Resonanz Schwingungen 

 

Allgemein mit Ladungswechsel erzeugen Motoren Kraft.
Der Ladungswechsel wird mit Resonanz Schwingungen verstärkt.
Das erhöht Füllung und somit Kraft.
Auch Serien Motoren nutzen das, was den typischen Drehzahlbereich ergibt
in denen der Motor Kraft erzeugt. Reso- oder Nutzband genannt.
Für Tuning werden Resonanz Schwingungen intensiviert.
Größere Vergaser + Kanäle, mehr Fläche usw.
Es bleiben dennoch Schwingungen die Teile eines Drehzahlbereiches 
verstärkt bedienen und so den Resonanzbereich ergeben.
Andere Drehzahlbereiche außerhalb werden quasi geopfert weil die
 selben Schwingungen auch dort wirken aber mit gänzlich anderer Wirkung.
Allgemein ergibt sich ein Nutzband von ca. 0,7 bis 1,3 facher Resonanzdrehzahl.
In dem Bereich wird positive Füllung und somit Leistung erzeugt.
Einen typischen Verlauf zeigt das Diagramm dessen Einlass-Reso
auf 8500 U/min getrimmt ist.

  

  Zur Erklärung
Die Reso Drehzahl ist hier 8500 U/min.
Sie liegt oben im grünen Bereich für positive Füllung.
Ein Impuls der die Füllung förderd und anhebt.
Die Drehzahlen im grünen Bereich ergeben sich mit 
ungerade Teiler, also 3, 5, 7 usw.
Für 8500 sind das 2833, 1700 usw. welche positiv anliegen.
Die Intensität ist hierzu +100%, +49%, +24% usw. (Plus, also fördernd)
Im gelben Bereich liegen Drehzahlen die sich durch gerade Teiler
wie 2, 4, 6 usw. ergeben.
Diese Drehzahlen sind mit negativer Wirkung auf Füllung.
Für 8500 sind das 4250, 2125 usw.
Die Intensität ist hierzu -70%, -34% usw. (Minus, also hemmend)
Mit jeden Richtungswechsel der Gassäule von positiv auf negativ usw.
gehen je ca. 30 % Intensität, also Kraft der Schwingung verloren.
Damit ergibt es die im Diagramm eingesetzten % Werte ausgehend von 100.
Aus Übersichtlichkeit ist nicht berücksichtigt, das die Füllung im Resobereich
eigentlich über 100% liegt.
Das soll Resonanzbasierte Füllung ja erreichen und tut es auch.
Hier im Diagramm wird es schlicht als 100% angegeben.
Ebenso sind keine zusätzlichen dynamischen Effekte berücksichtigt
die ebenfalls auftreten.
Rein zur Übersicht des Prinzips ist es jedoch völlig ausreichend.

Der Bereich um 1700 U/min (im Diagramm dick Rot dargestellt)
ist mit positiver Füllung und dient meißt gut für Standgas.
Je höher die Reso Drehzahl liegt, um so höher liegt dann auch
die Standgas Drehzahl.
Manche Motoren, vor allem Rennmotoren mit große Vergaser können
diese erste Welle nicht sauber verarbeiten.
Hierfür kann der Bereich der 2. Welle mit 2830 dienen.
Der geht von 2480 bis 3540 U/min.
Also nicht wundern wenn stark getunte Motoren nicht die
tiefe Standgas Drehzahl aus der Serie verarbeiten können.

Der Bereich 6000 bis 11000 U/min ist der Bereich 0,7 bis 1,3 facher
Reso Drehzahl. (Dick Rot)
Typisch darin bildet sich die beste Leistungsentfaltung was man
bei Leistungsmessungen sehen kann.
Leistungskurven nehmen geradezu vorbestimmt ziemlich genau
diesen Verlauf ein.
Weit verbreitet wird dieser interessante Leistungsbereich heraus geschnitten.

