Expansion chamber
दो-स्ट्रोक इंजन पर, एक विस्तार कक्ष या ट्यून किए गए पाइप एक ट्यून किए गए निकास प्रणाली है जिसका उपयोग इसकी आयतन दक्षता में सुधार करके इसके बिजली उत्पादन को बढ़ाने के लिए किया जाता है। दो स्ट्रोक इंजनों में ईंधन को कम करने के लिए 1938 में एक जर्मन इंजीनियर लिम्बाच द्वारा विस्तार कक्षों का आविष्कार और सफलतापूर्वक निर्माण किया गया था। जर्मनी में पेट्रोल की कमी चल रही थी, जो उस समय कोयले और सीवेज परिवर्तन का उपयोग करके उत्पादित किया जाता था। एक अप्रत्याशित लाभ यह था कि ट्यून किए गए निकास का उपयोग करने वाले दो स्ट्रोक इंजन सामान्य साइलेंसर के साथ चलने की तुलना में कहीं अधिक शक्ति का उत्पादन करते थे। द्वितीय विश्व युद्ध की समाप्ति के बाद, शीत युद्ध के दौरान पूर्वी जर्मन वाल्टर काडेन द्वारा अवधारणा को फिर से विकसित करने से पहले कुछ समय बीत गया। वे पहली बार पश्चिम में जापानी मोटरसाइकिलों पर दिखाई दिए जब पूर्वी जर्मन मोटरसाइकिल रेसर अर्न्स्ट डेगनर 1961 स्वीडिश ग्रांड प्रिक्स में एमजेड के लिए रेसिंग करते समय पश्चिम की ओर चले गए। बाद में उन्होंने अपना ज्ञान जापान की सुजुकी को दिया। यह कैसे काम करता है सिलेंडर से बाहर निकलने वाली उच्च दबाव वाली गैस शुरू में "वेवफ्रंट" के रूप में बहती है जैसा कि तरल पदार्थों में सभी गड़बड़ी होती है। निकास गैस पाइप में अपना रास्ता धकेलती है जो पहले से ही पिछले चक्रों से गैस द्वारा कब्जा कर लिया गया है, उस गैस को आगे धकेलती है और एक लहर का कारण बनती है। एक बार जब गैस का प्रवाह बंद हो जाता है, तो लहर जारी रहती है, ऊर्जा को अगली गैस डाउन स्ट्रीम और इसी तरह पाइप के अंत तक पारित करती है। यदि इस लहर को क्रॉस सेक्शन या तापमान में किसी भी बदलाव का सामना करना पड़ता है, तो यह अपनी शक्ति के एक हिस्से को अपनी यात्रा के विपरीत दिशा में प्रतिबिंबित करेगी। उदाहरण के लिए, क्षेत्र में वृद्धि का सामना करने वाली एक मजबूत ध्वनिक तरंग विपरीत दिशा में एक कमजोर ध्वनिक तरंग को प्रतिबिंबित करेगी। क्षेत्र में कमी का सामना करने वाली एक मजबूत ध्वनिक तरंग विपरीत दिशा में एक मजबूत ध्वनिक तरंग को प्रतिबिंबित करेगी। मूल सिद्धांत को तरंग गतिकी में वर्णित किया गया है। एक विस्तार कक्ष अपने व्यास (क्रॉस सेक्शन) और लंबाई को बदलकर इस घटना का उपयोग करता है ताकि इन प्रतिबिंबों को चक्र में वांछित समय पर सिलेंडर पर वापस लाया जा सके। विस्तार चक्र के तीन मुख्य भाग हैं। जब अवरोही पिस्टन पहली बार सिलेंडर की दीवार पर निकास बंदरगाह को उजागर करता है, तो निकास अपने दबाव (विस्तार कक्ष की सहायता के बिना) के कारण शक्तिशाली रूप से बाहर बहता है, इसलिए पाइप के पहले हिस्से की लंबाई पर व्यास/क्षेत्र 0 से 2 डिग्री के विचलन के साथ स्थिर या लगभग स्थिर होता है जो तरंग ऊर्जा को संरक्षित करता है। प्रणाली के इस खंड को "हेडर पाइप" कहा जाता है (निकास पोर्ट की लंबाई को माप उद्देश्यों के लिए हेडर पाइप का हिस्सा माना जाता है)। हेडर पाइप व्यास को स्थिर रखने से, तरंग में ऊर्जा संरक्षित रहती