Schalldämpfer Technik

Auf www.akrapovic-exhaust.com ist diese technische Abhandlung über Schalldämpfer in Englisch zu finden. Akrapovic ist eine Firma in Slowenien, die sich hauptsächlich mit Motorradschalldämpfern beschäftigt.

1. Warum benötigen Explosionsmotoren, egal ob 4 Takt oder 2 Takt, überhaupt Schalldämpfer?

Hauptsächlich aus folgenden Gründen:
Um die Leistung und das Drehmoment günstig zu beeinflussen.
Um die heißen Abgase abzuführen.
Um den Schall zu dämpfen, wo notwendig.

2. Generelle Beschreibung und der Unterschied zwischen 4 Takt und 2 Takt Systemen.
4 Takt Auspuffsysteme bestehen normalerweise aus 4 Teilen: Auspuffkrümmer, Sammler, Verbindungsrohr und Schalldämpfer.
Die Konfiguration schwankt stark durch die Motorenkonstruktion, den Motorradrahmen und den geplanten Verwendungszweck.
Das Design von 2 Takt Auspuffsystemen unterscheidet sich stark von den 4 Takt Systemen, und zwar wegen der unterschiedlichen Funktionsweise und die Auswirkung auf den Motor.

3. Der Gasfluß im Auspuffsystem.
Die Verbrennungsgase verlassen den Zylinder mit einer Temperatur von ca. 900 C und mit weniger als Schallgeschwindigkeit. Die Hitze muß also abgeführt werden, ebenso die Schockwellen der Gasexplosionen im Zylinder.

4. Welche Rolle spielt der Fabrikmäßige Auspuff beim 4 Takt Motor?
Die Hauptaufgabe ist die Minderung des Schallpegels, den Gasfluß zu optimieren und dafür zu sorgen, daß der Zylinder optimal beim Ansaugtakt, wenn beide Ventile(Ansaug-und Auslassventil) offen sind, gefüllt wird.

5. Kann die Leistung eines 4 Takt Motors mit einem nicht serienmäßigem Schalldämpfer verbessert werden, und wie beeinflußt das die Motorenleistung?
Die Form und Länge der Auspuffrohre sind extrem wichtig für einen optimalen Gasfluß. Es geht darum, die Auspuffgase so schnell wie möglich vom Zylinder wegzuführen. Konisch geformte Rohre sind oft die beste Lösung, aber neuerdings benutzen wir Hydroforming(Biegen unter Einsatz von Flüssigkeit) für bestimmte Auspuffsysteme, um D-förmig ausgestaltete Rohre für Auspuffrohre zu erhalten. D-förmige und konische Rohre, mit einem bestimmten Krümmungsradius gebogen, ergeben optimale Form dort, wo die Gasturbulenz am größten ist und die stärkste Verwirbelung auftritt.
Der beste Beweis, wie die Rohrlänge die Motorleistung beeinflußt, findet man bei dem neuen Trend, den Auspuff unter den Sitz zu verlegen. Bei einigen 4 Zylinder Reihenmotoren hat die Verlegung unter den Sitz negative Auswirkung auf die Motorenleistung, da die Rohrlänge zu groß wird, diese Auslegung passt besser zu V-Motoren. Dieser Trend kommt aus der MotoGP Scene, aber an normalen Motorrädern hat das nur einen optischen Effekt. Außerdem ist die Kühlung unter dem Sitz meistens unzureichend und der Schwerpunkt des Motorrades liegt dann höher, was das Handling negativ beeinflußt.
Zusätzlich zu der Form und Länge der Rohre ist bei Ein- und Zweizylindermotoren die Form der Auslaßkappe am Ende des Schalldämpfers wichtig. Die Länge, Form und der Winkel, in dem die Kappe zur Schalldämpferachse steht, ist wichtig, da sie das Auspuffgeräusch bestimmt.
Wegen der gesetzlichen Lärmbestimungen für Renn- und Straßenmaschinen produzieren wir Auslasskappen mit einem weiteren Schalldämpfer eingebaut.
Unsere Auspuffsysteme können ohne Bedenken an jeden Motor angebaut werden, da sie auf die fabrikmäßigen Motoreinstellungen angepasst sind. Trotzdem glauben wir, das die originalen Einstellungen mit dem Einsatz unserer Schalldämpfer verbessert werden können.

