °C en kan de geluidssnelheid wel 760 m/s zijn i.p.v. de 330 m/s
onder huiskamer omstandigheden.
Omdat het uitlaatgas een lage warmte-inhoud heeft, koelt de grenslaag van het gas snel af door
het contact met de metaal van de uitlaatpijp. In het koelste deel van de uitlaat, waar de gassen
behoorlijk zijn geëxpandeerd zijn zakt de temperatuur daardoor tot zo’n 425 °C. Hier kan de
geluidssnelheid nog boven de 450 m/s zijn.
Houdt wel in gedachten dat we het hebben over de uitlaattemperatuur en niet
uitlaatgastemperatuur of EGT. Deze laatste wordt met een opnemer zo dicht mogelijk bij de
uitlaatpoort in de voorbocht gemeten. EGT geeft belangrijke info over de verbranding.
Afbeelding
Gemiddelde uitlaatgastemperatuur
Als de BMEP van de motor is bepaald, kan de gemiddelde uitlaatgastemperatuur berekend
worden met de onderstaande formule. Dit is een emperische (proefondervindelijke) waarde
gebaseerd op metingen bij dyno testruns
Afbeelding
De gemiddelde uitlaatgas temperatuur gebruiken we om de totale lengte van de uitlaat te
bepalen.
Voor onze berekeningen gebruiken we 510 m/s als gemiddelde geluidssnelheid in de pijp en 360
m/s voor het brandstofmengsel .
Als uitlaatgastemperatuur kun je een gemiddelde aanhouden van 520°C. Maak je de uitlaat
temperatuur hoger, dan wordt de uitlaat langer.

3. Belangrijke invloedsfactoren
Een aantal verschillende zaken, zoals b.v. het onstekingstijdstip beïnvloeden de temperatuur in
de uitlaat. De uitlaattemperatuur kan b.v. ook gewijzigd worden door de uitlaat te omwikkelen met
isolatie-materiaal of door een isolerende laag op het metaal zelf.

3.1.Cartervolume/ max. uitlaatdiameter
Het cartervolume is, samen met alle andere zaken in het uitlaatontwerp, ook een parameter om
mee te puzzelen. In vroeger tijd vertrouwden 2 takt tuners op de neergaande zuiger om het
meeste verse mengsel de cilinder in te drukken. Zonder hulp van een sterke vacuumpuls van de
uitlaat steunde de tuner alleen op de kinetische energie van het mengsel in de spoelpoorten om
de stroming na het ODP op gang te houden.
Om dit te bereiken en om zoveel mogelijk mengsel vanuit het carter de cilinder in te krijgen,
werden motoren ontworpen met zeer hoge cartercompressieverhoudingen, zoals 1,7 : 1. Het
opvullen van het carter was een gebruikelijke methode, waarbij, om alle dode ruimte op te vullen,
ieder gaatje en kiertje opgevuld werd met epoxy of plamuur.
Op deze wijze werd het mengsel, als de zuiger naar beneden ging, als een raket omhoog
gelanceerd en met een enorme snelheid door de spoelpoorten geperst. Vaak had de stroom zo’n
snelheid, dat het snel in de cilinder stroomde, de cilinder omspoelde en daarna direct de
uitlaatpoort weer uitschoot.
Langzamerhand veranderden echter de ideëen en spoelpoorten werden vlakker bij de aansluiting
op de cilinder. Het idee was om de binnenstromende mengselstromen rustig te laten
samenstromen in het centrum van de boring, deze dan naar boven te laten stromen en langzaam
en volledig de cilinder te laten vullen. De cartercompressieverhouding werd lager, omdat dit de
stroomsnelheid in de spoelpoorten verlaagde.
Dit ging wel weer ten koste van de flow na het ODP en daarom begonnen we meer te steunen op
de uitlaatpijp om het mengsel na het ODP aan te zuigen. Tegelijkertijd bleek, dat het makkelijker
is om een flinke teug uit een grote ruimte te nemen dan uit een kleintje. Het cartervolume werd
daarom groter, waardoor de uitlaatpijp makkelijker het mengsel door de spoelpoorten kan
aanzuigen. Moderne motoren hebben daarom grote carters met een lage cartercompressies,
zoals 1,2 : 1. Hierbij is de “dode” ruime in het krukasdeel zo klein mogelijk gemaakt en bevindt
het volume zich onder de zuiger en de spoelpoorten. Deze zijn ruim uitgevoerd om het mengsel
zo dicht en zo snel mogelijk bij de cilinder te krijgen
Een dikkere pijp kan meer energie uit de uitlaatpuls halen en een sterker vacuum opwekken om
mengsel aan te zuigen. Dit werkt echter maar tot een zekere hoogte, omdat een klein carter dit
beperkt. Je kan gewoonweg geen grote ademteug uit een klein flesje halen. Dikke, sterk
zuigende pijpen zullen ook meer mengsel de uitlaatpoort uittrekken, maar bij oude stijl
spoelpoorten (naar boven gerichte spoelpoorten), zal een grote hoeveelheid mengsel de door de
uitlaatpoort ontsnappen. Meer dan de vulpuls ooit weer terug kan persen.
Compressieverhouding
Het is algemeen bekend, dat een hogere compressie een sterker middentoerengebied geeft,
terwijl een motor meer toeren maakt bij een lagere compressie. Vergroting van de
compressieverhouding verhoogt tot een bepaalde grens de energieafgifte bij de verbranding. Bij
een hogere comprssieverhouding komt er meer energie vrijkomt bij de zuiger en gaat er minder
energie de uitlaat in. Minder energie de pijp in = zwakkere pulsen. Zwakkere pulsen= minder
effectieve beweging van het mengsel door de poorten. Dus uiteindelijk minder vermogen.
Zo is hogere compressie is een tweesnijdend mes. Een minder hoge compressie laat de pijpen
beter werken.

