Что делает двухтактные двигатели менее экономичными, чем четырехтактные?

Чтобы понять, как работают два удара, вот картинка. Пришлось искать, потому что у меня в голове была неправильная картинка.

Глядя на то, как на самом деле работает цикл, рабочий ход уходит, создавая продукты сгорания и мощность. Когда начинается ход поршня вниз, давление в цилиндре становится высоким, позволяя выхлопным газам выходить и закрывая впускной пластинчатый клапан. Когда происходит ход вверх, давление в цилиндре теперь низкое, потому что выходящие выхлопные газы вызывают небольшую волну давления выходящего газа, которая теперь открывает значение язычка и втягивает новую топливно-воздушную смесь.

Похоже, некоторые ключевые причины неэффективности двигателя:

• Цилиндры не очищаются от выхлопных газов поршнем, вытесняющим их, они просто выходят, потому что внешнее давление воздуха ниже, чем давление в цилиндре после того, как искра воспламеняет топливо. Это приведет к неполному вытеснению выхлопных газов. Объем, потребляемый этими остаточными газами, предотвращает попадание большего количества воздушно-топливной смеси.
• Когда происходит ход поршня вверх, на некоторой части пути топливовоздушная смесь также выбрасывается. Таким образом, тратится топливо по мере его выброса.
  
  Возможно, эти проблемы решаются двумя большими тактами, но маленькие двигатели приводят в движение такие вещи, как косилки для сорняков, снегоуборщики, газонокосилки и т. д., маленькие двигатели для ограниченного применения. Не езда по пересеченной местности. Для этих небольших двигателей количество деталей и стоимость гораздо важнее, поэтому они очень хорошо подходят для этих приложений.

Эффективность любого двигателя внутреннего сгорания напрямую связана с его эффективностью Карно, где эффективность равна температуре воздуха на входе минус температура выхлопных газов, деленная на температуру на входе. Это напрямую зависит от степени расширения газов. Дизельный двигатель имеет степень расширения, приближающуюся к 30:1, тогда как бензиновый двигатель редко может превышать 13:1 из-за соображений детонации при среднем октановом числе топлива. В обычном двухтактном двигателе выхлоп должен открываться очень рано в такте рабочего хода, чтобы давление в цилиндре могло упасть значительно ниже давления входящего заряда, чтобы избежать попадания отработавших газов в перепускные отверстия и смешивания со свежим зарядом. Чем выше рабочие обороты, тем больше необходимое опережение выхлопа (так называемая «продувка»). В общем, степень расширения равна степени расширения в двухтактных двигателях с поршневыми портами. В четырехтактных двигателях выпускные отверстия обычно открываются непосредственно перед положением поршня в нижней мертвой точке, что обеспечивает максимальную степень расширения. В двухтактном выпуске выхлоп может открываться на 90 градусов перед нижней мертвой точкой, что приводит к потере 50% рабочего хода и резкому снижению эффективности за счет высокой выходной мощности при более высоких оборотах.

Я должен как согласиться, так и не согласиться с вашими утверждениями в вопросе и статье.

Более высокий расход топлива двухтактного двигателя в основном связан с тем, что рабочий ход приходится на один оборот коленчатого вала.

Однако я должен не согласиться со статьей, в которой говорится, что подача топлива играет важную роль в топливной экономичности старых двухтактных двигателей.

Я подтверждаю свои утверждения, взяв пример разницы в эффективности использования топлива между карбюраторным 2-тактным и карбюраторным 4-тактным двигателями. Даже не учитывая EFI, когда оба являются карбюраторными, 4-тактный все еще выполняет 2-тактный в значительной степени.

• Двухтактный двигатель Yamaha объемом 125 куб. См расходует около 70 миль на галлон.
• 4-тактный двигатель Honda объемом 125 куб. См расходует около 153 миль на галлон.

Теперь очевидно, что EFI, будь то прямой впрыск или впрыск через порт, улучшит эффективность и выхлоп любого двигателя, независимо от того, является ли он двухтактным или четырехтактным.

Технология E-TEC, показанная в видео, представляет собой всего лишь GDI на двухтактном двигателе, она повысит эффективность, но будет ли она равна 4-тактному двигателю GDI той же мощности? сильно сомневаюсь, например

• Версия EFI вышеуказанного двигателя Honda объемом 125 куб. См расходует около 166 миль на галлон.

Это означает, что если двухтактный двигатель Suzuki с GDI может производить более чем в два раза больше FE, то я согласен с концепцией, но с моим знанием того, как работает GDI, я не уверен в этом.

Примечание. Двигатели от Yamaha RX135, Honda Stunner и Honda Stunner PGM-FI, и это реальные цифры.

