Was sind die Probleme beim Bau von Zweitaktmotoren mit großem Hubraum?


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Ich verstehe (aus vorläufigen Untersuchungen), dass es bei einem größeren Motor mit einem höheren Hubraum praktisch nicht möglich ist, einen Zweitaktmotor zu haben.

Was sind die Auswirkungen beim Bau eines Zweitaktmotors mit höherem Hubraum?


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Die Motoren der größten Schiffe haben einen Hubraum von mehr als 2000 l und eine Leistung von 5000 kW. Natürlich pro Zylinder, und sie haben oft 14 davon. Und: Dies sind Zweitaktmotoren, die sparsamer sind als theoretische Viertaktmotoren mit derselben Leistung.
Sweber

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Zweitakte sind nicht emissionsbärenfreundlich, wenn es um Emissionen geht.
Kapitän Kenpachi

Antworten:


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Schmierung und Kühlung von Zweitaktmotoren waren schon immer die begrenzenden Faktoren. Je größer der Motor, desto größer die Probleme. Ein großer Zweitakt hat auch bei ständiger Wartung eine sehr kurze Lebensdauer.

Zweitaktmotoren verbrennen Öl in ihrem Kraftstoff und brennendes Öl verursacht Umweltverschmutzung.

Das Laden der Zylinder durch ihre Anschlussanordnungen bedeutet, dass sie nicht kraftstoffsparend sind. Wenn wieder mehr Kraftstoff ineffizient verbrannt wird, entsteht mehr Umweltverschmutzung.

Der kommunistische ostdeutsche Trabant war das letzte Fahrzeug mit Zweitaktmotor, sonst muss man eigentlich nichts sagen.

Der Zweitakt wird heute für Maschinen wie Rasenmäher und Wasserpumpen verwendet, bei denen sein einfaches Design mit geringer Größe und minimalem Wartungsaufwand dauerhaft „nützlich“ ist.


Vielen Dank. Können Sie eine Idee zum Aufladen der Zylinder geben, die Sie in Ihrer Antwort erwähnt haben?
BraveNinja

@ user3065750 ... Ich glaube, Allan spricht von einem volumetrischen Wirkungsgrad (wie gut sich ein Zylinder mit Luft / Kraftstoff-Gemisch füllt). Es ist sehr schlecht für einen Zweitaktmotor. Ein Gas-Zweitaktmotor verwendet keine Ventile (wie ein Viertaktmotor), sondern Anschlüsse an der Seite der Zylinderwand, damit das Luft / Kraftstoff-Gemisch eintreten kann, und Anschlüsse an der gegenüberliegenden Seite, um das Abgas abzulassen. Der Kolben hat eine bestimmte Form, um die Strömung durch den Zylinder zu fördern / zu lenken. IIRC sind die Auslassöffnungen im Zylinder höher als die Einlassöffnungen, so dass der Zylinder vor dem Einlass entlüftet.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

Sie können Zweitaktmotoren haben, die kein Öl verbrennen. Sie müssen nur auf andere Weise Luft in den Zylinder pumpen. Ich denke, das ist es, was nautische Motoren (die großen) tun.
FarO

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Ich bin mir nicht sicher, woher Sie die Idee haben, dass sie keine Zweitaktmotoren mit größerem Hubraum gebaut haben. Detroit Diesel baute die 71er-Serie, bei der es sich um Zweitaktmotoren mit sehr großem Hubraum handelte. Aus Wikipedia :

Die Detroit Diesel Series 71 ist eine Zweitakt-Dieselmotorserie, die sowohl in Inline- als auch in V-Konfiguration erhältlich ist. Die Inline-Modelle umfassen einen, zwei, drei, vier und sechs Zylinder und die V-Typen umfassen sechs, acht, 12, 16 und 24 Zylinder. Die beiden größten V-Einheiten verwendeten mehrere Zylinderköpfe pro Bank, um die Kopfgröße und das Gewicht in einem überschaubaren Verhältnis zu halten. Der V-16 verwendete vier Köpfe aus dem Vierzylinder-Inline-Modell und der V-24 vier Köpfe aus dem Inline-Sechszylinder Modell. Diese Funktion trug auch dazu bei, die Gesamtkosten dieser großen Motoren niedrig zu halten, indem die Gemeinsamkeit der Teile mit den kleineren Modellen beibehalten wurde.

Diese Motoren benötigten einen Kompressor (Roots-Gebläse), um zu funktionieren, da ein Saugmotor nicht genug Luft aufnehmen konnte, um richtig zu funktionieren. Aufgrund dessen stand das gesamte Kurbelgehäuse unter Druck. Einige der größeren Motoren hatten sowohl einen Lader als auch einen Turbolader in Reihe geschaltet, um die Luftmenge zu erzeugen, die zur Versorgung des Monsters erforderlich war. Sie verwendeten auch Auslassventile (entweder zwei oder vier), um den Auslass zu entlüften. Da diese Motoren mit Diesel gespeist werden und Diesel an und für sich ein Öl ist, war für diese eine ausreichende Schmiermenge vorhanden. Die Lebensdauer des Motors war gut und lebensfähig. Sie gaben den Bau 1995 zugunsten eines Viertakt-Designs auf. Ich glaube, das lag daran, dass das 4-Takt-Design effizienter war.

Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie groß der Motor war, verdrängte jeder Zylinder 71 Kubikzoll (daher der Serienname). Der 24-Zylinder-Motor verdrängte 1704 ci (27,9 l) und leistete 1800 PS. Ich habe nicht die Drehmomentnummer, aber ich nehme an, es war RIESIG.

Ich glaube, was Allan über Benzin-Zweitaktmotoren gesagt hat, ist sehr wahr, aber ich verstehe, dass größere Motoren der Zweitakt-Sorte hergestellt wurden und kommerziell rentabel waren.


Detroit baute auch einen Motor der Serie 149 (ebenfalls zwei Motoren mit einem Wurzelgebläse) in Versionen mit 8, 12 und 16 Zylindern. Die 16 hatte die Größe eines Sprinters (mehr oder weniger gab es keine Sprinter, als ich daran arbeitete). Ich glaube, dass die riesigen Schiffsmotoren von Wärtsilä auch Zweitakte sind, die Bohrung auf diesen ist wie 1 Meter und jeder Zylinder entwickelt ungefähr 7.500 PS. Ich bin mir nicht sicher über die Detroits, aber Wärtsilä stellt immer noch Schiffsmotoren her.
dlu

@dlu - Und der Wärtsilä macht alle seine HP / TQ rund 120 U / min. Sie sind großartige Tiere!
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Ich weiß, dass dieser Thread etwas alt ist, aber Detroit Diesel und GM EMD (Electro-Motive Division) haben viele 2-Takt-Dieselmotoren. Die Kurbelgehäuse!Nun, sie stehen nicht unter Druck. Die Funktionsweise unterscheidet sich von einem kleineren Zweitaktmotor. Anstatt dass die Unterseite des Kolbens eine Luftkraftstoffladung über eine Transferöffnung "drückt", haben diese Motoren eine Luftgalerie um die Zylinderlaufbuchsen. Der Zylinderblock ist so bearbeitet, dass er die Zylinderlaufbuchsen aufnehmen kann. Unmittelbar unter dem Blockdeck befindet sich Wasser und darunter eine Luftgalerie. Die Zylinder haben den herkömmlichen Ring von Öffnungen und der Kolben wirkt im herkömmlichen Sinne als Einlassventil. Druckluft wird normalerweise, aber nicht immer, von einem Roots-Gebläse geliefert. Das Ablassen erfolgt durch 2 oder 4 Ventile im Zylinderkopf, die nockenbetätigt sind. Die Kraftstoffzufuhr erfolgt über den Einheitsinjektor (ein Injektor pro Zylinder wird am Zylinder unter Druck gesetzt und nicht über eine Ferninjektorpumpe).

Detroit Diesel Größen sind pro Zylinder, dh 8V92 bedeutet V8 und 92 cu in pro Zylinder. 6-71 bedeutet Inline 6, 71 cu in pro Zylinder. Die EMDs sind ähnlich. 16V645 bedeutet V16 und 645 cu in pro Zylinder. Die EMDs sind weltweit sehr verbreitet, insbesondere bei der Stromerzeugung. Sie werden auch in Schleppern und dieselelektrischen Lokomotiven eingesetzt.

Interessanterweise haben einige EMDs einen Hybrid-Turbolader. Ein großes (ca. 6 'hohes) Radialgebläse wird von der Kurbelwelle zum Starten und Leerlauf angetrieben und dann übernimmt der Auspuff. Eine Überholkupplung ermöglicht das freie Spulen des Kompressors.

Das Problem bei allen aufgeladenen Motoren wie bei Saugmotoren ist, dass die Leistung von der Höhe abhängt. Je höher du gehst, desto weniger Kraft machst du. Turbomotoren adressieren dies, sodass die Nennleistung in allen Höhen beibehalten wird, in denen Radfahrzeuge wahrscheinlich zu sehen sind. Ich erwähne dies, weil das Gebläse bei 2-Takt-Dieselmotoren NICHT ALS SUPERCHARGER FUNKTIONIERT. Es ist eine Verdrängerluftpumpe. Detroit Diesel kategorisiert alle ihre ungeladenen 2-Takt-Dieselmotoren als N. N bedeutet natürlich. Zum Beispiel 8V92n im Gegensatz zu 8V92t. Die Ns verlieren mit zunehmender Temperatur und Höhe an Leistung, während die Ts ihre Nennleistung beibehalten, da sie sowohl einen Turbo als auch ein Gebläse haben. Turbo Detroit Diesel 2 Hübe haben sowohl das Gebläse als auch den Turbo. Ähnlich wie beim EMD Hybrid Turbo Principal, Das Roots-Gebläse wird zum Starten und Leerlauf benötigt, dann übernimmt der Turbo. Leider wird der parasitäre Pumpverlust des Gebläses (bezahlt für Kraftstoff- und Leistungsverlust) immer noch angewendet, da es keine Möglichkeit gibt, das Gebläse zu trennen. Sie haben eine Bypassklappe und dies spart 30% der Gebläselast, indem Luft umgangen wird, wenn der Turbo pumpt, aber die Gebläserotoren drehen sich noch. Das Hybrid-Design wurde für die Detroit Diesel Silver Series vorgeschlagen, wurde jedoch aufgrund der Kosten zugunsten der Bypassklappe fallen gelassen, aber wie bereits erwähnt, drehen sich die Rotoren im Gebläse immer noch. aber die Gebläserotoren drehen sich immer noch. Das Hybrid-Design wurde für die Detroit Diesel Silver Series vorgeschlagen, wurde jedoch aufgrund der Kosten zugunsten der Bypassklappe fallen gelassen, aber wie bereits erwähnt, drehen sich die Rotoren im Gebläse immer noch. aber die Gebläserotoren drehen sich immer noch. Das Hybrid-Design wurde für die Detroit Diesel Silver Series vorgeschlagen, wurde jedoch aufgrund der Kosten zugunsten der Bypassklappe fallen gelassen, aber wie bereits erwähnt, drehen sich die Rotoren im Gebläse immer noch.