Onstekingstijdstip
Vervroeging van het onstekingstijdstip beinvloed de werking van de expansieuitlaat voornamelijk
door verandering van de uitlaatgastemperatuur. Meer voorontsteking verlaagt tot een zeker punt
de uitlaatgastemperatuur. Later zetten van het onstekingspunt laat het mengsel later ontbranden
waardoor er meer warmte de uitlaat in ontsnapt. Hogere EGT’s verhogen de Vs en de berekening
van Lt, het piektoertal van de motor, staat in direct verband met Vs.
Door het ontstekingstijdstip na het eigenlijke maximale toerental later te zetten kan je meet
overrev krijgen. Door het latere onstekingstijdstip worden de uitlaatgassen heter, wordt de
geluidssnelheid in de pijp hoger en wordt de pijp daardoor relatief korter.

Blowdown
De blowdown is de periode tussen de openening van de uitlaatpoort en de spoelpoorten.
Normaal gesproken is dit 31-35 krukasgraden. De blowdown is belangrijk omdat de hoge druk in
de cilinder afgevoerd moet worden, voordat het verse mengsel via de spoelpoorten naar binnen
kan stromen.
Een cilinder met een grote blowdown reageert door de sterkere uitlaatpulsen extremer op een
uitlaat dan een cilinder met een kleine blowdown. Als de blowdown groter wordt, dan wordt het
daarom steeds belangrijker om de uitlaat exact op het gewenste toerental af te stemmen.
Natuurlijk geld dit ook voor een lage blowdowntijd, maar hier merk je minder van als het een
beetje fout zit.
Ook de bovenkant van de uitlaatpoort speelt hirebij een belangrijke rol. Door de radius hiervan te
wijzigen krijg je een sterkere of zwakkere uitlaatpuls.

Membraamsturing.
De openings- en sluitingstijden van een membraaminlaat zijn afhankelijk van het toerental. Bij
lage toerentallen gedraagt hij zich als een roterende inlaat met opening globaal bij 160° voor het
BDP en sluiten bij 86° na het BDP. Bij hogere toerentallen lijkt de membraaminlaat juist weer op
een zuigergestuurde inlaat en opent deze bij 140° voor het BDP en sluit deze 122° na het BDP.
Bij lage toerentallen zou het mogelijk kunnen zijn het mengsel vanuit de uitlaat door de
carborateur en carter heen de cilinder in te trekken, alhoewel de vacuumpuls van de uitlaat dan
nog zwak is.
Afbeelding

Roterende inlaat.
Op motoren met roterende inlaat, kan de schijftiming een wisselwerking hebben met de
uitlaatpijp. Al eerder zijn de problemen genoemd met een klein carterinhoud, de grote
spoelsnelheid en ook het beperkte volume om uit te putten voor de uitlaat. Welnu, het laatste is
hier niet geheel juist, want er is een manier om een beetje meer mengsel vanuit het carter te
krijgen.
Afbeelding

