विस्तार कक्ष

दो स्ट्रोक इंजन पर, विस्तार कक्ष या ट्यूनेड पाइप ऐसी निकास प्रणाली है जिसका उपयोग वॉल्यूमेट्रिक दक्षता में सुधार करके इसकी शक्ति (भौतिकी) आउटपुट को बढ़ाने के लिए किया जाता है।

इतिहास
[[File:Studio scarico 2T (compato).svg|thumb|दो-स्ट्रोक इंजन के लिए विभिन्न प्रकार के निकास के मध्य प्रत्यक्ष तुलना, बाईं ओर आप इंजन एवं उसके निकास को देख सकते हैं, केंद्र में दबावों की प्रगति घटता है (वायुमंडल में प्रभावी दबाव) निकास बंदरगाह (पहचान क्षेत्र में हाइलाइट किया गया) लाल), दाईं ओर विभिन्न नालियों के पावर कर्व्स। (A) निरंतर अनुभाग के साथ पारंपरिक निर्वहन(B) डाइवर्जेंट अनुभाग के साथ डिस्चार्ज

(C) विस्तार कक्ष के साथ गुंजयमान विस्तार कक्ष, पावर ग्राफ में निकास बैक प्रेशर वाल्व के प्रभाव पर भी प्रकाश डाला गया है]]1938 में दो स्ट्रोक इंजनों में ईंधन को अर्घ्य करने के लिए, जर्मन इंजीनियर, लिम्बाच द्वारा विस्तार कक्षों का आविष्कार एवं सफलतापूर्वक निर्माण किया गया था। जर्मनी में पेट्रोल की कमी हो रही थी, जो उस चरण में कोयले एवं सीवेज परिवर्तन का उपयोग करके उत्पादित किया गया था। अप्रत्याशित बोनस यह था कि ट्यून्ड 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 पश्चात, शीत युद्ध के समय पूर्वी जर्मन वाल्टर काडेन द्वारा अवधारणा को विकसित करने से पूर्व कुछ समय हो गया। 1961 में स्वीडिश ग्रैंड प्रिक्स में एमजेड (MZ) के लिए रेसिंग करते हुए पूर्वी जर्मन मोटरसाइकिल रेसर अर्नेस्ट डेग्नर के पश्चिम में चले जाने के पश्चात वे प्रथम बार जापानी मोटरसाइकिलों पर पश्चिम में दिखाई दिए। पश्चात में उन्होंने स्वयं का ज्ञान जापान की सुज़ुकी को दे दिया।

यह कैसे कार्य करता है
सिलेंडर से निकलने वाली उच्च दबाव वाली गैस प्रारम्भ में तरंग के रूप में प्रवाहित होती है, जैसा कि तरल पदार्थों में गड़बड़ी होती है। निकास गैस पाइप में स्वयं मार्ग बनाती है जो पूर्व चक्रों से गैस द्वारा अधिकृत कर लिया गया है, उस गैस को आगे प्रवाहित करता है एवं तरंग का कारण बनता है। जब गैस का प्रवाह संवृत हो जाता है, तो तरंग निरंतर रहती है, ऊर्जा को आगामी गैस अनुप्रवाह एवं इसी प्रकार पाइप के अंत तक पहुंचाती है। यदि यह लहर क्रॉस अनुभाग (ज्यामिति) या तापमान में किसी भी परिवर्तन का सामना करती है तो यह स्वयं शक्ति के भाग के विपरीत दिशा में प्रतिबिंबित करेगी। उदाहरण के लिए, क्षेत्र में वृद्धि का सामना करने वाली कठोर ध्वनिक लहर विपरीत दिशा में शक्तिहीन ध्वनिक लहर को प्रतिबिंबित करेगी। क्षेत्र में कमी का सामना करने वाली ध्वनिक लहर विपरीत दिशा में कठोर ध्वनिक लहर को प्रतिबिंबित करेगी। मूल सिद्धांत को सिलेंडर हेड पोर्टिंग तरंग डायनेमिक्स में वर्णित किया गया है। विस्तार कक्ष इस घटना का उपयोग स्वयं व्यास (क्रॉस अनुभाग) एवं लंबाई को भिन्न-भिन्न करके चक्र में वांछित समय पर सिलेंडर पर वापस आने के लिए करता है।