Betrachtet man Leistungskurven in ganzer Bandbreite 
zeigen sich auch Wirkungen aus den Bereichen um 2830 und 4250.
Meißt Zappeligkeiten mit geringerer Leistung.
Sie stammen aus dem auf und ab des Füllungsverlaufes und der 
Auspuff Reso, die in dem Bereich teilweise gegen die Einlass Reso arbeitet.
Weil auch diese "uninteressanten" Bereiche Resonanzschwingungen folgen
ist deshalb auch auf diese hingewiesen.

Wie im Diagramm zu sehen macht es keinen großen Sinn,
den Motor bei Drehzahl um 4250 voll zu fordern.
In dem Bereich liegt stark geminderte Füllung an weshalb auch
die Kraftentfaltung gedämpft ausfällt.
Es muss erst der Punkt überwunden werden
womit dann erst Kraft erzeugt wird.
Der Bereich um 2125 macht sich noch deutlicher bemerkbar.
Darin tritt zu gerne das allseits bekannte Absaufen auf.
Die Druckwelle hat hierbei schon 2 bis 3 x pro Takt den Ansaug durchlaufen
und ist auch 2 bis 3 x mit Gemisch angereichert.
Also nicht wundern wenn es Absaufen erzeugt
und Nässe im Ansauggummi hinterlässt.

Übrigens, mit große Vergaser kommt noch geringe Gasgeschwindigkeit dazu.
Die damit verbundene Vernebelungsqualität geht ebenfalls zurück,
je tiefer die anliegende Drehzahl ist.
Damit wird zusätzlich Absaufen angeregt.

Besonders beim Einfahren werden hauptsächlich
die unteren Drehzahlbereiche genutzt.
Das sind ausgerechnet jene die vom Arbeitsprinzip benachteiligt sind
und eigentlich den Nebenbereich darstellen.
Hier darf man sich nicht leiten lassen es wäre schon alles was der Motor kann.
Der legt nämlich erst mit einsetzen der Reso los.
Im Diagramm Beispiel ab rund 6000 aufwärts.
Ganz vertrakt wird es wenn man Tuning Motoren fährt wie Serie gewohnt. 
Serie nutzt nicht so intensiv verstärkte Resonanzen wie Tuning Motoren.
Deshalb sind auch die Unterschiede von unterhalb und im Resobereich
bei Tuning deutlicher spürbar.
Bei Serie sind die Übergänge deutlich sanfter.
Daran hat man sich gewöhnt und sollte keinesfalls davon ausgehen
das Tuning Motoren ebenso sanft reagieren könnten.
Sie können es leider nicht, physikalisch bedingt.


Weil auch der Auspuff mit einer eigenen Resonanz arbeitet
kann und sollte man dessen Resonanz passend zum Motor angleichen.
Das kann rund 40% mehr Leistung erzeugen.
Richtet man die Auspuff Reso punktgenau auf die Einlass Reso 8500
überlagern sich damit 2 Resonanzen und verstärken sich.
Das ergibt meißt die höchste Nm Kraft bei Reso, in dem Fall 8500.
Ebenfalls liegt dann dort auch der geringste Verbrauch an.

Die Auspuff Reso kann aber auch leicht unterhalb oder oberhalb
der Einlass Reso Drehzahl angesiedelt werden
mit je eigenen Vor- und Nachteilen.
So überschneiden sich die beiden Resonanzen nicht punktgenau
aber dennoch in weiten Bereichen deckend zueinander.

Die Auspuff Reso unterhalb der Einlass Reso abstimmen erzeugt einen Motor
der gut von unten heraus zieht und oben sanfter + etwas früher zu macht.
In der Praxis, längerer Auspuff.
Die Nutzbreite ist so nach unten gestreckt.
Einlass Reso 8500 + Auslass Reso 8000 ergibt im Zusammenspiel
die gemeinsame Reso des Motors 8250.
Die Leistungshöhe bleibt wegen abweichender Überschneidung
und abgeschnittener Drehzahlspitze etwas zurück. 
Dafür hat man guten Anzug von unten heraus + mehr Bandbreite.
Der Effekt kann relativ weit genutzt werden,
darf jedoch nicht übertrieben werden.
Also nicht beide Resonanzen zu weit auseinander legen.
Das würde in der Leistung einen Mitteneinbruch erzeugen weil die
Einlass Reso unter 6000 nunmal auf negative Wirkung geht.
Übertrieben arbeiten dann 2 Resonanzen nicht mit sondern gegen einander.