Gebruikersavatar
Roel
Bigscale Guru
Bigscale Guru
Berichten: 3609
Lid geworden op: Za Jan 27, 2007 8:22 am
Land: Nederland
Provincie: Limburg
Zenderset: Futaba 3PKS
Frequentie: Spektrum Pro 2.4GHz
Locatie: Panningen

Re: Uitleg over Expansie uitlaten

Berichtdoor Roel » Wo Apr 02, 2008 12:08 pm

REKENMETHODES/ PROGRAMMA’S

De klassiekers
In het verleden hebben een aantal knappe koppen zich met de berekeningen van expansie
uitlaten bezig gehouden:
1. Blairs formules geven de slechtste uitlaten.
2. Jennings. Als je zijn richtlijnen volgt, krijg je een uitlaat die niet veel vermogen geeft maar
wel een brede powerband en overrev. Gordon Jennings heeft 21 pagina’s aan de
tweetakt uitlaten gewijd. Zoals te zien op tekening twee heeft deze schrijver een ander
mening over de lengte bepaling. Deze manier komt dichter bij de werkelijkheid als
overmars. De dikteberekeningen zijn inmiddels ook al weer achterhaald
3. Bell goed topvermogen en overtoeren. In de praktijk vaak te lang.
4. Overmars heeft als enige in Nederland regelmatig gepubliceerd over tuning van
tweetactmotoren. Zijn berekeningen zijn met een Pe van ca. 9 Bar afgeleid van
complexere berekeningen. Je kan er niet echt een optimale uitlaat mee berekenen, maar
er wel een leuke vermogenswinst mee halen t.o.v. een standaard uitlaat. Je komt op erg
nauwe diameters van tailpipes uit, welke toegepast op de huidige 2 tacters al snel een
veel te hoge verbrandingstemperatuurtot gevolg zouden hebben. De tailpijpfactor staat
hier op 0,55 Jennings hanteerde 0,65 en blair 0,6-0,7.
Programma’s
Er zijn allerlei rekenmethodes en softwareprogramma’s voorhanden om je te helpen met het
ontwerpen van expansie-uitlaat. De meeste maken zich niet druk over ontstekingstijdstip,
compressieverhouding, carterinhoud, poorttiming, uitlaatpoort afmetingen, uitlaattemperaturen,
enz., hoewel al deze zaken uiteindelijk bepalen hoe de combinatie van uitlaat en motor zal
werken.
Bovendien is de relatie van de uitlaat tot carter, carburateur en poorten zo belangrijk dat je je
eerst daarin moet verdiepen voordat je een bepaald theoretisch model kunt kiezen. Uitgebreide,
moderne 2-tact simulatie programma's voor het ontwerpen van uitlaten doen dit vrij aardig.
Maar vergeet niet dat deze programma’s alleen kunnen simuleren, het is nog steeds de mens die
de informatie moet analyseren. Het is met gebruik van een computerprogramma mogelijk de
vermogenskarakteristiek van een motor nauwkeurig te voorspellen. Dit geeft aanzienlijke
besparingen in het budget en voorkomt onnodig slijtage van de motor en dyno.
Dyno testen is erg duur. Met gebruik van een computerprogramma kan je iedere verandering aan
de motor analyseren. Als het resultaat bevredigend is, kan je dit onderzoeken met de dyno en
met de volgende stap verder gaan.
De programma's, die je op internet vindt, geven een goede start. Hun nadeel is, dat je niet
precies een uitlaat voor een bepaalde toepassing kunt berekenen (maar ook de programma’s van
TSR vergen een hoop kennis van de praktijk om in 1 keer tot een goed ontwerp te komen).

