Tegendruk
Vloeistof stroomt door een leiding door het drukverschil tussen de twee uiteinden van een pijpleiding. De vloeistof stroomt van het uiteinde met de hoge druk naar het uiteinde met de lage druk. Beschouw twee systemen zoals weergegeven in de volgende figuur. De stroming wordt in beide gevallen veroorzaakt door een drukverschil tussen P1 en P2. Pijp 2 heeft enkele obstructies (lasresten, een verloopstuk, veranderingen in de oppervlakte, scherpe bochten, enz.) die een drukverlies veroorzaken dat resulteert in minder afvoer en een verminderde stroomsnelheid.
Het drukverlies of de drukval werd oorspronkelijk beschouwd als het resultaat van een druk die door de obstructies in de tegenovergestelde richting werd uitgeoefend, waardoor de toegepaste druk werd opgeheven of verminderd. Dit is de oorsprong van de term tegendruk.
Een veel voorkomend voorbeeld van tegendruk is die welke wordt veroorzaakt door het uitlaatsysteem (bestaande uit het uitlaatspruitstuk, de katalysator, de uitlaatdemper en de verbindingspijpen) van een viertaktmotor in een auto, hetgeen een negatief effect heeft op het rendement van de motor, met als gevolg een afname van het afgegeven vermogen die moet worden gecompenseerd door een toename van het brandstofverbruik.
In een tweetaktmotor met zuigerpoort is de situatie echter gecompliceerder, omdat moet worden voorkomen dat een onverbrand brandstof/lucht-mengsel dwars door de cilinders in de uitlaat terechtkomt. Tijdens de uitlaatfase van de cyclus is tegendruk zelfs nog ongewenster dan bij een viertaktmotor, omdat er minder tijd beschikbaar is voor de uitlaat en omdat de zuiger geen pompwerking uitoefent om de uitlaat uit de cilinder te persen. Aangezien de uitlaatpoort echter noodzakelijkerwijs nog enige tijd open blijft nadat het spoelen is voltooid, kan het onverbrande mengsel de uitlaat uit de cilinder volgen, waardoor brandstof wordt verspild en de vervuiling toeneemt. Dit kan alleen worden voorkomen indien de druk bij de uitlaatpoort groter is dan die in de cilinder.
Deze tegenstrijdige eisen worden verzoend door de uitlaatpijp te construeren met divergerende en convergerende conische gedeelten om drukgolfreflecties te creëren die terug de pijp in gaan en bij de uitlaatpoort worden gepresenteerd. De uitlaatpoort wordt geopend terwijl er nog een aanzienlijke druk in de cilinder heerst, waardoor de eerste uitlaatgassen worden uitgestoten. Terwijl de drukgolf van de uitlaatgaspuls door de pijp loopt, stuit hij op een divergerend kegelvormig gedeelte; hierdoor wordt een negatieve drukgolf terug de pijp in gereflecteerd, die tegen het einde van de uitlaatfase, wanneer de cilinderdruk tot een laag niveau is gedaald, bij de uitlaatpoort aankomt en helpt om het resterende uitlaatgas uit de cilinder te trekken. Verderop in de uitlaatpijp komt de uitlaatdrukgolf een convergerende conische sectie tegen, die een positieve drukgolf terugkaatst in de pijp. Deze golf is zo getimed dat hij bij de uitlaatpoort aankomt nadat het spoelen is voltooid, waardoor de uitlaatpoort wordt “verstopt” om te voorkomen dat er verse lading wordt gemorst, en kan ook lading die al is gemorst, terug de cilinder in duwen.
Omdat de timing van dit proces hoofdzakelijk wordt bepaald door de geometrie van het uitlaatsysteem, die uiterst moeilijk variabel te maken is, kan een juiste timing en daardoor een optimaal motorrendement doorgaans slechts over een klein deel van het toerentalbereik van de motor worden bereikt.
Voor een uiterst gedetailleerde beschrijving van deze verschijnselen zie Design and Simulation of Two-Stroke Engines (1996), door Prof. Gordon Blair van Queen’s University Belfast, pub. SAE International, ISBN 978-1-56091-685-7.