Auslass
Über den Auslass des Zylinders entweichen die Abgase in den Auspuff. Zusammen mit den Steuerzeiten des Zylinders und der Ausprägung der Überströmer prägt die Geometrie des Auslasses maßgeblich die Charakteristik des Zylinders.
Eine Anleitung zum Bearbeiten des Auslasses findet sich hier.
Ein Auslass teilt sich auf in Vorauslass (Oberkante Auslass bis Oberkante Überströmer) und Auslass (Auslassfläche während die Überströmer geöffnet sind).
Auslass Theorie[Bearbeiten]
- Eine Verbreiterung im oberen Bereich des Auslasses wirkt sich bezüglich des Zeitquerschnitts sehr viel mehr aus als im unteren Bereich, da der Kolben den oberen Bereich sehr viel länger geöffnet lässt als den unteren. So steht länger eine größere Fläche zum Entweichen der Abgase zur Verfügung, was für hohe Drehzahlen unumgänglich ist. Eine Verbreiterung im oberen Auslassbereich kann damit den Vorauslass vergrößern ohne den Nutzhub zu verkürzen.
- Eine Verbreiterung im unteren Bereich des Auslasses ist weniger sinnvoll, weil sie sich kaum auf den Zeitquerschnitt auswirkt aber einen größeren Auslasskanal bedingt um weiterhin einen schönen Querschnittsverlauf im Abgastrakt beizubehalten! Unter Umständen kann eine Verbreiterung im unteren Bereich außerdem größere Frischgasverluste bedeuten. Untenrum sollte man nur verbreitern, wenn es sonst unmöglich ist auf genügend Querschnitt zu kommen!
Wenn man den Auslass nach oben vergrößert (also längere Auslass Steuerzeiten verwendet), verringert sich der Nutzhub und der Motor verliert in den unteren Drehzahlbereichen an Kraft, gewinnt jedoch an Leistung in höheren Drehzahlregionen. Solange jedoch nur in die Breite gefräst wird, wird der Nutzhub nicht verringert und der Leistungsverlust in den niedrigen Drehzahlbereichen wird dadurch minimiert. Wenn der Auslass in Höhe der Überströmer jedoch extrem breit ist, dann kommt es auch zu Spülungsverlusten, die erst in Resonanz mit der Auspuffanlage wieder in den Griff zu bekommen sind.
Je gerader die Auslassoberkante ist, desto stärker und damit wirksamer ist die entstehende Druckwelle im Auspuff. Je nach Auspuff setzt die Leistung dementsprechend schlagartig ein.
Auslassgeometrie[Bearbeiten]
Die Auslassgeometrie hat neben der Haltbarkeit ebenfalls Einfluss auf die Charakteristik des Motors. Dabei unterteilt sie sich in zwei unterschiedliche Parameter: Breite und Grundform
Auslassbreite[Bearbeiten]
Eine Auslassverbreiterung bringt meist zusätzliche Leistung wobei da auf Grund der Kolbenringe gewisse Grenzen gesetzt sind, siehe Kapitel Haltbarkeit.
Grundform[Bearbeiten]
Hier drei Grundformen des Auslasses.
Wenn man die Steuerzeit des Vorauslasses kleiner machen möchte, um den Nutzhub zu erhöhen, dann muss der Auslass im Bereich des Vorauslasses breiter werden, um auf die gleiche Auslassfläche zu kommen. Als Ergebnis erhält man eine Trapezform des Auslasses.
| Form | Charakteristik | Haltbarkeit |
|---|---|---|
| Oval | Geringere Drehzahlen, geringer Resonanz-Kick, geringere Spitzenleistung, breites Band Wenn Auslassoberkante verrundet | Wenn Auslassoberkante verrundet hohe Haltbarkeit |
| Eckig | Hohe Spitzenleistung, hohe Drehzahlen, starke Spülverluste in unteren Drehzahlen, starker Resonanz-Kick | Geringe Haltbarkeit |
| Trapez | Mittelweg zwischen Oval und Eckig, höhere Drehzahlen und mehr Spitzenleistung als Oval, mehr Band als eckig, spürbarer Resonanz-Kick, in den meisten Fällen die beste Lösung! | Wenn Auslassoberkante verrundet hohe Haltbarkeit |
| Trapez Derivate | Auslass mit Steg, oder Rechteckig mit Nebenauslässen, oder T-Form -> maximales Band, bei maximaler Leistung, mit deutlichem Resonanz-Kick | Hohe Haltbarkeit |
Auswirkungen der Auslassgeometrie auf die Haltbarkeit[Bearbeiten]
- Auslassbreite
Je breiter man den Auslass gestaltet, desto höher ist de Gefahr, dass die Ringe ausfedern und so zwangsläufig einen Motorschaden nach sich ziehen. Um dies zu entschärfen, verwendet man bei leistungsstarken Zylindern Lösungen wie Nebenauslässe und/oder ein Steg im Auslass.
