Contrapresiune
Fluidul curge printr-o conductă datorită diferenței de presiune dintre cele două capete ale unei conducte. Fluidul va curge de la capătul de înaltă presiune la cel de joasă presiune. Considerați două sisteme, așa cum se arată în figura următoare. În fiecare caz, debitul este cauzat de o diferență de presiune între P1 și P2. Conducta 2 are unele obstrucții (resturi de sudură, un reductor, modificări de suprafață, curbe ascuțite etc.) care vor crea o cădere de presiune care va avea ca rezultat o descărcare mai mică și un debit redus.
Pierderea de presiune sau căderea de presiune a fost considerată inițial ca fiind rezultatul unei presiuni exercitate în sens opus de către obstrucții, anulând sau reducând astfel presiunea aplicată. De aici provine termenul de contrapresiune.
Un exemplu obișnuit de contrapresiune este cea cauzată de sistemul de evacuare (format din colectorul de evacuare, catalizatorul, eșapamentul de eșapament și țevile de legătură) al unui motor în patru timpi al unui autovehicul, care are un efect negativ asupra eficienței motorului, ceea ce duce la o scădere a puterii de ieșire care trebuie compensată prin creșterea consumului de combustibil.
Într-un motor în doi timpi cu piston, cu toate acestea, situația este mai complicată, datorită necesității de a preveni ca amestecul nears de combustibil/aer necombustit să treacă direct prin cilindri în evacuare. În timpul fazei de evacuare a ciclului, contrapresiunea este chiar mai nedorită decât la un motor în patru timpi, deoarece există mai puțin timp disponibil pentru evacuare și lipsa acțiunii de pompare a pistonului pentru a forța evacuarea gazelor de evacuare din cilindru. Cu toate acestea, deoarece orificiul de evacuare rămâne în mod necesar deschis pentru o perioadă de timp după terminarea evacuării, amestecul necombustit poate urma evacuarea din cilindru, irosind combustibil și crescând poluarea. Acest lucru poate fi prevenit numai dacă presiunea la orificiul de evacuare este mai mare decât cea din cilindru.
Aceste cerințe contradictorii sunt reconciliate prin construirea țevii de evacuare cu secțiuni conice divergente și convergente pentru a crea reflexii ale undelor de presiune care se deplasează înapoi pe țeavă și sunt prezentate la orificiul de evacuare. Orificiul de evacuare se deschide în timp ce există încă o presiune semnificativă în cilindru, ceea ce determină ieșirea inițială a gazelor de evacuare. Pe măsură ce unda de presiune rezultată din impulsul de gaze de eșapament se deplasează în josul țevii, aceasta întâlnește o secțiune conică divergentă; acest lucru determină reflectarea unei unde de presiune negativă în susul țevii, care ajunge la orificiul de evacuare spre sfârșitul fazei de evacuare, când presiunea din cilindru a scăzut la un nivel scăzut, și ajută la extragerea gazelor de eșapament rămase din cilindru. Mai departe de-a lungul țevii de evacuare, unda de presiune de evacuare întâlnește o secțiune conică convergentă, iar aceasta reflectă o undă de presiune pozitivă înapoi în țeavă. Această undă este programată pentru a ajunge la orificiul de evacuare după terminarea evacuării, „astupând” astfel orificiul de evacuare pentru a preveni vărsarea încărcăturii proaspete și, de asemenea, poate împinge înapoi în cilindru orice încărcătură care s-a vărsat deja.
Din moment ce sincronizarea acestui proces este determinată în principal de geometria sistemului de evacuare, care este extrem de dificil de făcut variabilă, sincronizarea corectă și, prin urmare, eficiența optimă a motorului poate fi obținută, de obicei, doar pe o mică parte din gama de turații de funcționare a motorului.
Pentru o descriere extrem de detaliată a acestor fenomene, vezi Design and Simulation of Two-Stroke Engines (1996), de Prof. Gordon Blair de la Queen’s University Belfast, publ. SAE International, ISBN 978-1-56091-685-7.
.