विस्तार चक्र के तीन मुख्य भाग हैं।

प्रहार करना
जब अवरोही पिस्टन प्रथम सिलेंडर की दीवार पर निकास बंदरगाह को उजागर करता है, तो इसके दबाव (विस्तार कक्ष से सहायता के बिना) के कारण निकास शक्तिशाली रूप से बाहर निकलता है, इसलिए पाइप के प्रथम भाग की लंबाई पर व्यास/क्षेत्र निरंतर या निकट होता है। 0 से 2 डिग्री के विचलन के साथ स्थिर जो तरंग ऊर्जा को संरक्षित करता है। प्रणाली के इस खंड को हेडर पाइप कहा जाता है (निकास बंदरगाह की लंबाई को माप उद्देश्यों के लिए हेडर पाइप का भाग माना जाता है)। हेडर पाइप के व्यास को स्थिर रखते हुए, तरंग में ऊर्जा को संरक्षित रखा जाता है क्योंकि चक्र में पश्चात तक विस्तार की आवश्यकता नहीं होती है। अधिकांश प्रहार प्रक्रिया के समय सिलेंडर त्यागने वाला प्रवाह ध्वनि या सुपरसोनिक होता है, एवं इसलिए कोई भी तरंग उस प्रवाह के विपरीत सिलेंडर में वापस नहीं जा सकती है।

स्थानांतरण
निकास दबाव लगभग वायुमंडलीय स्तर तक गिर जाने के पश्चात, पिस्टन स्थानांतरण बंदरगाहों को खोल देता है। इस बिंदु पर विस्तार कक्ष से ऊर्जा का उपयोग सिलेंडर में स्वच्छ मिश्रण के प्रवाह में सहायता के लिए किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, विस्तार कक्ष व्यास में बढ़ जाता है, जिससे बाहर जाने वाली ध्वनिक तरंग (दहन प्रक्रिया द्वारा बनाई गई) परावर्तित शून्यक (नकारात्मक दबाव) तरंग बनाती है जो सिलेंडर पर लौटती है। सदन के इस भाग को डाइवर्जेंट (या डिफ्यूज़र) अनुभाग कहा जाता है एवं यह 7 से 9 डिग्री पर विचलन होता है। यह आवश्यकताओं के आधार पर अधिक अपसारी कोण बना सकता है। स्थानांतरण चक्र के समय शून्यक तरंग सिलेंडर में आती है एवं क्रैंककेस से सिलेंडर में स्वच्छ मिश्रण को तृषित में सहायता करती है, या क्रैंककेस में निकास गैसों की मद्यपान को बाधित करती है (क्रैंककेस शून्यक के कारण)। चूंकि, तरंग विस्तार कक्ष के शीर्षलेख में निकास बंदरगाह से स्वच्छ मिश्रण को भी विस्थापित कर सकती है। पोर्ट-ब्लॉकिंग तरंग द्वारा इस प्रभाव को अर्घ्य किया जाता है।

पोर्ट ब्लॉकिंग
जब स्थानांतरण पूर्ण हो जाता है, तो पिस्टन संपीड़न स्ट्रोक पर होता है किन्तु निकास बंदरगाह अभी भी खुला रहता है, दो स्ट्रोक पिस्टन पोर्ट चित्र के साथ अपरिहार्य समस्या है। पिस्टन को स्वच्छ मिश्रण को खुले निकास बंदरगाह से बाहर धकेलने से बाधित करने में सहायता करने के लिए विस्तार कक्ष से ठोस ध्वनिक तरंग (दहन द्वारा उत्पादित) संपीड़न स्ट्रोक की प्रारम्भ के समय आने के लिए समयबद्ध है। सदन के व्यास को अर्घ्य करके पोर्ट ब्लॉकिंग तरंग बनाई जाती है। इसे अभिसारी खंड (या बफल कोन) कहा जाता है। निवर्तमान ध्वनिक तरंग संकरे अभिसरण खंड से टकराती है एवं ध्वनिक दालों की ठोस श्रृंखला को सिलेंडर में वापस दर्शाती है। वे निकास बंदरगाह को अवरुद्ध करने के लिए समय पर पहुंचते हैं, तत्पश्चात संपीड़न स्ट्रोक के प्रारम्भ के समय खुले होते हैं एवं विस्तार कक्ष के शीर्षलेख में निकाले गए किसी भी स्वच्छ मिश्रण को सिलेंडर में वापस धकेलते हैं। आवश्यकताओं के आधार पर अभिसरण खंड को 16 से 25 डिग्री पर अभिसरण करने के लिए बनाया गया है।