6. Worin unterscheidet sich ein Rennauspuff vom Straßenauspuff, und wie reagiert eine Straßenmaschine auf einen Rennauspuff?
Ein Rennauspuff ist ausgelegt auf maximale Power und Drehmoment für den Drehzahlbereich, in dem sich eine Rennmaschine auf dem Track bewegt. Das Design hängt ab von dem Motorentyp, Fahrstil, Schwerpunkt der Maschine, Aerodynamik der Rennverkleidung und Abstand von der Fahrbahn. Gewicht und Lebensdauer spielen auch eine Rolle.
Bei der Entwicklung der Systeme müssen wir auch die verschiedenen Schallbestimmungen der verschiedenen Rennklassen (FIM MX, FIM SBK, FIM ENDURO) berücksichtigen.
Da Rennauspuffe speziell für Rennmaschinen mit speziellen Motoreneinstellungen, Getriebe und Rahmen gebaut werden, können sie oft nicht einfach so an Straßenmschinen angebaut werden, ohne die Motoreneinstellung zu ändern. Das heißt, das manche Auspuffsysteme an Straßenmaschinen mit deren niedriger Drehzahl sehr schlecht arbeiten.

7.Einfluß des verwendeten Materials auf Design, Gewicht, Verformungsmethoden, Leitfähigkeit, Flexibilität, Haltbarkeit.
Das zu nutzende Material wird bestimmt durch das Gewicht und den Temperaturwiderstand des Materiales.
Wir bei Akrapovic nutzen verschiede Materialien entsprechend den Einsatzbedingungen.
Titan(spezielle Aluminiummischung):
Im Vergleich zu Edelstahl ist Titan erheblich leichter, korrisionsfester. Die meisten Teile unserer Auspuffe sind aus diesem Material. Für den Renneinsatz empfehlen wir die Volltitan Systeme.
Edelstahl:
Es ist billiger als Titan, etwas schwerer, aber erheblich langlebiger. Wir empfehlen es für den Alltagsgebrauch, vor allem für die Krümmer, da diese den höchsten Gastemperaturen ausgesetzt sind. Sogar mit Edelstahlkrümmern sind unsere Auspuffsysteme immer noch leichter als die Serienauspuffe.
Inconel(Spezialaluminium):
Ein sehr festes Aluminium, das sehr hohe Temperaturen verträgt. Wir setzen es dort ein, wo Titan nicht mehr ausreicht und der Faktor Gewicht ausschlaggebend ist.
Bei diesem Material arbeiten wir mit Wandstärken von
0,5 - 0,7 mm.
Kohlefaser(Gemisch aus Kohlefaser und Epoxyharz, KFK genannt):
Es ist sehr leicht, widersteht hohen Temperaturen und kann in speziellen Formen(Mouldings) in jede gewünschte Form gebracht werden, z.B. in Hitzeschilder,Laschen und Topfabdeckungen.
Aluminium:
Wir benutzen eine spezielle Alumischung, die leicht und für CNC Fräsmaschinen geeignet ist. Es wird eingesetzt für Befestigungslaschen(flanges) und Rosetten.
Grundsätzlich gilt, das jede Gewichtsreduzierung des Motorrades(Auspuff eingeschlossen) das Handling verbessert und den Bremsweg verkürzt.