है क्योंकि चक्र में बाद तक विस्तार की आवश्यकता नहीं होती है। अधिकांश ब्लोडाउन प्रक्रिया के दौरान सिलेंडर से निकलने वाला प्रवाह ध्वनि या सुपरसोनिक होता है, और इसलिए कोई भी लहर उस प्रवाह के खिलाफ सिलेंडर में वापस नहीं जा सकती है। एक बार जब निकास का दबाव वायुमंडलीय स्तर के करीब गिर जाता है, तो पिस्टन स्थानांतरण बंदरगाहों को उजागर करता है। इस बिंदु पर विस्तार कक्ष से ऊर्जा का उपयोग सिलेंडर में ताजा मिश्रण के प्रवाह में सहायता के लिए किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, विस्तार कक्ष को व्यास में बढ़ाया जाता है ताकि बाहर जाने वाली ध्वनिक तरंग (दहन प्रक्रिया द्वारा बनाई गई) एक परावर्तित निर्वात (नकारात्मक दबाव) तरंग पैदा करे जो सिलेंडर में लौटती है। कक्ष के इस हिस्से को विचलन (या विसारक) खंड कहा जाता है और यह 7 से 9 डिग्री पर विचलन करता है। यह आवश्यकताओं के आधार पर एक से अधिक विचलन शंकु से बना हो सकता है। निर्वात तरंग स्थानांतरण चक्र के दौरान सिलेंडर में आती है और क्रैंककेस से सिलेंडर में ताजा मिश्रण को चूसने में मदद करती है, और/या क्रैंककेस में निकास गैसों के चूषण को रोकती है (क्रैंककेस वैक्यूम के कारण)। हालांकि, लहर निकास बंदरगाह से ताजा मिश्रण को विस्तार कक्ष के शीर्ष में भी चूस सकती है। इस प्रभाव को पोर्ट-ब्लॉकिंग वेव द्वारा कम किया जाता है। पोर्ट ब्लॉकिंग जब स्थानांतरण पूरा हो जाता है, तो पिस्टन संपीड़न स्ट्रोक पर होता है लेकिन निकास पोर्ट अभी भी खुला होता है, जो दो स्ट्रोक वाले पिस्टन पोर्ट डिजाइन के साथ एक अपरिहार्य समस्या है। खुले निकास बंदरगाह से ताजा मिश्रण को बाहर धकेलने वाले पिस्टन को रोकने में मदद करने के लिए संपीड़न आघात की शुरुआत के दौरान विस्तार कक्ष से मजबूत ध्वनिक तरंग (दहन द्वारा उत्पादित) आने का समय निर्धारित किया जाता है। पोर्ट ब्लॉकिंग वेव चैम्बर के व्यास को कम करके बनाई जाती है। इसे अभिसारी खंड (या बैफल कोन) कहा जाता है। बाहर जाने वाली ध्वनिक तरंग संकीर्ण अभिसारी खंड से टकराती है और सिलेंडर में ध्वनिक स्पंदों की एक मजबूत श्रृंखला को प्रतिबिंबित करती है। वे निकास बंदरगाह को अवरुद्ध करने के लिए समय पर पहुंचते हैं, फिर भी संपीड़न स्ट्रोक की शुरुआत के दौरान खुलते हैं और विस्तार कक्ष के शीर्ष में खींचे गए किसी भी ताजा मिश्रण को सिलेंडर में वापस धकेलते हैं। अभिसारी खंड को आवश्यकताओं के आधार पर 16 से 25 डिग्री पर अभिसारी बनाया जाता है। ध्वनिक तरंग के साथ मिलकर कक्ष में दबाव में सामान्य वृद्धि होती है जो जानबूझकर स्टिंगर नामक एक छोटी ट्यूब के साथ आउटलेट को प्रतिबंधित करने के कारण होती है, जो एक ब्लीडर के रूप में कार्य करती है, संपीड़न/पावर स्ट्रोक के दौरान कक्ष को खाली करती है ताकि इसे अगले चक्र के लिए तैयार किया जा सके। स्टिंगर की लंबाई और अंदर का व्यास हेडर पाइप के व्यास 0.59 से 0.63x पर आधारित होता है और इसकी लंबाई इसके व्यास के 12 गुना के बराबर होती है, जो प्राप्त किए जाने वाले परिणामों पर निर्भर करती