ध्वनिक तरंग के साथ संयुक्त कक्ष में दबाव में सामान्य वृद्धि होती है, जो स्टिंगर नामक अल्प ट्यूब के साथ निर्गम मार्ग को विचारपूर्वक प्रतिबंधित करने के कारण होता है, जो ब्लीडर के रूप में कार्य करता है, संपीड़न स्ट्रोक के समय कक्ष को रिक्त करने के लिए इसे प्रस्तुत करने के लिए प्रसाधित करता है। आगामी चक्र। स्टिंगर की लंबाई एवं अंदर का व्यास 0.59 से 0.63x हेडर पाइप व्यास पर आधारित होता है एवं इसकी लंबाई इसके व्यास के 12 गुना के समान होती है, जो प्राप्त किए जाने वाले परिणामों पर निर्भर करता है। उपयुक्त रूप से चित्रित किए गए निकास प्रणाली में, दबाव में कुल वृद्धि किसी भी विषय में मफलर द्वारा उत्पादित की तुलना में अत्यधिक अर्घ्य होती है। स्टिंगर का त्रुटिपूर्ण आकार निकृष्ट प्रदर्शन (अत्यधिक बड़ा या अत्यधिक अल्प) या अत्यधिक ऊष्मा का कारण बनेगा जो इंजन को हानि पहुंचाएगा।

कठिन कारक
व्यवहार में विस्तार कक्षों का विस्तृत संचालन उतना साधारण नहीं है जितना कि ऊपर वर्णित मूलभूत प्रक्रिया में होता है। पाइप में समर्थन यात्रा करने वाली तरंगें विभिन्न अनुभाग का उत्क्रम में सामना करती हैं एवं स्वयं ऊर्जा के भाग को वापस दर्शाती हैं। पाइप के विभिन्न भागों में तापमान भिन्नताएं प्रतिबिंब एवं ध्वनि की स्थानीय गति में 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 यद्यपि तरंगें प्रत्येक चक्र में पूर्ण विस्तार कक्ष को ज्ञात करती हैं, किन्तु किसी विशेष चक्र के समय सिलेंडर त्यागने वाली वास्तविक गैसें नहीं होती हैं। गैस प्रवाहित होती है एवं आंतरायिक रूप से रुक जाती है एवं तरंग पाइप के अंत तक निरंतर रहती है। बंदरगाह त्यागने वाली ऊष्म गैसें काउंटर बनाती हैं जो हेडर पाइप भरती है एवं उस चक्र की अवधि के लिए वहां रहती है। यह हेड पाइप में उच्च तापमान क्षेत्र का कारण बनता है जो सदैव सबसे ऊष्म गैस से भरा होता है। क्योंकि यह क्षेत्र अधिक गर्म है, ध्वनि की गति एवं इस प्रकार इससे निकलती वाली तरंगों की गति बढ़ जाती है। आगामी चक्र के समय गैस के काउंटर को आगामी  काउंटर द्वारा आगामी जोन पर अधिकार करने के लिए पाइप से नीचे धकेल दिया जाएगा एवं इसी प्रकार थ्रॉटल की स्थिति एवं इंजन की गति के अनुसार इस काउंटर की मात्रा परिवर्तित होती रहती है। यह केवल तरंग ऊर्जा ही है जो चक्र के समय सम्पूर्ण पाइप को ज्ञात करती है। किसी विशेष चक्र के समय पाइप त्यागने वाली वास्तविक गैस दो या तीन चक्र पूर्व बनाई गई थी। यही कारण है कि दो स्ट्रोक इंजनों पर निकास गैस का प्रतिरूप निकास बंदरगाह में विशेष वाल्व के साथ किया जाता है। स्टिंगर से निकलने वाली गैस में अधिक निवासी समय होता है एवं अन्य चक्रों से गैस के साथ मिलने से विश्लेषण में त्रुटियां होती हैं।

विस्तार कक्षों में इंजन बे के अंदर स्वयं को योग्य समायोजित करने के लिए लगभग सदैव मोड़ एवं वक्र होते हैं। मुड़ने पर गैसें एवं तरंगें समान व्यवहार नहीं करती हैं। तरंगें परावर्तित एवं वृत्ताकार विकिरण द्वारा यात्रा करती हैं। मोड़ लहर रूपों के तीखेपन में हानि का कारण बनता है एवं इसलिए अप्रत्याशित हानि से बचने के लिए इसे न्यूनतम रखा जाना चाहिए।

विस्तार कक्षों को चित्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली गणना केवल प्राथमिक तरंग क्रियाओं को ध्यान में रखती है। यह सामान्यतः अत्यधिक निकट होता है किन्तु इन कठिन कारकों के कारण त्रुटियां हो सकती हैं।

यह भी देखें

 * कडेनसी प्रभाव
 * ट्यून्ड निकास