- Obere Auslasskante
Um den Verschleiß der Kolbenringe zu minimieren, darf die Auslassoberkante (bei ungeteilten Auslässen und hohen Auslassbreiten) nicht gerade sein, da ansonsten der Kolbenring im schlimmsten Fall Gefahr läuft einzuhaken. Im günstigsten Fall fördert es lediglich den Verschleiß an Ring und Zylinder. Besser eine nicht-gerade Oberkante, die in der Mitte ist als seitlich, weil dadurch die leicht ausgefederten Ringe sanfter zurück in Richtung Kolben gedrückt werden. Man kann Auslässe von Graugusszylindern an der Oberkante auch gerade machen, wenn man anschließend diese mit einem geeigneten Radius versieht. Bei Aluzylindern kann man keinen so großen Radius verwenden, weil sich im Betrieb die Ringe schnell in das weiche Alu einarbeiten würden.
- Seitliche Auslasskanten
Weiterhin sollten die Ringe bezüglich der seitlichen Auslasskante nicht immer an der gleichen Stelle belastet werden, was zum Beispiel bei einer rechteckigen Auslassform der Fall ist, denn hier befinden sich die seitlichen Kanten des Auslasses während der Auf- und Abwärtsbewegung immer an der gleichen Stelle des Rings. Besser ist hier eine seitliche Auslasskante, wie zum Beispiel bei ovalen oder Trapezauslässen. Hier verläuft die Auslasskante entlang eines größeren Bereichs des Rings, was den Verschleiß gleichmäßiger verteilt.
- Mit Hilfe eines Stegs im Auslass („Geteilter Auslass“) kann man sowohl die obere als auch die seitlichen Auslasskanten gerader gestalten ohne dass die Kolbenringe einfedern.
Somit muss man nicht so in die Breite gehen um die gleiche Auslassfläche zu erreichen. Der Steg hat jedoch strömungstechnische Nachteile, die man wiederum durch einen größeren Auslass kompensieren muss. Stege sollten hinterschliffen werden, da sich sich im Betrieb ein wenig in Richtung der Laufbahn wölben und ansonsten den Kolben zum Klemmen bringen würden.
Praxisbeispiel[Bearbeiten]
Ein untersuchter moderner Serien 125er-Zylinder mit 54mm Bohrung hatte einen zweigeteilten Auslass, wobei dieser im UT 10mm Auslassbreite und an der breitesten Stelle 48mm Sehnenmaß hatte. Dies entspricht 89% Auslassbreite (Für Tuner sind aber auch 95% Sehnenmaß kein Problem). So holen sich die Zylinderkonstrukteure einen möglichst großen Vorauslass bei fast völlig gerader Auslassoberkante (gibt eine sehr starke und damit wirksame Druckwelle im Auspuff) ohne einen riesigen Auslasskanal zu brauchen (was bei der Auspuffgestaltung nachteilig wäre) oder zu hohe Steuerzeiten die kein hohes Maximaldrehmoment zulassen. Vespamotoren unterliegen hier leider enormen baulichen Voraussetzungen. Anbei ein Beispiel für einen umsetzbaren Auslass:
Alltagstauglicher Auslass[Bearbeiten]
Eine Auslassform, wie man einen Zylinder alltagstauglich auf Breite bringen kann, könnte wie auf der Abbildung gezeigt aussehen. Bei verchromten Stahlringen (z.B. Malossi) kann man auf bis zu 70% Sehnenmaß, bei Gussringen (z.B. Polini) sollte man nicht über 65% Sehnenmaß gehen. Praxistipp! Vorsicht bei der Auslassgestaltung bei PX200 Motoren z.B. Hier bricht man leicht zu den Stehbolzenlöchern des Zylinders durch, wenn die Schablone zum Fräsen beispielsweise nicht mittig geklebt wurde.
Die gezeigte Auslassform hat eine gebogene Oberkante, die das sanfte Einfedern der Ringe unterstützt und dem Motor bezüglich der Lautstärke zu einem "sanfteren" Sound verhilft, da die Druckwelle nicht so stark ist wie bei einer geraden Auslassoberkante. Die Trapezform verhilft dem Motor zu einem hohen Vorauslass Zeitquerschnitt und ermöglicht dadurch eine brauchbare Leistungsabgabe. Die seitlichen Auslasskanten verlaufen nicht gerade, was wie die gebogene Auslassoberkante der Haltbarkeit der Ringe zu Gute kommt. Die letztendliche Charakteristik des Motors hängt natürlich auch von den angepeilten Steuerzeiten ab.
Noch mehr Leistung?
Für Leistungen über bei 25PS bei 125ccm bei annehmbaren Band muss der Auslass auch eine bestimmte Größe haben, damit auch das entsprechende Gas durchpasst, aber wenn wir bereits bei 70% Sehnenmaß angekommen sind, dann ist halt leider nur Platz für einen rechteckigen Auslass. Der Motor verliert dann unter anderem durch Spülungsverluste ordentlich an Leistung im unteren Drehzahlbereich, so wie das zum Beispiel bei den RDs in den 70ern schon der Fall war. Wer damit leben kann, in den niedrigen Drehzahlen extrem an Leistung einzubüßen und lieber mit einem drehzahlorientiertem Motor unterwegs ist, der ist mit einem rechteckigen Auslass ohne geteilten Auslass und Nebenauslässen sicher gut bedient.