Was macht Zweitaktmotoren weniger sparsam als Viertaktmotoren?

Es wird allgemein angenommen, dass Zweitaktmotoren weniger kraftstoffsparend sind als Viertaktmotoren, und einige beispielhafte BSFC-Zahlen scheinen dies ebenfalls zu bestätigen.

Aber was führt dazu, dass Zweitakte weniger sparsam sind?

Früher habe ich geglaubt, es liege an der Tatsache, dass der Ansaugtakt bei einem Viertaktmotor einmal pro zwei Umdrehungen auftritt, im Gegensatz zu dem Einmal pro Umdrehung eines Zweitaktmotors, aber jetzt bin ich mir nicht so sicher.

Dieser Evinrude-Artikel schlägt vor, dass der Unterschied in der Kraftstoffeffizienz auf die Methode der Kraftstoffzufuhr zurückzuführen ist, sodass die Unterschiede in der Kraftstoffökonomie auf einen unfairen Vergleich älterer Zweitakte mit neueren Viertakten zurückzuführen sind.

Welche Faktoren würden die Unterschiede im Kraftstoffverbrauch zwischen den beiden Motortypen erklären?

Nur damit wir uns auf der gleichen Seite befinden, wie zwei Striche funktionieren, hier ist ein Bild. Ich musste nachschlagen, weil ich das falsche Bild im Kopf hatte.

Wenn man sich ansieht, wie der Zyklus tatsächlich abläuft, geht der Arbeitstakt aus und erzeugt die Verbrennungsprodukte und die Leistung. Zu Beginn des Abwärtshubs ist der Druck im Zylinder hoch, wodurch die Abgase entweichen und das Einlass-Reed-Ventil geschlossen wird. Während des Aufwärtshubs ist der Druck im Zylinder jetzt niedrig, da die austretenden Abgase eine kleine Druckwelle des austretenden Gases verursachen, die nun den Reed-Wert öffnet und neues Kraftstoff / Luft-Gemisch ansaugt.

Es scheint einige Hauptgründe für die Ineffizienz des Motors zu geben:

• Die Zylinder werden nicht durch den Kolben von Abgasen befreit, sondern entweichen einfach, weil der Außenluftdruck niedriger als der Zylinderdruck ist, nachdem der Funke den Kraftstoff entzündet hat. Dies würde zu einem unvollständigen Ausstoß der Abgase führen. Das von diesen Restgasen verbrauchte Volumen verhindert, dass mehr Luft / Kraftstoff-Gemisch aufgenommen wird.
• Während des Aufwärtshubs wird für einen Teil der Fahrt auch das Luft / Kraftstoff-Gemisch ausgestoßen. So verschwenden Kraftstoff, wie es ausgestoßen wird.
  
  Vielleicht werden diese Probleme in zwei größeren Hüben gelöst, aber die kleinen fahren Dinge wie Unkrautschneider, Schneefräsen, Rasenmäher usw., kleine Motoren für begrenzte Anwendungen. Fahren Sie nicht im Gelände. Bei diesen kleinen Motoren sind die Anzahl und die Kosten der Teile viel wichtiger, sodass sie für diese Anwendungen sehr gut geeignet sind.

Der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors steht in direktem Zusammenhang mit seinem Carnot-Wirkungsgrad, bei dem der Wirkungsgrad der Einlasslufttemperatur minus der Abgastemperatur geteilt durch die Einlasstemperatur entspricht. Dies wird direkt durch das Expansionsverhältnis der Gase beeinflusst. Ein Dieselmotor hat ein Expansionsverhältnis von nahezu 30: 1, während ein Benzinmotor aufgrund von Überlegungen zur Detonation mit durchschnittlichen Kraftstoffoktanzahl selten 13: 1 überschreiten kann. Bei einem herkömmlichen Zweitaktmotor muss sich der Auslass sehr früh im Arbeitstakt öffnen, damit der Zylinderdruck deutlich unter den Wert der ankommenden Ladung fällt, um zu vermeiden, dass verbrauchte Gase in die Überströmöffnungen gelangen und sich mit der frischen Ladung vermischen. Je höher die Betriebsdrehzahl ist, desto größer ist die erforderliche Abgasleitung ("Blowdown" genannt). Allgemein, Das Expansionsverhältnis entspricht dem Expansionsverhältnis bei Zweitaktmotoren mit Kolbenöffnung. Bei Viertaktmotoren werden die Auslassöffnungen im Allgemeinen kurz vor der unteren Totpunktkolbenposition geöffnet, wodurch sich ein maximales Expansionsverhältnis ergibt. Bei einem Zweitakt kann sich der Auspuff bis zu 90 Grad vor dem unteren Totpunkt öffnen, wodurch 50% des Arbeitstakts verschwendet werden und der Wirkungsgrad auf Kosten einer hohen Ausgangsleistung bei höheren Drehzahlen drastisch verringert wird.

