Reflexion am offenen Rohrende

[Tobstar]

In Rohrleitungen werden z.B. Unterdruckwellen als Überdruckwellen am offenen Ende reflektiert. Dieser Effekt wird ja bei Schwingrohrauflandungen an Motoren genutzt, um bei entsprechenden Ansauglängen den Luftaufwand in einem bestimmten Drehzahlbereich zu erhöhen. Beim Öffnen des Einlassventils entsteht eine Unterdruckwelle, die dann als Überdruckwelle am offenen Ende reflektiert wird und nach Möglichkeit kurz vorm Schließen das Einlassventil wieder erreicht.

Wie sieht das mit den Refexionen bei Ansaugtrichtern aus, die keinen konstanten Querschnitt haben, sondern sich in Strömungsrichtung verjüngen? In diesem Sinne (dieser relevanten Richtung) handelt es sich dann ja um einen Diffusor (entgegen der Strömungsrichtung des Frischgases). Ist ja quasi äquivalent zu den Diffusoren im Resonanzauspuff.

Die Frage ist, wo bei Ansaugtrichtern mit sich verjüngendem Querschnitt der Hauptteil der Unterdruckwelle reflektiert wird?

[Melkfett]

hab noch nie gehört das nach einem Rohrende eine Welle reflektiert wird. Wo steht das? Es funktioniert gerade anders herum. Nach einem Rohrende wird eine Unterdruckwelle erzeugt und zurück geschickt. Das ist auch der Sinn und Zweck im 4-Takter mit seiner Ventilüberschneidung, man möchte nochmal kurz Gemisch nachziehen. Eine kleine Reflexion gibts da natürlich auch irgendwann wenn die Welle an einem Schalldämpfer oder ähnlichem ankommt, was reflektierend wirkt.

Beim Vergaser-Trichter möchte man wohl eher die Luft, über die Trichterlänge hin, etwas "beruhigen". Es herrscht dort ja eine turbolente Strömung.

Gruss Ben

Bearbeitet 19. Juli 2006 von Melkfett

[Tobstar]

hab noch nie gehört das nach einem Rohrende eine Welle reflektiert wird. Wo steht das? Es funktioniert gerade anders herum. Nach einem Rohrende wird eine Unterdruckwelle erzeugt und zurück geschickt. Das ist auch der Sinn und Zweck im 4-Takter mit seiner Ventilüberschneidung, man möchte nochmal kurz Gemisch nachziehen. Eine kleine Reflexion gibts da natürlich auch irgendwann wenn die Welle an einem Schalldämpfer oder ähnlichem ankommt, was reflektierend wirkt.

Beim Vergaser-Trichter möchte man wohl eher die Luft, über die Trichterlänge hin, etwas "beruhigen". Es herrscht dort ja eine turbolente Strömung.

Gruss Ben

Wenn du einen Impedanzsprung hast, wird immer eine Welle reflektiert. Nen Impedanzsprung hast du, sobald du einen Querschnittssprung (Querschnittserweiterung) hast. Am offenen Ende wird umgekehrt reflektiert. Also Unterdruck -> Überdruck.

Der Sinn beim 4-Takter ist es, die durch die Einlassventilöffnung und Abwärtsbewegung des Kolben lokal erzeugte Unterdruckwelle geschickt zu nutzen, indem die reflektierte Überdruckwelle das Einlassventil kurz vorm Schließen erreicht, um so nomma nen Schub Luft in den Zylinder zu bekommen.

Klar soll die Luft beruhigt werden und auch geschickt in den Kanal geführt werden (Einlaufradius), aber eben soll auch eine Welle dort reflektiert werden aus oben genanntem Grund. Bei meiner Frage geht´s übrigens primär um 4 Takter.

Gucksu auch hier:

Impedanz (Wikipedia)

Aus meinem letzten Link ist auch klar, dass der Trichter kein Exponentialtrichter sein darf, da dort nix reflektiert wird...

Bearbeitet 19. Juli 2006 von Tobstar

[Melkfett]

Ok, mir ist es zwar total neu bei einem offenen Rohrquerschnitt, aber da stehts nunmal.

Dann ist mir aber z.B. der Sinn und Zweck eines Stingers beim Auspuff völlig unerklärlich! das was ich darüber gelesen habe bezog sich immer auf eine unerwünschte Unterdruckwelle. Das würde ja bedeuten mit einem Stinger verstärke ich die Überdruckwelle im Auspuff!!

nochma zum Viertakter, du meinst also er saugt an (Auslass zu), verdichtet, zündet, saust runter, saust hoch und Auslass geht auf mit gleichzeitiger Ventilüberschneidung vom Einlass ( der jetzt auch aufmacht), der Auslass saugt etwas am Einlass nach und drückt auch gleichzeitig nochmal Gemisch zurück?