Wird die Auspuff Reso oberhalb der Einlass Reso abgestimmt, ergibt das
einen drehfreudigen Motor mit hoher PS Leistung (dank Drehzahl)
Der Durchzug von unten heraus ist meißt beengt und abrupt einsetzend.
Im Gegenzug bildet sich über 8500 ein kraftvoller Bereich.
Der Bereich über 8500 ist leider nicht unendlich über 1,3 fach streckbar
weil ab Überschreitung der Resodrehzahl 8500 die Motorfüllung abnimmt.
Deshalb werden so höhere PS, jedoch nicht höhere Nm erreicht.
PS = Rechenleistung aus Nm x Drehzahl
Ein guter Auspuff der mit speziellen Sektionsaufbau beisteuert
kann den Nm Verlust aus der abnehmenden Einlass Füllung ausgleichen.
Indem zu Auslass Beginn mehr abgesaugt und zu Auslass Ende
entsprechend mehr wieder in den Zylinder geleitet wird. (Nachladung)
Bewusst den Eeffekt ausreizend kann auch über 1,3 fach getrimmt werden.
Es fällt damit jedoch dem Auspuff zunehmend schwerer
vollen Ausgleich zu erreichen weil die Einlassfüllung auf abnehmend steht.
Die Resonanzen Einlass und Auspuff gehen zu weit auseinander und 
verlieren so die gegenseitige Überlagerung und Unterstützung.
Der Motor geht zunehmend in Drehabhängigkeit über.

Leider passiert noch etwas im Motor.
Die Schmierung wird mit dem Kraftstoff über den Vergaser zugeführt.
Damit ist die Schmierung auch abhängig von der Resonanz Füllung.
Bereichen unterhalb Reso Drehzahl 8500 passiert schlimmstenfalls, 
das sie mehr Schmierung erhalten als gebraucht wird.
Oberhalb 8500 und ganz besonders oberhalb 1,3 facher Reso Drehzahl

kehrt sich jedoch der Effekt um. 
Hier arbeitet er nicht mehr für sondern gegen den Motor.
Da der Füllgrad oberhalb 8500 abnimmt aber der Motor dennoch 
vom Auspuff zum weiter drehen gezwungen wird, 
entwickelt sich damit ein gefährlicher Zustand.
Die Abstimmung erzeugt größte Abhängigkeit zu Hochleistungsöl
wobei auch das an seine Grenzen gelangt.
Dem als Ausgleich wirkend, werden meißt größere Hauptdüsen verbaut
als die Vergasergröße eigentlich erfordert. (Durchmesser x 5)
Da auch mehr Hitze erzeugt wird und deshalb mehr Innenkühlung
gebraucht wird, gleichen auch das größere HD's halbwegs aus.
Leider nicht gänzlich weil das gegen wirken an der Kraftstoffmenge ansetzt
die nur indirekt die Ölmenge steuert.
Den Effekt abnehmender Resonanz Füllung oberhalb 8500 und damit auch abnehmender Schmierung berücksichtigt es leider nicht ausreichend.
Damit bestehen Tendenzen zu plötzlicher Überlastung.
Der Mehranteil im Kraftstoff Verbrauch wird nicht direkt in Leistung gewandelt.
Er ist erforderlich um Standfestigkeit auszugleichen.


Diagramme für das Zusammenspiel Einlass Reso zu Auspuff Reso folgen
Auch Diagramme für das Zusammenspiel mit Resokammern usw.