Mottryck

Två likadana rörledningar med samma tryckavstånd och fallhöjd, det andra röret innehåller vissa hinder för flödet vilket resulterar i mindre utflöde.

Vätska flödar genom ett rör på grund av tryckskillnaden mellan de två ändarna av en rörledning. Vätskan strömmar från högtrycksänden till lågtrycksänden. Betrakta två system som visas i följande figur. Flödet i varje fall orsakas av en tryckskillnad mellan P1 och P2. Rör 2 har vissa hinder (svetsrester, en reducerare, förändringar i ytan, skarpa böjningar etc.) som kommer att skapa ett tryckfall som resulterar i mindre utflöde och minskad flödeshastighet.

Tryckförlusten eller tryckfallet ansågs ursprungligen vara ett resultat av ett tryck som utövades i motsatt riktning av hindren och som därmed upphävde eller reducerade det applicerade trycket. Detta är ursprunget till termen mottryck.

Ett vanligt exempel på mottryck är det som orsakas av avgassystemet (bestående av avgasröret, katalysatorn, ljuddämparen och anslutningsrören) i en fyrtaktsmotor i bilar, vilket har en negativ effekt på motorns effektivitet, vilket resulterar i en minskad uteffekt som måste kompenseras genom ökad bränsleförbrukning.

I en tvåtaktsmotor med kolvport är situationen dock mer komplicerad på grund av behovet av att förhindra att oförbränd bränsle/luftblandning passerar rakt genom cylindrarna till avgaserna. Under cykelns avgasfas är mottrycket ännu mer oönskat än i en fyrtaktsmotor, eftersom det finns mindre tid till förfogande för avgaserna och avsaknaden av pumpverkan från kolven för att tvinga ut avgaserna ur cylindern. Eftersom avgasporten nödvändigtvis förblir öppen en tid efter det att spolningen är avslutad kan oförbränd blandning följa med avgaserna ut ur cylindern, vilket leder till bränsleförlust och ökad förorening. Detta kan endast förhindras om trycket vid avgasporten är högre än trycket i cylindern.

Dessa motstridiga krav förenas genom att avgasröret konstrueras med divergerande och konvergerande koniska sektioner för att skapa reflektioner av tryckvågor som vandrar tillbaka uppåt i röret och presenteras vid avgasporten. Avgasporten öppnas medan det fortfarande finns ett betydande tryck i cylindern, vilket driver det första utflödet av avgaser. När tryckvågen från avgaspulsen rör sig nedåt i röret stöter den på en divergerande konisk sektion, vilket leder till att en våg av negativt tryck reflekteras tillbaka uppåt i röret och når avgasporten mot slutet av avgasfasen, när trycket i cylindern har sjunkit till en låg nivå, och bidrar till att dra ut de återstående avgaserna ur cylindern. Längre fram i avgasröret möter avgastrycksvågen en konvergerande konisk sektion som reflekterar en positiv tryckvåg uppåt i röret. Denna våg är tidsinställd så att den anländer till avgasporten efter det att spolningen är avslutad, vilket ”täpper till” avgasporten för att förhindra att ny laddning läcker ut, och den kan också trycka tillbaka laddning som redan har läckt ut i cylindern.

Då tidpunkten för denna process huvudsakligen bestäms av avgassystemets geometri, som är extremt svår att göra variabel, kan korrekt timing och därmed optimal motoreffektivitet vanligtvis endast uppnås under en liten del av motorns driftvarvtalsområde.

För en extremt detaljerad beskrivning av dessa fenomen se Design and Simulation of Two-Stroke Engines (1996), av professor Gordon Blair från Queen’s University Belfast, pub. SAE International, ISBN 978-1-56091-685-7.