Wikipedia sagt folgendes:

4. Takt, Ausstoßen: Wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, wird das Auslassventil geöffnet. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das Abgas aus dem Zylinder geschoben. Am Ende des Ausstoßtaktes kommt es zur sogenannten Ventilüberschneidung. Das Einlassventil wird geöffnet, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat. Durch den Sog der ausströmenden Abgase entsteht ein Unterdruck, durch den das Gemisch oder die Ansaugluft gegen die Kolbenbewegung einströmen kann. Hierdurch soll der Füllungsgrad verbessert werden. Das Auslassventil schließt, kurz nachdem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat.

Gruss Ben

[Tobstar]

Wikipedia sagt folgendes:

4. Takt, Ausstoßen: Wenn der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, wird das Auslassventil geöffnet. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das Abgas aus dem Zylinder geschoben. Am Ende des Ausstoßtaktes kommt es zur sogenannten Ventilüberschneidung. Das Einlassventil wird geöffnet, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat. Durch den Sog der ausströmenden Abgase entsteht ein Unterdruck, durch den das Gemisch oder die Ansaugluft gegen die Kolbenbewegung einströmen kann. Hierdurch soll der Füllungsgrad verbessert werden. Das Auslassventil schließt, kurz nachdem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat.

Gruss Ben

Ich sag folgendes: Der Unterdruck läuft den Einlasskanal hinauf (als Welle) und wird dort am offenen Ende als Überdruckwelle reflektiert, die ja dann wieder Richtung Einlassventil läuft. Und wenn die kurz vorm schließen des Ventils dort antrifft, kann das positiv beim Ladungswechsel genutzt werden.

Edith sagt, lass den Abgastrakt mal ausser Acht...

Bearbeitet 19. Juli 2006 von Tobstar

[Melkfett]

ok, verstanden! du meinst also am Einlass!!

ich kann mir aber nicht vorstellen das dieser kurze Saugmoment so groß ist, dass er den Einlaß noch mit solcher Kraft erreicht um dort nochmal eine nutzbare Überdruckwelle zu erzeugen.

Der Sog der im Auslass entsteht beruht ja nicht auf einem diffusorartigem Saugimpuls, weil dort so gut wie kein Diffusor anzutreffen ist, sondern meiner Meinung nach eher auf einer Art mitreißen des Frischgases.

Der Weg vom Ventilteller bis zum Auspuffflansch ist zu kurz und auch nicht steil genug um eine Unterdruckwelle zu erzeugen. Es gibt für einige Motorräder divergierende Krümmer im Zubehör, ich glaube aber eher, dass dort der Strömungswiderstand minimiert werden möchte um bei hohen Drehzahlen eine größer werdende Aufstauung zu vermeiden.

was mir grad noch einfällt, es gilt auch die Stärke der Reflexion an einem offenen Rohr gegenüber einer richtigen Prallwand wie einem Gegenkonus usw. zu diskutieren. Es kann gut sein, dass dieser Effekt nur so schwach ist, dass er gar nichts bewirkt. Tatsache wäre ja aber zumindest, dass dort etwas wieder reingedrückt wird, wie stark das auch immer sein mag.

Guts nächtle.

[Tobstar]

ok, verstanden! du meinst also am Einlass!!

ich kann mir aber nicht vorstellen das dieser kurze Saugmoment so groß ist, dass er den Einlaß noch mit solcher Kraft erreicht um dort nochmal eine nutzbare Überdruckwelle zu erzeugen.

Der Sog der im Auslass entsteht beruht ja nicht auf einem diffusorartigem Saugimpuls, weil dort so gut wie kein Diffusor anzutreffen ist, sondern meiner Meinung nach eher auf einer Art mitreißen des Frischgases.

Der Weg vom Ventilteller bis zum Auspuffflansch ist zu kurz und auch nicht steil genug um eine Unterdruckwelle zu erzeugen. Es gibt für einige Motorräder divergierende Krümmer im Zubehör, ich glaube aber eher, dass dort der Strömungswiderstand minimiert werden möchte um bei hohen Drehzahlen eine größer werdende Aufstauung zu vermeiden.

Doch, wird bei jedem Rennmotor so gemacht. Dadurch unter anderem erreichen die einen so hohen Luftaufwand. Wird auch in abgewandelter Form in Serienfahrzeugen gemacht, teilweise sogar schaltbar mit nem Schaltsaugrohr (langer Ansaugweg - viel Leistung (Drehmoment) unten rum; kurzer Ansaugweg - mehr Leistung oben rum)

Der Sog im Auslass, kann ja auch gezielt über die Krümmer und besonders Fächerkrümmer gesteuert werden. Entweder 4 in 1 oder 4 in 2 in 1 Beispielsweise.

Gruß, Tobbe

[Melkfett]

Das mit kurz Ansaugweg, langer Ansaugweg ist mir bekannt. Auch mit der variablen Steuerung, kenn das von einem Z3 3.0.

