2ストロークガソリンエンジンの排気管は奇妙な形をしています。それらは広い直径に膨張し、次に排気ガスが環境に現れる非常に小さな直径に収縮します。

-なぜそんなに奇妙な形になっているのですか？

-排気管の大きな膨張は何のためですか？

-最後に直径がそれほど劇的に小さくなるのはなぜですか？

拡張チャンバーを備えた2ストロークエンジンのこの素晴らしいアニメーションがあります

ソース

それはこのように動作します：

点火後に下方に移動する間、ピストンは排気口を露出し、燃焼ガスは（高圧）衝撃波のように排気管に流れ込みます。

慣性により、このガスはその背後にわずかな真空波を生成します。これにより、より多くの燃えたガスだけでなく、吸気口が開かれるとすぐに新鮮なガスが吸い出されます。

最初のコーンは真空度を高めるのに役立ちます。ガスが特定の速度でパイプを通過すると、ガスは時間ごとに特定の体積を通過します。断面積が増加し、速度が同じままである場合、波はより大きなボリュームを通過します。これにより、波の背後に真空ボリュームがより多く作成されます。説明するのは少し難しいです。

OK、今シリンダー内だけでなく、マニホールドにも新鮮なガスがあります。衝撃波は右側の円錐に当たり、反射されます。すなわち、あなたは今シリンダーに向かって走っている衝撃波を持っています。吸気口がピストンで覆われた瞬間に新鮮なガスに当たり、このガスをシリンダーに押し込みます。ピストンが排気口も覆っているとき、新鮮なガスはすでにある程度の圧力を受けています。

このようにして、排気はある種のコンプレッサーを形成し、モーターの体積効率/出力を増加させます。

排気の形状はタイミングに関して非常に重要です：排気口と最初のコーンの間のパイプの長さは、増幅された真空波がシリンダーに到達するタイミングを定義します-吸気口が露出し、新鮮なガスを吸うことができる場合にあるはずですそれらのうち。また、2番目の円錐までの距離は、反射された衝撃波が円柱に到達するタイミングを定義します。繰り返しますが、これは吸気がすでに覆われていて、排気がまだ終わっていないときに起こります。

これは、排気管が特定のRPM向けに設計されていることを意味し、最大のゲインを得られます。

ただし、円錐の角度により、最大出力を犠牲にして、モーターが出力を生成するRPM範囲を広げることができます。

たとえば、同じスクーターの3つの排気システムの出力/トルク曲線は次のとおりです。

まず、排気が作動し始めるため、モーターが5000RPMのすぐ上でいくらかの電力を発生し始めることは注目に値します。

• 青い曲線は非常に狭いピークで、最大値は7700 RPMです。RPMが高い/低い場合、電力が急速に失われます。
• 赤い曲線はより高いRPMにシフトし、より多くのパワーを開発するはずですが、代わりに、より広いRPM範囲用に設計されています。だから、最大。消費電力は青い曲線の出力と似ていますが、RPMの範囲は約2倍です。

最後に、デザインも車両のニーズに依存します。モータークロスバイクは通常、複数の固定ギアを備えたトランスミッションを備えているため、広いRPM範囲で走行します。これとは対照的に、スクーターは通常、モーターが特定の一定のRPMで動作することを可能にする可変式です。

簡単に：

排気管は、RPMの範囲で燃焼室からガスを吸引するように形作られています。

やや長い：

排気のない2ストロークエンジンを想像してください^{* 1}。排気バルブが開くと、燃焼したガスがシリンダーから排出されます。バルブを十分長い時間開いたままにしておくと、シリンダーは大気圧になります。

ここで、エンジンを固定速度で実行し、排気として直管を追加します。排気バルブが開くと、圧縮ガスの波がパイプに流れ込み、パイプの端まで進み、周囲の大気に膨張します。この時点で、逆（低圧）波がパイプに入り、シリンダーに戻ります。このタイミングで、残りの燃焼ガスの一部をシリンダーから吸い出すことができます。

これで、直線パイプは1つの小さな範囲のRPMでのみ機能します。ただし、パイプをV字型に変更すると、徐々に機能します。

今、大きな質問：

1. これが唯一の理由ですか？（わからない、それは排気管を形作る理由の1つです）。
2. これはどのように防音と相互作用しますか？（私が疑っているのは、あなたが示した排気ガスの2番目の部分です）。

悲しいことに、他の人が答えられるように、この2つを残さなければなりません。

追加情報–より詳細な知識を持つパーキンス。コメントが最終的に回答から消えることを理解しているので、回答に入れてください。

少し複雑です。2ストロークエンジンでは、排気が排出されると同時に、新しい燃料と空気の混合気がシリンダーに入ります。シリンダーから十分な量の排気を吸い取るのは簡単です。写真のような奇妙な形の排気管は、実際に特定のRPM範囲に合わせて調整され、最初にエンジンを介して大量の燃料空気を吸い込み、次に圧力波が2番目の狭い部分で跳ね返り、余分な燃料を押し出します-空気を高圧でシリンダーに戻し、燃料の無駄を減らし、性能を向上させます。

^{* 1}：汚れがエンジンに侵入するリスクを無視してください。