8. Grundsätzliches über Schalldämpfer.
Es gibt 2 Schalldämpfertypen: Absorptions- und Reflektionsdämpfer.
Beim Ersten wandern die Gase vom Zylinder her durch ein Rohr mit vielen seitlichen Bohrungen, das in der Mitte des Auspufftopfes liegt. Dämpfungsmaterial liegt zwischen der äußeren Wand des Auspufftopfes und dem löcherigen Rohr, welches die Schallwellen bricht und so den Lärmpegel mindert.
Bei der anderen Methode fließt das Gas durch Dämpfungskammern, die den Weg der Schallwellen verkürzen oder verlängern und somit den Lärmpegel verringern.
Dei Hauptfunktion des Dämpfers ist, den Schallpegel zu verringern. aber das Volumen, die Form und die Länge hat auch Einfluß auf die Motorenleistung, den Klang der Maschine und den Schallpegel. Größeres Volumen dämpft den Schall stärker, nimmt aber mehr Raum ein. Da der an Motorrädern begrenzt ist, nimmt man besser ovale Topfformen, um Volumen zu erlangen, aber nicht zu sehr in die Breite zu gehen.
Motoren mit großem Volumen(Hubraum) brauchen mehr Dämpfung, was aber die Gasgeschwindigkeit bei einem Eintopfsystem reduzieren würde. Darum seztzen wir da das 2 Topf System ein. und das Dämpfungsmaterial besteht aus Stahlwolle, welche extrem Hitzebeständig sein muß.
Bedeutet mehr Leistung auch mehr Lärm?
Es kann dies bedeuten, aber mehr Lärm bedeutet nicht logischerweise mehr Leistung. Dies trifft besonders für 3-Zylinder und mehr zu. Der Trend in MotoGP zu Megaphonen anstatt zu Dämpfern beleuchtet diesen Punkt. Megaphone sind extrem laut, aber der Leistungsgewinn gegenüber normalen Schalldämpfern ist sehr gering(ca. 1-2 PS). Man benutzt sie nur um eine besondere Atmophäre für den Zuschauer zu erzeugen, und um etwas Gewicht zu sparen.
Ein- und zweizylinder Motoren sind da eine andere Geschichte, da ist es sehr schwierig, einen guten Kompromiss zwischen Lärmpegel und Motorenleistung zu finden. Um einen akzeptablen Lärmpegel zu bekommen, wird etwas Leistung in den mittleren Drehzahlen geopfert.

9. Auspuffpflege
Beim Reinigen muß man die unterschiedlich benutzten Materialen in Betracht ziehen. Sie reagieren auf ein und dasselbe Pflegemittel verschieden.
Grundsätzlich nur den kalten Auspuff reinigen.
Keine Pflegemittel benutzen, die aggresive Chemie oder Säuren enthalten, sonst könnten die Alu-Teile angegriffen werden.
Für Titan geht WD-40 am Besten.
Kohlefaser: trockenes Tuch
Edelstahl: weicher Lappen mit Kontakt-Reiniger, anschließend trockenes Tuch.

Gruß an alle Mopedfahrer.

Hallo Klaus,
ich wollt´ nur mal nen Dank loswerden für die vielen interessanten, gut übersetzten Artikel!:respekt:
Mir "droht" demnächst dann auch das Anfertigen einer tauglichen Abgas / Schalldämpferanlage, denn die wirklich zur Spitzenklasse gehörende Firma Akrapovich stellt wohl für mein Krad nix her...
Gruß an alle Bastler! :D

Kann mich meinem Vorredner nur anschließen, verschlinge Deine Übersetzungen auch immer,
Von dieser Stelle:huld:

Hallo Stefan, wird schon nicht so schlimm sein Deinen schnellen Esel zu besohlen, oder etwa doch . Soll ich nochmal nachschauen ob ich ein paar Rohre über habe ? :rolleyes:

Moin Hoschi,
Danke fürs Angebot- ich melde mich, wenn was fehlt!
(den guten alten Speedwaytopf hab ich schon wiedergefunden.. :D )

Hallo Klaus , ganz tolle arbeit mit dem übersetzen dieses Berichtes.Er ist wirklich sehr Intressant .Klasse von Dir.Ich sag mal merci