Funktioniert ziemlich gut

nur wusste ich nicht das dieser Effekt von einer Überdruckwelle ausgelöst wird. Dachte eher es hätte etwas mit der beruhigten und weniger beruhigten Gassäule im Ansaugtrakt zu tun.

Bei einem Schlitz gesteuerten 2-Takter gibt es auch das Phänomen der langen und kurzen Ansaugwege, aber da gibt es keine Über-Unterdruckwelle die wirken könnte.

Ist auf jeden Fall sehr interessant. Hatte das bisher so nicht gesehen.

Gruss Ben

[Phantomias]

@Tobstar: diese Reflexionen im Ansaugbereich sind vor allem bei Schlitzsteuerung sehr wichtig. Wenn der Kolben nach dem Ansaugvorgang den Einlassschlitz spät schliesst, wird das Gemisch wieder aus dem Kurbelgehäuse gedrückt, d.h. eine Überdruckwelle läuft Richtung Ansaugtrichter.

Diese wird dann als Unterdruckwelle reflektiert (bei einem geraden Ende der Ansaugleitung hast du eine starken Puls, bei einem Diffuser einen schwächeren, aber stärker gestreckten Puls).

Wenn diese Unterdruckwelle das Kurbelgehäuse noch erreicht wird dieses "evakuuiert" und die Drehmomentkurve hat hier ein Minimum.

Irgendwo bei einer höheren Drehzahl liegt dann das max. Drehmoment, da das Kolbenhemd genau dann den Einlass verschliesst wenn sich da Gemisch im Kurbelgehäuse "drängelt".

Meiner Meinung nach bringt ein Diffuser am Vergaser ein breiteres Drehzahlband bei geringerer Spitzenleistung (dabei sind Strömungswiderstände allerdings nicht berücksichtigt).

ciao

Hannes

[Tobstar]

(bei einem geraden Ende der Ansaugleitung hast du eine starken Puls, bei einem Diffuser einen schwächeren, aber stärker gestreckten Puls).

Meiner Meinung nach bringt ein Diffuser am Vergaser ein breiteres Drehzahlband bei geringerer Spitzenleistung (dabei sind Strömungswiderstände allerdings nicht berücksichtigt).

ciao

Hannes

Das ist doch schnmal ne schöne Aussage. Danke. Gibt's da irgendwelche Literatur oder Berechnungen zu? Ist für nen Teil einer Studienarbeit von mir. Klar, man könnte wahrscheinlich allein über das Thema ne eigene Studienarbeit schreiben, aber deswegen brauch ich ja die Infos...

Bearbeitet 23. Juli 2006 von Tobstar

[oli-san]

Das ist doch schnmal ne schöne Aussage. Danke. Gibt's da irgendwelche Literatur oder Berechnungen zu? Ist für nen Teil einer Studienarbeit von mir. Klar, man könnte wahrscheinlich allein über das Thema ne eigene Studienarbeit schreiben, aber deswegen brauch ich ja die Infos...

Aber dann müßtest Du doch diese Infos selbst herstellen, oder?

[Phantomias]

@Tobstar: ich empfehle die Lektüre von "The High-Performance Two-Stroke Engine von John Dixon (Haynes Publishing)"

ciao

Hannes

[atom007]

Gibt's da irgendwelche Literatur oder Berechnungen zu?

man kann das mit der horngleichung berechnen, ist aber leidern nicht durchs einfaches umstellen getan:

Webstersche Horngleichung (verlustfrei):



	 1	 d		   dp		 1   d^2  p
   ------ ---- [ A(x) ---- ]  =  --- --------
	A(x)   dx		  dx		c^2   dt^2



	mit:		  A(x) : Querschnittsverlauf ueber der Strecke x 
				  p	: Druck in Abh. von x und t
		  c	: Schallgeschwindigkeit

viel mehr weiss ich aber leider auch nicht... aber im prinzip muss man nur diese differentialgleichung loesen.

[Tobstar]

man kann das mit der horngleichung berechnen, ist aber leidern nicht durchs einfaches umstellen getan:

Webstersche Horngleichung (verlustfrei):

1 d dp 1 d^2 p

------ ---- [ A(x) ---- ] = --- --------

A(x) dx dx c^2 dt^2

mit: A(x) : Querschnittsverlauf ueber der Strecke x

p : Druck in Abh. von x und t

c : Schallgeschwindigkeit

viel mehr weiss ich aber leider auch nicht... aber im prinzip muss man nur diese differentialgleichung loesen.

Vielen Dank, ich schau mir mal die DGL an.

Aber dann müßtest Du doch diese Infos selbst herstellen, oder?

Wenn sich die Studienarbeit mit der Reflexion am offenen Ende befassen würde ja, aber die Arbeit ist eher konstruktiv und hat so schon genug Umfang. Geht um ne komplette Sauganlage für nen V8...

Bearbeitet 25. Juli 2006 von Tobstar