Anonim

Sabes que cambiar los tubos de escape de tu motocicleta de dos tiempos puede tener un efecto marcado en las características de potencia del motor, pero ¿sabes por qué?

En pocas palabras, se debe a que el sistema de escape de dos tiempos, comúnmente conocido como 'cámara de expansión', utiliza ondas de presión que emanan de la cámara de combustión para sobrecargar su cilindro de manera efectiva.

En realidad, las cámaras de expansión están construidas para aprovechar las ondas de sonido (creadas en el proceso de combustión) para aspirar primero el cilindro de gases gastados y, en el proceso, extraer la mezcla de aire / gas fresco (conocida como 'carga') en la cámara en sí mismo, y luego vuelva a cargar toda la carga en el cilindro, llenándolo a presiones mayores de las que se podrían lograr simplemente ventilando el puerto de escape a la atmósfera abierta. Este fenómeno fue descubierto por primera vez en la década de 1950 por Walter Kaaden, que trabajaba en la compañía de Alemania del Este MZ. Kaaden entendió que había energía en las ondas de sonido provenientes del sistema de escape, y abrió un campo completamente nuevo en la teoría y la sintonía de dos tiempos.

El puerto de escape de un motor puede considerarse como un generador de sonido.

Cada vez que el pistón descubre el puerto de escape (que se corta en el lado del cilindro en dos tiempos), el pulso de los gases de escape que salen del puerto crea una onda de presión positiva que se irradia desde el puerto de escape. El sonido será la misma frecuencia que el motor gira, es decir, un motor girando a 8000 rpm genera un sonido de escape a 8000 rpm o 133 ciclos por segundo, por lo tanto, la longitud total de una cámara de expansión se decide por las rpm. el motor alcanzará, no el desplazamiento. De hecho, la única ventaja de este sistema de tubería cruda era que era fácil de sintonizar: simplemente comenzó con una tubería larga y comenzó a cortarla hasta que el motor funcionó mejor a la velocidad deseada. Por supuesto, esas olas no irradian en todas las direcciones ya que hay una tubería unida al puerto. Los primeros dos trazos tenían tubos rectos, una simple longitud de tubo unida al puerto de escape. Esto creó una sola onda "negativa" que ayudó a aspirar los gases de escape gastados fuera del cilindro. Y dado que las ondas de sonido que comienzan en el extremo de la tubería viajan al otro extremo a la velocidad del sonido, solo había un pequeño rango de rpm donde el retorno de la onda negativa alcanzaría el puerto de escape en un momento útil: a un nivel demasiado bajo rpm, la ola volvería demasiado pronto, rebotando fuera del puerto. Y a una velocidad de rpm demasiado alta, el pistón habría recorrido el cilindro lo suficientemente lejos como para cerrar el puerto de escape, de nuevo sin hacer nada.

De hecho, la única ventaja de este sistema de tubería cruda era que era fácil de sintonizar: simplemente comenzó con una tubería larga y comenzó a cortarla hasta que el motor funcionó mejor a la velocidad deseada.

Entonces, después de analizar este sistema de escape de tubería recta cortado, los sintonizadores se dieron cuenta de dos cosas: primero, que se podrían crear ondas de presión para ayudar a extraer los gases gastados del cilindro, y segundo, que la velocidad de estas ondas es más o menos constante, aunque se ve ligeramente afectado por la temperatura del aire. Las temperaturas más altas significan que las moléculas de aire tienen más energía y se mueven más rápido, por lo que las ondas de sonido se mueven más rápido cuando el aire es más cálido.

Un factor complicado aquí es que los cambios en la forma del tubo causan reflejos, o cambios, en las ondas de sonido: donde la sección del tubo crece en diámetro, habrá ondas de sonido reflejadas hacia el inicio del tubo. Estas ondas serán lo opuesto a las ondas originales de las que reflejaron, por lo que también serán ondas de presión negativa.

¡Ajá! Se hizo el siguiente descubrimiento importante: al aumentar gradualmente el diámetro del tubo, se podría generar una onda negativa gradual y más útil para ayudar a recoger, o extraer los gases gastados del cilindro.