Очень многое зависит от конкретных двухтактных и четырехтактных двигателей. Но главное преимущество двухтактных двигателей в том, что их можно производить невероятно просто и дешево. Двигатель с 3 движущимися компонентами (коленчатый вал, шатун и поршень), вероятно, не настроен на расход топлива.

Самая большая проблема, вероятно, заключается в том, что выпускное отверстие открыто, когда всасывается смесь. Следовательно, потенциально большое количество несгоревшего топлива исчезает прямо в выхлопе, не выполняя никакой полезной функции (кроме, возможно, небольшого охлаждения двигателя).

Дальнейшему распылению топлива, вероятно, не способствует подача всасываемой смеси через картеры и порты, что дает топливу больше шансов сформировать более крупные капли.

На двухтактном двигателе выхлоп будет рассчитан на всасывание смеси через двигатель, как сгоревших выхлопных газов, так и свежей смеси. Скорее всего, больше свежей смеси будет втягиваться в выхлоп, прежде чем волны давления вытолкнут эту смесь обратно в двигатель. . Это хорошо работает для получения дополнительного топлива (и, следовательно, мощности), но не так хорошо для экономии. Кроме того, он работает только в определенных диапазонах оборотов.

Некоторые из этих проблем могут быть решены с помощью прямого впрыска топлива (и были произведены двухтактные мотоциклы с двигателями с непосредственным впрыском топлива, и Ford выпустил партию Fiesta в 1990-х годах с двухтактными двигателями для оценки). Но непосредственный впрыск топлива — дорогое и сложное дополнение к простому двигателю. С такой системой воздух может поступать в двигатель, а топливо впрыскивается только после закрытия выпускного отверстия.

Двухтактный двигатель имеет большое преимущество перед обычным четырехтактным двигателем. Без необходимости наличия клапанов камера сгорания может быть гораздо проще сформирована в соответствии с целями этого конкретного двигателя.

Посмотрите, как работает четырехтактный двигатель.

а) Ход поршня вниз – смесь всасывается в двигатель

б) Ход вверх - сжимает газы

в) Огонь

г) Ход вниз - двигатель работает

e) Ход вверх – отработавшие газы выбрасываются

Теперь посмотрим на 2-тактный

огонь

б) Нижний ход Двигатель работает (высокое давление в цилиндре) Сжимает смесь в картере

c) Ход поршня вверх — двигатель должен выпустить выхлопные газы и получить новую смесь — всасывает новую смесь в картер.

Таким образом, в двухтактном двигателе всегда будет смесь выхлопных и несгоревших газов. Также было время, когда для увеличения мощности двухтактная передача смеси из нижнего картера перекрывала открывающееся выпускное отверстие. Это привело к тому, что несгоревшее топливо попало прямо в двигатель.

Современный дизайн снижает, но не может полностью устранить эту эффективность, которая, по-видимому, по-прежнему требует больших затрат, чем четырехтактный метод, когда двигатель дважды поворачивается для получения одного рабочего хода.

Это очень просто. В двухтактном двигателе топливо также является смазкой и охлаждающей жидкостью, а смешивание масла с бензином увеличивает содержание энергии в топливе при одновременном снижении октанового числа, поэтому двухтактные двигатели должны работать с фиксированным опережением зажигания, а сверхбогатые топливно-воздушные смеси становятся еще богаче за счет примешано высокоэнергетическое низкооктановое масло. Воздушное охлаждение делает их еще более чувствительными к времени, температуре цилиндров и другим переменным, которые их системы смазки и охлаждения с фиксированным временем и полными потерями не могут компенсировать. И, конечно же, они имеют огромные встроенные утечки вакуума, которые возникают в самый неподходящий момент для объемной эффективности, и фазы газораспределения также фиксированы, в то время как даже с механическим подъемным кулачком фазы газораспределения четырехтактного двигателя увеличиваются по мере увеличения скорости двигателя.

2-тактные двигатели были конкурентоспособны по сравнению с низкоскоростными двигателями с плоской головкой с низкой степенью сжатия для сезонного использования только до тех пор, пока металлургические и производственные достижения не позволили построить дешевые 4-тактные двигатели с верхним расположением клапанов с электронным зажиганием и впрыском топлива, поэтому зажигание и настройка топлива стали автоматическими и оптимальными. для более автомобильных и сезонных применений, таких как снегоходы, квадроциклы, подвесные моторы, внешнее силовое оборудование, такое как триммеры и воздуходувки для листьев, и другие потребительские товары. Усовершенствованная электронная система зажигания и специальный карбюратор для конкретных приложений, а также ожидаемые характеристики и цены профессионального уровня едва ли удерживают двухтактные двигатели конкурентоспособными в промышленных / коммерческих машинах, таких как портативные режущие инструменты. Отрезные пилы, бензопилы и т.д.