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Vielleicht haben Sie bei der Frage an Zweitakt- Benzinmotoren gedacht .

Evinrude baute einen 3,6-Liter-Zweitakt-Benziner für Außenbordmotoren.

http://www.roadandtrack.com/car-culture/videos/a7300/video-insane-evinrude-johnson-two-stroke-v8-startup/

Interessanterweise befinden sich die Auspuffanlagen in dieser Ausführung im V, was erforderlich ist, da die Vergaser in das Kurbelgehäuse einlaufen müssen.

2-Takt- Kompressordiesel sind wirklich ein völlig anderer Motortyp mit unterschiedlichen Schmier- und Spülmethoden.

Um den Punkt zu verdeutlichen, dass 2-Takt-Dieselmotoren wirklich sehr groß sein können, versuchen Sie es mit einem Hubraum von über 1000 Litern: https://en.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rtsil%C3%A4-Sulzer_RTA96-C


Ich hatte vergessen, dass die Bootsmotoren ein Zweitakt-Design hatten, hätte es aber realisieren sollen. Toller Anruf!
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Suzuki baute in den 1960er und 1970er Jahren Zweitakt-Benzinmotoren, die genauso langlebig waren wie die damals angebotenen Viertakt-Motorradmotoren mit ähnlichem Hubraum. Suzuki baute ein 3-Zylinder-750-cm3-Zweitakt-Motorrad mit Wasserkühler, dessen Lebensdauer von über 100.000 Meilen ohne Umbau nicht ungewöhnlich war. Ich habe eine davon in meiner Sammlung. Diese Maschine ist jetzt über 40 Jahre alt und hat eine Länge von über 40.000 Meilen. Sie läuft immer noch einwandfrei. Der Motor wurde nie geöffnet. Ich bin dreimal mit einem Suzuki 500ccm Zweitakt-Zweizylinder-Motorrad über den Kontinent gefahren. Ich habe das gleiche Motorrad mit rund 50.000 Meilen verkauft, ohne dass jemals interne Motorarbeiten durchgeführt wurden. Ich habe es an einen Kollegen verkauft, der es zum vierten Mal über den Kontinent gebracht hat. Er rief mich an, als er seine Tour durch das Land auf diesem Suzuki beendet hatte. Sein einziger Fehler war ein gebrochenes Tachokabel. Dort habe ich die Maschine aus den Augen verloren. Diese Maschinen wurden mit der Technologie der 1950er und 1960er Jahre gebaut, von denen die letzte 1977 hier in den USA zum Verkauf angeboten wurde. Es ist wirklich nicht abzusehen, wohin diese Technologie hätte gehen können. Die EPA hat es grundsätzlich so geregelt, dass es wirtschaftlich nicht durchführbar ist, es zu verfolgen. Bei den heutigen Schmierstoffen, Metallen und Hybridmaterialien ist nicht abzusehen, wo sich Zweitakt-Benzinmotoren heute befinden würden. Die EPA hat es grundsätzlich so geregelt, dass es wirtschaftlich nicht durchführbar ist, es zu verfolgen. Bei den heutigen Schmierstoffen, Metallen und Hybridmaterialien ist nicht abzusehen, wo sich Zweitakt-Benzinmotoren heute befinden würden. Die EPA hat es grundsätzlich so geregelt, dass es wirtschaftlich nicht durchführbar ist, es zu verfolgen. Bei den heutigen Schmierstoffen, Metallen und Hybridmaterialien ist nicht abzusehen, wo sich Zweitakt-Benzinmotoren heute befinden würden.


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Obwohl dies eine großartige Information ist, bin ich mir nicht sicher, ob sie die Frage nach Problemen beim Bau von Zweitaktmotoren mit höherem Hubraum wirklich beantwortet .
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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