Ich muss Ihren Aussagen in der Frage und im Artikel zustimmen oder nicht zustimmen.

Der höhere Kraftstoffverbrauch eines Zweitaktmotors beruht hauptsächlich auf der Tatsache, dass er einen Arbeitstakt pro Umdrehung der Kurbelwelle aufweist.

Ich muss jedoch dem Artikel widersprechen, der besagt, dass die Kraftstoffförderung eine wichtige Rolle für die Kraftstoffeffizienz älterer Zweitaktmotoren spielt.

Ich unterstütze meine Aussagen am Beispiel des Kraftstoffverbrauchsunterschieds zwischen einem 2-Takt- und einem 4-Takt-Vergaser. Auch wenn EFI nicht in Betracht gezogen wird, wenn beide Kohlenhydrate sind, führt der 4-Takt immer noch den 2-Takt um einen signifikanten Betrag aus.

• Ein Yamaha 125ccm 2-Takt Motor liefert ca. 70mpg
• Ein Honda 125ccm 4-Takt Motor liefert ca. 153mpg

Nun kann es sich offensichtlich um eine Direkteinspritzung oder eine Kanaleinspritzung handeln, die den Wirkungsgrad und das Abgas eines Motors verbessern, unabhängig davon, ob es sich um einen 2-Takt- oder einen 4-Takt-Motor handelt.

Die im Video gezeigte E-TEC-Technologie ist eigentlich ein GDI für einen Zweitaktmotor. Sie erhöht den Wirkungsgrad, entspricht sie jedoch einem GDI-Viertaktmotor mit der gleichen Leistung? Ich bezweifle es zum Beispiel sehr

• Die EFI-Version des oben genannten 125-cm³-Honda-Motors liefert ungefähr 166 mpg

Das heißt, wenn der 2-Takt-Suzuki-Motor mit GDI mehr als das Doppelte der FE produzieren kann, bin ich mit dem Konzept einverstanden, aber mit meinem Wissen darüber, wie GDI funktioniert, bin ich mir nicht sicher.

Hinweis: Die Motoren stammen von Yamaha RX135, Honda Stunner und Honda Stunner PGM-FI und sind echte Weltzahlen.

Sehr viel hängt von den jeweiligen 2-Takt- und 4-Takt-Motoren ab. Ein großer Vorteil eines 2-Takt-Modells ist jedoch, dass sie unglaublich einfach und so billig hergestellt werden können. Ein Motor mit 3 sich bewegenden Komponenten (Kurbelwelle, Pleuel und Kolben) ist wahrscheinlich nicht verbrauchsoptimiert.

Das größte Problem ist wahrscheinlich, dass die Auslassöffnung geöffnet ist, während das Ansauggemisch angesaugt wird. Daher verschwindet eine möglicherweise große Menge unverbrannten Kraftstoffs direkt im Abgas, ohne dass eine nützliche Funktion ausgeführt wird (abgesehen davon, dass der Motor möglicherweise ein wenig gekühlt wird).

Eine weitere Zerstäubung des Kraftstoffs wird wahrscheinlich nicht dadurch unterstützt, dass das Einlassgemisch durch die Kurbelgehäuse und Öffnungen geleitet wird, sodass der Kraftstoff mehr Chancen hat, größere Tröpfchen zu bilden.

Bei einem Leistungstakt von 2 wird das Abgas so ausgelegt, dass sowohl verbranntes Abgas als auch frisches Gemisch durch den Motor gesaugt werden. Wahrscheinlich wird mehr frisches Gemisch zum Abgas gesaugt, bevor Druckwellen dieses Gemisch wieder in den Motor drücken . Dies funktioniert gut, um zusätzlichen Kraftstoff (und damit Strom) zu erhalten, ist aber für die Wirtschaftlichkeit nicht so gut. Außerdem funktioniert es nur in bestimmten Drehzahlbereichen.