Agregar tubos divergentes, que solían llamarse "megáfonos", a los tubos de dos tiempos ayudó a hacer un poder útil

Agregar tubos divergentes, que solían llamarse "megáfonos", a los tubos de dos tiempos ayudó a hacer un poder útil

Poner un cono divergente en el extremo de un tubo recto alarga la onda de retorno, amplía la banda de potencia y crea una cámara de expansión rudimentaria.

En resumen, cuando la onda negativa llega al puerto de escape en el momento correcto, extraerá algunos de los gases de escape del cilindro, ayudando al motor a eliminar sus gases de escape gastados. Y poner un cono divergente al final de la tubería de "cabeza" recta (paralela) amplía la onda de retorno. La onda negativa de retorno no es tan fuerte, pero es más larga, por lo que es más probable que encuentre el puerto de escape abierto y pueda extraer los gases de escape. Al igual que con las tuberías planas y rectas, la longitud total de la tubería con un cono divergente soldado determina la sincronización de los pulsos de retorno y, por lo tanto, la velocidad del motor a la que son efectivos. Las dimensiones críticas del cono divergente son donde comienza (la distancia desde el puerto de escape hasta el inicio del cono divergente se llama tubo de "cabeza"), mientras que la longitud del megáfono y la velocidad a la que diverge del tubo recto determinan La intensidad y la longitud de la onda de retorno: una tubería corta que diverge en un ángulo agudo de la tubería principal da un pulso más fuerte, más recto. Por el contrario, un cono divergente largo y gradual crea un pulso más pequeño de mayor duración.

Además, la onda negativa también es lo suficientemente fuerte como para ayudar a extraer la mezcla fresca a través de los puertos de transferencia.

Y aunque agregar un cono divergente al tubo de dirección produjo grandes ventajas de sintonización, también tenía sus limitaciones: la onda negativa más amplia de un megáfono aún puede llegar demasiado temprano y extraer una mezcla fresca del cilindro. Ese es exactamente el problema que tuvo Walter Kaaden con las MZ de fábrica. Se dio cuenta de que poner otro cono, invertido para ser convergente, en el extremo de la primera tubería divergente reflejaría ondas positivas de regreso a la tubería. Estas ondas positivas seguirían a las ondas negativas de regreso al puerto de escape, y si se sincroniza adecuadamente, la mezcla fresca que se introdujo en la tubería volverá al puerto de escape justo cuando el pistón cerró el puerto.

Además de la longitud de la tubería principal, las longitudes de cono divergentes y convergentes, una cámara de expansión tiene tres dimensiones más cruciales. La longitud de la "barriga" recta entre los conos divergentes y convergentes, la longitud del "aguijón" o silenciador del cordal y el diámetro de la sección del vientre. El aguijón actúa como un sangrado de presión, permitiendo que la presión escape de la tubería. La contrapresión en la tubería, causada por una sección de aguijón de menor diámetro o más larga, ayuda a la acción ondulatoria de la tubería y puede aumentar el rendimiento del motor. Esto, presumiblemente, ocurre porque la mayor presión crea un medio más denso y uniforme para que las olas actúen: las olas viajan mejor a través de medios densos y consistentes. Por ejemplo, puedes escuchar un tren desde muy lejos colocando tu oído en la vía férrea de acero, que es mucho más densa y uniforme que el aire. Pero también hace que el motor funcione más caliente, generalmente una característica muy mala en dos tiempos.

Kaaden se dio cuenta de inmediato de una gran ganancia de potencia, y nació la cámara de expansión.

La longitud de la sección del vientre determina el tiempo relativo entre las ondas negativas y positivas. El tiempo de las olas está determinado por la longitud de la tubería recta. Si la sección del vientre es demasiado corta, las ondas positivas tienen que recorrer una distancia más corta y regresar antes al puerto de escape. Esto es bueno si el motor está funcionando a una velocidad más alta, malo si desea conducir en la calle. El diámetro de la sección del vientre es crucial por una simple razón: distancia al suelo. Es difícil mantener las tuberías grandes y gruesas fuera del suelo, aunque V-Fours lo ha resuelto por ahora ya que dos de las tuberías salen directamente por la parte posterior.