ONTWERPEN VAN EEN UITLAAT
Algemeen
Toch kan je behoorlijke resultaten bereiken met handmatige berekeningen, zolang de andere
componenten redelijkerwijs overeenkomen met het gewenste vermogen. Je hoeft dan niet
precies alles te meten of te weten. Bij een bepaald vermogen komt er gewoon een bepaalde
hoeveelheid energie uit de uitlaatgassen bij een bepaalde temperatuur. Er is langzamerhand
zoveel bekend over tweetacten dat je de vuistregels wel kent.
De uitlaatpuls bevat niet meer dan een bepaalde hoeveelheid energie. Deze energie moet
verdeeld worden tussen de zuig en perspuls. De hoeveelheid energie, die door de zuigpuls wordt
gebruikt wordt bepaald door de maximale diameter van de uitlaatpijp, het middenstuk.
Een uitlaat met een relatief grote diameter werkt alleen als er een uitlaatpuls groot genoeg is om
de pijp goed te laten werken. Dit zal alleen in een smalle powerband zijn en nauwelijks overrev
geven.
Voor een gegeven BMEP en rijdbaarheid is er een optimale pijpdiameter voor zowel de pulsen
als de gasstroom. Binnen dit optimum kan je spelen met de hoeken van de diffusorconus. Een
grote hoek geeft een korte en sterke zuigpuls(maakt het middenstuk langer). Een kleine hoek
geeft een langere maar zwakkere zuigpuls ( maakt het middenstuk korter).
Uitgangspunten
De uitlaat moet ontworpen worden in overeenstemming met de timing van de poorten. Een super
hoge toeren pijp aan een motor met een milde poorttiming schroeven, resulteert in een motor die
niet weet of hij moeten komen of gaan. Alles moet in overeenstemming met elkaar zijn om een
tweetakt dat geweldige vermogen te geven.
Verder zal de uitlaatpoort tenminste een openingsperiode van 192 moeten hebben, wil er een
staande golf onstaan, die voor het turbo effect moet zorgen.
Als eerste bepaal je waarvoor je de motor wil gebruiken en welke karakteristiek daar bij hoort.
Stel dan vast welke TA en poortentiming daarbij horen. De TA geeft hierbij weer welk
volumestroom en vermogen de poorten kunnen leveren en de timing geeft aan hoeveel tijd bij het
gewenste toerental beschikbaar is.
Globaal is de TA samen met de compressieverhouding de maat voor diameter van de diverse
delen van de uitlaat. De timing geeft samen met de gewenste karakteristiek de maat voor de
lengte van de diverse delen van de uitlaat.
Je rekent de uitlaat uit voor het toerental waar het maximum koppel moet optreden. Het
maximum koppel is de maximale kracht(druk) die op de zuiger wordt uitgeoefend als de
gaswisseling optimaal is. De vulling wordt bij hogere toerentallen weliswaar minder, maar omdat
het het toerental hoger is wordt er toch meer vermogen geleverd.
Als je over een breed gebied vermogen wilt hebben, gaat dit altijd ten koste van het maximum
koppel en vermogen. Je moet dan de verschillende gaswisselingen en pulsen uitsmeren over een
breder toerengebied, waardoor ze minder krachtig zijn.
Gemiddelde geluidsnelheid
afgestemde lengte
Je begint met het uitrekenen van de afgestemde lengte. Dit is de lengte van de totale uitlaat,
berekend bij het gewenste toerental van het maximum koppel.
De belangrijkste factor is hierbij de positie van de reflectorconus. Het op tijd aankomen van de
perspuls bij de uitlaatpoort is van groot belang om vermogen te krijgen. Om deze reden werken
de meeste eenvoudige rekenmethoden voor analyse van expansiekamers alleen met de
afgestemde lengte van de pijp.
Afbeelding
Lt is de afstand van de rand van de zuiger tot een punt halverwege de reflectorconus, als we ons
voorstellen dat de reflectorconus tot in een punt uitloopt.
Afbeelding
voorbocht
Dan volgt de voorbocht. De diameter van de voorbocht is op theoretische basis erg moeilijk te
bepalen. Voor motoren met uitlaatpoorttiming en breedte afgestemd op racen, moet de
voorbochtdiameter 10-15% groter zijn dan de uitlaatpoort. Blair adviseert om een flensoppervlak
van 1.05 –1.10 maal de poortoppervlak toe te passen, gebaseerd op de berekende TA-waarde.
Ook de compressieverhouding speelt mee, vooral voor kleine motoren 50 en 60cc. Hoe hoger de
compressie, hoe dunner de uitlaat, omdat er minder energie in de uitlaatgassen zit.