Einige dieser Probleme können mit der Direkteinspritzung behoben werden (und es wurden Zweitaktmotorräder mit Direkteinspritzungsmotoren hergestellt, und Ford produzierte in den 1990er Jahren eine Reihe von Fiestas mit Zweitaktmotoren zu Evaluierungszwecken). Die direkte Kraftstoffeinspritzung ist jedoch eine teure und komplexe Ergänzung zu einem einfachen Motor. Mit einem solchen System kann Luft in den Motor eingesaugt werden, wobei der Kraftstoff erst eingespritzt wird, wenn die Auslassöffnung geschlossen ist.

Der 2-Takt-Motor hat einen großen Vorteil gegenüber dem herkömmlichen 4-Takt-Motor. Ohne dass Ventile enthalten sein müssen, kann die Brennkammer viel einfacher geformt werden, um den Zwecken dieses bestimmten Motors zu entsprechen.

Schauen Sie sich an, wie ein 4-Takt-Motor funktioniert.

a) Abwärtshub - saugt die Mischung in den Motor

b) Aufwärtshub - komprimiert Gase

c) Feuer

d) Abwärtshub - Motor funktioniert

e) Aufwärtshub - gebrauchte Gase werden ausgestoßen

Schauen Sie sich nun den 2-Takt an

ein Feuer

b) Downhub-Motor arbeitet (hoher Druck im Zylinder) Komprimiert das Gemisch im Kurbelgehäuse

c) Aufwärtshub - Motor muss beide Abgase ablassen und neues Gemisch einlassen - neues Gemisch in das Kurbelgehäuse saugen

In einem Zweitaktmotor wird es daher immer eine Mischung aus Abgasen und unverbrannten Gasen geben. Es gab auch eine Zeit, in der, um die Leistung zu erhöhen, die Zweitaktübertragung des Gemisches vom unteren Kurbelgehäuse die geöffnete Auslassöffnung überlappte. Dies führte dazu, dass unverbrannter Kraftstoff direkt durch den Motor lief.

Modernes Design reduziert diese Wirkungsgrade, die immer noch anstrengender zu sein scheinen als die 4-Takt-Methode, bei der der Motor zweimal gedreht wird, um einen Arbeitstakt zu erzielen, kann sie jedoch nicht vollständig beseitigen.

Es ist sehr einfach. Bei einem Zweitaktantrieb ist der Kraftstoff auch Schmiermittel und Kühlmittel, und das Mischen von Öl mit Benzin erhöht den Energiegehalt des Kraftstoffs, während die Oktanzahl verringert wird, so dass bei Zweitakten ein fester Zündzeitpunkt und superreiche Kraftstoff-Luft-Gemische erreicht werden müssen, die durch noch fetter gemacht werden Das energiereiche Öl mit niedriger Oktanzahl wird zugemischt. Durch die Luftkühlung sind sie noch empfindlicher gegenüber Timing, Zylindertemperaturen und anderen Variablen. Ihre festen Timings sowie die Totalverlust-Schmier- und Kühlsysteme können dies nicht ausgleichen. Und natürlich haben sie große, eingebaute Unterdrucklecks, die zum ungünstigsten Zeitpunkt für den volumetrischen Wirkungsgrad auftreten, und die Ventilsteuerung ist ebenfalls festgelegt, während sich die Ventilsteuerung eines Viertaktmotors mit zunehmender Motordrehzahl sogar mit einer mechanischen Hubnocke verschiebt.

2-Takt-Motoren waren nur für den saisonalen Einsatz mit niedriger Verdichtung und niedriger Drehzahl konkurrenzfähig, bis durch Fortschritte in der Metallurgie und bei der Herstellung billige 4-Takt-OHV-Motoren mit elektronischer Zündung und Kraftstoffeinspritzung gebaut werden konnten, sodass die Zündung und die Kraftstoffeinstellung automatisch und optimal wurden für die mehr automobilen und saisonalen Anwendungen wie Schneemobile, Geländefahrzeuge, Außenbordmotoren, Outdoor-Power-Geräte wie Rasentrimmer und Laubbläser und andere Verbraucherprodukte. Verbesserungen des elektronischen Zündsystems und spezielle, anwendungsspezifische Vergasungs- und Leistungserwartungen sowie Preisvorteile halten 2-Takt-Motoren in Industrie- / Gewerbemaschinen wie tragbaren Schneidwerkzeugen kaum wettbewerbsfähig. Trennsägen, Kettensägen usw.