है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई ट्यून किए गए निकास प्रणाली में, दबाव में कुल वृद्धि किसी भी मामले में एक मफलर द्वारा उत्पादित की तुलना में बहुत कम होती है। स्टिंगर का गलत आकार या तो खराब प्रदर्शन (बहुत बड़ा या बहुत छोटा) या अत्यधिक गर्मी (बहुत छोटा या बहुत लंबा) की ओर ले जाएगा जो इंजन को नुकसान पहुंचाएगा। जटिल कारक व्यवहार में विस्तार कक्षों का विस्तृत संचालन ऊपर वर्णित मौलिक प्रक्रिया जितना सीधा नहीं है। पाइप के पीछे की ओर यात्रा करने वाली तरंगें विपरीत दिशा में विचलन खंड का सामना करती हैं और अपनी ऊर्जा के एक हिस्से को वापस प्रतिबिंबित करती हैं। पाइप के विभिन्न हिस्सों में तापमान में भिन्नताएं ध्वनि की स्थानीय गति में प्रतिबिंब और परिवर्तन का कारण बनती हैं। कभी-कभी ये द्वितीयक तरंग प्रतिबिंब अधिक शक्ति के वांछित लक्ष्य को बाधित कर सकते हैं। यह ध्यान रखना उपयोगी है कि हालांकि तरंगें प्रत्येक चक्र में पूरे विस्तार कक्ष को पार करती हैं, लेकिन एक विशेष चक्र के दौरान सिलेंडर से निकलने वाली वास्तविक गैसें ऐसा नहीं करती हैं। गैस बहती है और रुकती है और लहर पाइप के अंत तक जारी रहती है। बंदरगाह से निकलने वाली गर्म गैसें एक "स्लग" बनाती हैं जो हेडर पाइप को भर देती हैं और उस चक्र की अवधि के लिए वहीं रहती हैं। यह हेड पाइप में एक उच्च तापमान क्षेत्र का कारण बनता है जो हमेशा सबसे हालिया और सबसे गर्म गैस से भरा होता है। क्योंकि यह क्षेत्र अधिक गर्म है, ध्वनि की गति और इस प्रकार इससे गुजरने वाली तरंगों की गति बढ़ जाती है। अगले चक्र के दौरान गैस के उस स्लग को अगले क्षेत्र पर कब्जा करने के लिए अगले स्लग द्वारा पाइप के नीचे धकेल दिया जाएगा। इस "स्लग" की मात्रा थ्रॉटल की स्थिति और इंजन की गति के अनुसार लगातार बदलती रहती है। यह केवल तरंग ऊर्जा ही है जो एक चक्र के दौरान पूरे पाइप को पार करती है। एक विशेष चक्र के दौरान पाइप से निकलने वाली वास्तविक गैस दो या तीन चक्र पहले बनाई गई थी। यही कारण है कि दो स्ट्रोक इंजनों पर निकास गैस का नमूना निकास बंदरगाह में एक विशेष वाल्व के साथ किया जाता है। स्टिंगर से बाहर निकलने वाली गैस में बहुत अधिक निवास समय होता है और अन्य चक्रों से गैस के साथ मिश्रण होता है जिससे विश्लेषण में त्रुटियां होती हैं। विस्तार कक्षों में लगभग हमेशा मोड़ और वक्र होते हैं जो इंजन बे के भीतर उनके फिट को समायोजित करने के लिए बनाए जाते हैं। मोड़ का सामना करते समय गैसें और तरंगें समान रूप से व्यवहार नहीं करती हैं। तरंगें परावर्तित और गोलाकार विकिरण द्वारा यात्रा करती हैं। मोड़ के कारण तरंगों की तीक्ष्णता में कमी आती है और इसलिए अप्रत्याशित नुकसान से बचने के लिए इसे कम से कम रखा जाना चाहिए। विस्तार कक्षों को डिजाइन करने के लिए उपयोग की जाने वाली गणनाएँ केवल प्राथमिक तरंग क्रियाओं को ध्यान में रखती हैं। यह आमतौर पर काफी करीब होता है लेकिन इन जटिल कारकों के कारण त्रुटियां हो सकती हैं। केडेनेसी प्रभाव ट्यून किए गए निकास संदर्भ दो-स्ट्रोक इंजन प्रौद्योगिकी निकास प्रणाली भी देखें।