De blowdown bepaalt de lengteverhouding tussen voorbocht en diffusor. Om de lengte van de
voorbocht te berekenen kan je de volgende formule toepassen:
Afbeelding

De geluidssnelheid hierbij is 920 m/s
Gemeten van het zuigerhemd tot het einde van de voorbocht( voorbocht – diffusor verbinding)
Voor de kleine motoren tot ongeveer 80cc gelden andere factoren dan bij grotere motoren. Zo is
b.v. de header voor een kleine motor veel langer dan voor een 125cc of grotere motor door de
grotere afkoeling van de kleinere hoeveelheid uitlaatgas door het relatief grote uitlaatoppervlak.
Kies de lengte van de voorbocht vooral niet te klein. Met een te korte voorbocht loopt de motor
nooit lekker, terwijl een te lange voorbocht de motor juist een lekker koppel geeft.
Het middenstuk
Het meest vergeten en verwaarlooste deel van de uitlaat, maar toch zo vreselijk belangrijk. Met
de diameter bepaal je het te bereiken vermogen en powerband, terwijl de lengte belangrijk is voor
het fijnafstellen van de staande golf en als pauze tussen zuig- en perspuls.
Dr Frits stelt voor de lengte minimaal 0,14 L en voor de diameter 2,9 d1. Dit is voor een Bmep
van ca 9 Bar, dus ga voor de diameter gerust een stukje verder.
De diffusor

Je kan de diffusor verschillende verlopen (vormen) geven:
- De enkele rechte conus;
- De exponentiële conus;
- De hyperbolische conus.
De conussen onderscheiden zich in de verschillen in oppervlakte ratio. Dit is de verhouding
tussen de toename van het oppervlak en de lengte van de conus. Anders gezegd:
Oppervlakte ratios: de verhouding tussen het begin- en eindoppervlak van
delen met dezelfde lengte
Met een rechte conus verkleint deze ratio deel na deel. Dit kan geinterpreteerd worden als
verzwakking van de gereflecteerde golf.
De exponentiële hoorn heeft een constant oppervlakte ratio: delen met dezelfde lengte hebben
dezelfde verhouding tussen hun begin- en eindoppervlak.
Dus als we een 500 mm diffusor in 10 stukken delen, is ieder deel 50 mm lang. Dan zal deel 1
dezelfde ratio hebben tussen het begin- en eindoppervlak als deel 10. De gereflecteerde golf zal
in kracht constant blijven. Diameters kunnen berekend worden met de n:th wortel.
Met een hyperbolische hoorn, worden deze ratios naar het einde toe van de diffusor groter en de
mate van toename wordt bepaald door de hoorncoefficient.
Een hyperbolisch hoorn werkt beter dan een eenvoudige exponentiele hoorn.
Afbeelding
Afbeelding

Reflectorconus
Reflectorconussen reflecteren elke golf over hun volle lengte, maar er is geen gelijkmatige
reflectie. Er is een centraal reflectiepunt, waar de maximale amplitude optreedt, die iets verder ligt
dan halverwege de lengte van de refectorconus. De afstand van de uitlaatpoort tot dit punt is de
afgestemde lengte. Dit punt ligt ongeveer halverwege de lengte van de complete conus.
Afbeelding

Waarbij
Lr de afstand is van de intrede tot het centrale reflectiepunt is
D2 is de diameter van de intrede
A2 is de halve tophoek van de reflectie conus

Tailpijp
Richtwaarde: Tailpijp diameter. 0,58 – 0,62 x diameter voorbocht. Lengte ca 12 x eigen diameter.
Er is wellicht een betere regel om deze diameter te bepalen, omdat deze gekoppeld is aan de
diameter van de voorbocht, die op theoretische basis erg moeilijk te bepalen is.

Gebruikersavatar
Roel
Bigscale Guru
Bigscale Guru
Berichten: 3609
Lid geworden op: Za Jan 27, 2007 8:22 am
Land: Nederland
Provincie: Limburg
Zenderset: Futaba 3PKS
Frequentie: Spektrum Pro 2.4GHz
Locatie: Panningen

Re: Uitleg over Expansie uitlaten

Berichtdoor Roel » Wo Apr 02, 2008 12:09 pm

VUISTREGELS
Voor kleine motoren gelden hier en daar wat andere regels dan voor de b.v. 125 cc motoren.
Om tot een goede diameter van de uitlaatpoort te komen kun je de volgende vuistregels
gebruiken. Let wel dit is alleen voor de 50, 60 en 80cc geschakelde motoren.
Uitlaatpoort diameter = (boring*3)/factor
de factor welke hier geld ligt tussen de 4,3...4,7
4,3 wordt gebruikt voor een hoog vermogen
4,7 wordt gebruikt voor een hoge koppel.

Met de uitlaat poortdiameter wordt de binnen diameter bedoelt van het eerste stuk pijp van de
uitlaat bocht.
Voor wat betreft de poort lengte van de headerpipe geldt:
poortlengte = (boring*3)/factor2
Factor 2 ligt tussen de 1,6...2,6
1,6 voor een hoog koppel
2,6 voor een hoog vermogen.
De poort lengte is de lengte van het "rechte" stuk bocht vanaf de zuiger tot de eerste conus, dus
ook de conus van 1..3° van de uitlaat bocht.

VERBETEREN IN DE PRAKTIJK
Voor alle duidelijkheid: tijdens het testen van een uitlaat is het uit den boze wat dan ook aan de
motor te wijzigen, hogere compressie, ander sproeier, verstelde ontsteking, alles heeft invloed op
de uitlaat, dan moet het spel opnieuw beginnen.
Onderstaand een aantal mogelijke, verborgen problemen deie er voor kunnen zorgen voor
minder motorvermogen.
Het is ook mogelijk gedeeltes van een bestaand uitlaatsysteem aan te passen.

Probleem Oorzaak
-Koppel en tpm te laag Totale pijplengte te lang
-Koppel en tpm te hoog Totale pijplengte te kort
-Vermogen is te zwak headerpijp te lang
-Vermogen komt te hard in Diffusor of headerpijp is te kort
-Powerband te smal Diffusor en poort te kort
-Powerband te breed Diffusorconus en poort te lang
-Topvermogen is te soft Diffusor lengte fout
-Vermogen is te abrubt reflectorhoek te steil
-Gebrek aan vermogen Reflectorhoek te flauw
-Gebrek aan midrange vermogen Max. diameter te klein
-Gebrek aan top en bottom end Max. diameter te groot
-Een flat-spot voordat het vermogen inkomt Reflector of positie middensectie fout

Verder:
- Verkorten van het middendeel geeft een kleine toename in vermogen en koppel
- Verlengen van het middendeel geeft een lager vermogen maar een kleine verhoging in
koppel
- Verkorten van de headerpijp en diffusorconus( waardoor het middendeel lnger wordt)
verhoogt het koppel
- De diameter van de tailpijp regelt de uitlaatdruk. Als deze te klein is, kan de zuiger
smelten; te groot en je kan vermogen kwijt raken.
Als je gaat testen onthoud dan de volgende regels:
- verandering van de hoek van de reflector, verandert het gedeelte van de
vermogenskromme voorbij het topvermogen
- Verandering in de voorbochtlengte heeft invloed op het lage toerengebied van de curve
- Vergroting van het volume is het meest effectief in het toevoegen van oppervlakte onder
de vermogenscurve bij het topvermogen
- Verkleining van de tailpijp als deze te groot was, vergroot het vermogen over het hele
bereik. Maar houdt te temperatuur van de zuigerbodem scherp in de gaten
Er zijn ook nog andere subtielere zaken, die aanpassing nodig kunnen hebben: b.v. de zo nuttige
geluidsgolven beperken zich niet alleen tot het keurig heen en weer lopen in de totale lengte van
de expansiekamer.

In feite heeft ieder deel van de uitlaat op zich de neiging zijn eigen resonantie te ontwikkelen en
hebben de voorbocht, diffusor, reflector en tailpijp hun eigen kleine golfsysteempjes, die heen en
weer klepperen met andere resonanties of met resonanties met lagere frequenties, die op kunnen
treden in gekoppelde delen van van de kamer.
In de meeste gevallen vallen deze incidentele golfpatronen niet op, maar soms versterken ze bij
bepaalde toerentallen elkaars activiteiten en veroorzaken ze pieken en dalen in wat anders een
mooie gelijkmatige vermogenscurve zou zijn.
Wanneer dit optreedt is vaak een kleine wijziging van lengtes voldoende om te voorkomen dat ze
in resonatie komen en hiermee het werk verstoren dat je met de primaire golfbewegingen wil
doen.

Dyno-resultaten op het circuit
Uitlaattemperatuur effecten kunnen verschillen veroorzaken tussen dynotesten en de resultaten
op de weg en daarmee de dyno-resultaten nutteloos maken.
Negen jaar geleden verschenen 500 cc GP motoren met carbonfiber omhullingen rond de
uitlaten. Het doel hiervan was om de dyno en circuit resultaten dichter bij elkaar te krijgen en te
voorkomen dat de uitlaten zodanig afkoelden in de gedeeltes van het circuit met gas dicht, dat de
acceleratie verminderde.
De uitlaatgasstroom is zeer turbulent en turbulentie is een heel effectieve manier om warmte uit
te wisselen tusen een vloeistof en zijn omgevende wanden. Daarom koelt alles wat de buitenkant
van de uitlaat afkoelt ook de gassen aan de binnenkant koelt..
We hebben allemaal wel eens dyno-setups gezien, waarbij de uitlaat op een willekeurige manier
uit de motor steekt- de ene recht voor een koelingsventilator, de andere weer ergens anders. In
de tijd van de uitlaten met een kleine diameter maakte dit nog niet zoveel uit, maar omdat de
dikke uitlaten van tegenwoordig zo snel afkoelen en zoveel tijd nodig hebben om op warmen,
moeten bij dynotesten voorzieningen gemaakt worden ten opzichte van de uitlaattemperatuur
en/of het koeleffect.
Als je geen maatregelen neemt, kunnen verbeteringen op de dyno niet vertaald worden in
resultaten op de weg. Degene met ervaring met dyno’s weet dat koude uitlaat en warme uitlaat
dyno runs verschillende vermogens geven bij een beduidend ander toerental. En denk dan eens
na of het de omstandigheden rond je uitlaat hetzelfde op het circuit is als in de hete dyno ruimte.
Hetzelfde? Of misschien heel anders?
Waarom zou je je zorgen maken over een paar honder toeren onder het maximale toerental?
Ieder deel van de motor is afgestemd op een bepaald toerental – de inlaat, de airbox resonantie,
de poorten en de koppeling(scoot). Als de motor niet het toerental haalt waar deze systemen voor
ontworpen zijn, kan je niet verwachten dat deze optimaal werken. Je wil een symfonie in je motor,
geen dixylandbandje.
Afbeelding
Homoet 6P
bocht d= 28mm lengte 130 mm
eerste conus 28 tot 42 mm lengte 180 mm
tweede conus 42 tot 85 mm lengte 190 mm
middenstuk 85 mm lengte 60 mm
eindconus 85 tot 16 mm lengte 180 mm
tailpijp 16 mm lengte 160 mm
tailpijp is geperforeerd en wordt gedempt met glas of steenwol
plaatdikte van homoet is 1mm
Samba Minarelli Horizontaal:
Diameter buitenkant:
10,00 cm Samba Racing 50cc
12,25 cm Samba Racing World Champion 70cc
Lengte dikste gedeelte (tussen de conussen):
6,20 cm Samba Racing 50cc
7,50 cm Samba Racing World Champion 70cc

bron: www.2stroke-tuning.nl

Dr.Dre.

Re: Uitleg over Expansie uitlaten

Berichtdoor Dr.Dre. » Wo Apr 02, 2008 1:34 pm

@ Wat een info Roel heb maar ff een bak koffie gepakt,maaru wel erg interessant om te

lezen,gr.Dr.Dre. ;)

Gebruikersavatar
taiko
Ingeburgerd
Ingeburgerd
Berichten: 72
Lid geworden op: Do Dec 18, 2008 6:21 pm
Land: belgië
Merk: FG
Type: Monster Beetle
Zenderset: hitec
Frequentie: 40.685
Locatie: Antwerpen

Re: Uitleg over Expansie uitlaten

Berichtdoor taiko » Ma Jan 05, 2009 8:23 pm

en wie gaat er na deze overweldigende uitleg beginnen met de massa productie van de "bigscale racing uitlaat" ???
:-D
Logic will get you from A to B. Imagination will take you everywhere.

Gebruikersavatar
Q
Senior gebruiker
Senior gebruiker
Berichten: 1596
Lid geworden op: Zo Mar 18, 2007 11:57 am
Land: nl
Zenderset: spektrum
Website: www.dieludolfs.de
Locatie: nergens

Re: Uitleg over Expansie uitlaten

Berichtdoor Q » Ma Jan 05, 2009 8:25 pm

taiko schreef:en wie gaat er na deze overweldigende uitleg beginnen met de massa productie van de "bigscale racing uitlaat" ???
:-D



kijk maar eens goed op www, zijn er zo al een stuk 4 á 5 die dat hebben gedaan ;)


Terug naar “Big Scale F.A.Q.”

Wie is er online

Gebruikers op dit forum: Geen geregistreerde gebruikers en 1 gast