อะไรที่ทำให้เครื่องยนต์สองจังหวะประหยัดเชื้อเพลิงน้อยกว่าสี่จังหวะ

เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าเครื่องยนต์แบบสองจังหวะนั้นประหยัดเชื้อเพลิงน้อยกว่าเครื่องยนต์แบบสี่จังหวะและตัวอย่างบางส่วนของตัวเลข BSFC ก็ปรากฏขึ้นเพื่อยืนยันสิ่งนี้เช่นกัน

แต่อะไรที่ทำให้สองจังหวะมีประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงน้อยลง

ฉันเคยเชื่อว่าเป็นเพราะความจริงที่ว่าจังหวะการบริโภคเกิดขึ้นหนึ่งครั้งต่อการปฏิวัติสองครั้งในเครื่องยนต์สี่จังหวะซึ่งตรงกันข้ามกับการปฏิวัติครั้งที่สองของเครื่องยนต์สองจังหวะ แต่ตอนนี้ฉันยังไม่แน่ใจ

บทความ Evinrude นี้แสดงให้เห็นว่าความแตกต่างของการประหยัดเชื้อเพลิงนั้นเป็นไปตามวิธีการจัดส่งเชื้อเพลิงดังนั้นความแตกต่างในการประหยัดเชื้อเพลิงนั้นเกิดจากการเปรียบเทียบแบบสองจังหวะที่ไม่เป็นธรรมกับการตีสี่ครั้งที่ใหม่กว่า

ดังนั้นปัจจัยใดที่จะอธิบายความแตกต่างในการประหยัดเชื้อเพลิงระหว่างเครื่องยนต์ทั้งสองประเภท

เพียงแค่เราอยู่ในหน้าเดียวกันกับวิธีการทำงานสองจังหวะนี่คือรูป ฉันต้องค้นหามันเพราะฉันมีภาพที่ผิดในหัวของฉัน

เมื่อดูว่าวงจรใช้งานได้จริงจังหวะพลังงานจะดับลงเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์การเผาไหม้และพลังงาน เมื่อลมเริ่มต้นความดันในกระบอกสูบสูงทำให้ก๊าซไอเสียหนีออกมาและบังคับให้วาล์วไอดีปิด เมื่อความปั่นป่วนเกิดขึ้นความดันในกระบอกสูบต่ำเนื่องจากก๊าซไอเสียที่หนีออกมาทำให้เกิดคลื่นความดันขนาดเล็กของก๊าซที่หนีออกมาซึ่งตอนนี้จะเปิดค่ากกและดึงส่วนผสมของเชื้อเพลิง / อากาศใหม่

ดูเหมือนว่าเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้เครื่องยนต์ไม่มีประสิทธิภาพ:

• กระบอกสูบไม่ได้ถูกกำจัดออกจากไอเสียโดยลูกสูบบังคับให้พวกมันหนีพวกเขาก็หนีเพราะความกดอากาศภายนอกต่ำกว่าความดันของกระบอกสูบหลังจากประกายไฟติดไฟเชื้อเพลิง สิ่งนี้จะนำไปสู่การขับไล่ก๊าซไอเสียที่ไม่สมบูรณ์ ปริมาณที่เหลือจากก๊าซที่เหลือเหล่านั้นจะช่วยป้องกันไม่ให้อากาศและเชื้อเพลิงผสมกันมากขึ้น
• เมื่อมีอาการอัพสโตรคเกิดขึ้นบางส่วนของการเดินทางอากาศ / เชื้อเพลิงผสมก็ถูกขับออกไปเช่นกัน ดังนั้นการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเมื่อมันถูกขับออกไป
  
  บางทีปัญหาเหล่านี้อาจได้รับการแก้ไขในสองสโตรกที่ใหญ่กว่า แต่ปัญหาเล็ก ๆ น้อย ๆ ก็สามารถขับเคลื่อนสิ่งต่าง ๆ เช่นใบมีดวัชพืชเครื่องเป่าหิมะเครื่องตัดหญ้า ฯลฯ เครื่องยนต์ขนาดเล็กสำหรับการใช้งานที่ จำกัด ไม่ขับรถข้ามประเทศ สำหรับชิ้นส่วนเครื่องยนต์ขนาดเล็กเหล่านี้นับและค่าใช้จ่ายมีความสำคัญมากดังนั้นพวกเขาจึงทำงานได้ดีสำหรับการใช้งานเหล่านั้น

ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพของคาร์โนต์โดยที่ประสิทธิภาพเท่ากับอุณหภูมิอากาศเข้าลบด้วยอุณหภูมิไอเสียที่หารด้วยอุณหภูมิทางเข้า นี่คืออิทธิพลโดยตรงจากอัตราส่วนการขยายตัวของก๊าซ เครื่องยนต์ดีเซลมีอัตราการขยายตัวใกล้กับ 30: 1 ในขณะที่เครื่องยนต์เบนซินแทบจะไม่สามารถเกิน 13: 1 เนื่องจากการพิจารณาของการระเบิดด้วยคะแนนเฉลี่ยออกเทนน้ำมันเชื้อเพลิง ในเครื่องยนต์สองจังหวะธรรมดาไอเสียต้องเปิดเร็วมากในจังหวะพาวเวอร์เพื่อให้ความดันของถังลดลงต่ำกว่าค่าที่เข้ามาเพื่อหลีกเลี่ยงก๊าซที่ใช้แล้วเข้าสู่พอร์ตการถ่ายโอนและผสมกับประจุใหม่ ยิ่งรอบต่อนาทีทำงานสูงเท่าไรก็ยิ่งจำเป็นต้องนำไอเสียออก (เรียกว่า "การระเบิด") โดยทั่วไปแล้ว อัตราส่วนการขยายตัวเท่ากับอัตราส่วนการขยายตัวในลูกสูบสองจังหวะเครื่องยนต์ ในเครื่องยนต์สี่จังหวะพอร์ตไอเสียจะเปิดโดยทั่วไปก่อนตำแหน่งลูกสูบศูนย์ตายล่างซึ่งให้อัตราส่วนการขยายตัวสูงสุด ในสองจังหวะไอเสียอาจเปิดได้มากถึง 90 องศาก่อนจุดศูนย์กลางตายล่างดังนั้นจึงสิ้นเปลืองพลังงานจังหวะ 50% และลดประสิทธิภาพลงอย่างมากเมื่อสิ้นเปลืองพลังงานสูงที่รอบต่อนาทีที่สูงขึ้น

ฉันต้องเห็นด้วยและไม่เห็นด้วยกับข้อความของคุณในคำถามและบทความ

การบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงที่สูงขึ้นของเครื่องยนต์สองจังหวะส่วนใหญ่เกิดจากความจริงที่ว่ามันมีจังหวะการจ่ายพลังงานต่อการปฏิวัติของเพลาข้อเหวี่ยง

อย่างไรก็ตามฉันต้องไม่เห็นด้วยกับบทความที่ระบุว่าการจัดส่งเชื้อเพลิงมีบทบาทสำคัญในการใช้เชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ 2 จังหวะ

ฉันสนับสนุนแถลงการณ์ของฉันโดยนำตัวอย่างของความแตกต่างของประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงระหว่างเครื่องยนต์ 2 จังหวะกับเครื่องยนต์คาร์ไบด์ 4 จังหวะ ไม่ได้พิจารณา EFI เมื่อทั้งคู่ทานคาร์โบไฮเดรต 4 จังหวะยังคงออกไปทำ 2 จังหวะด้วยจำนวนที่มากพอ

• เครื่องยนต์ 2 จังหวะ Yamaha 125cc ให้ 70mpg ประมาณ
• เครื่องยนต์ 4 จังหวะของฮอนด้า 125cc ให้ความเร็วประมาณ 153mpg

ตอนนี้เห็นได้ชัดว่า EFI อาจเป็นการฉีดตรงหรือการฉีดพอร์ตจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและไอเสียของเครื่องยนต์ใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นแบบ 2 จังหวะหรือ 4 จังหวะ

เทคโนโลยี E-TEC ที่แสดงในวิดีโอนั้นเป็น GDI เพียงสองจังหวะเครื่องยนต์มันจะเพิ่มประสิทธิภาพ แต่มันจะเท่ากับเครื่องยนต์ GDI 4 จังหวะที่มีความจุเท่ากันหรือไม่ ยกตัวอย่างเช่นฉันสงสัยอย่างมาก

• เครื่องยนต์ฮอนด้า 125 ซีซีเหนือรุ่น EFI ให้ประมาณ 166mpg

หมายความว่าถ้าเครื่องยนต์ซูซูกิ 2 จังหวะกับ GDI สามารถผลิต FE มากกว่าสองเท่าได้ฉันก็เห็นด้วยกับแนวคิดนี้ แต่ด้วยความรู้ของฉันเกี่ยวกับวิธีการทำงานของ GDI ฉันไม่แน่ใจ

หมายเหตุ: เครื่องยนต์มาจาก Yamaha RX135, Honda Stunner และ Honda stunner PGM-FI และเป็นตัวเลขจากโลกแห่งความจริง

อย่างมากขึ้นอยู่กับเครื่องยนต์ 2 จังหวะและ 4 จังหวะโดยเฉพาะ แต่ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ 2 จังหวะคือพวกเขาสามารถผลิตได้อย่างไม่น่าเชื่อและเรียบง่าย เครื่องยนต์ที่มีส่วนประกอบที่เคลื่อนไหว 3 ชิ้น (เพลาข้อเหวี่ยงคันแย้งและลูกสูบ) อาจไม่ได้ถูกปรับแต่งเพื่อการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิง

ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดน่าจะเป็นที่พอร์ตไอเสียเปิดอยู่ในขณะที่มีการผสมไอดีเข้าด้วยกันดังนั้นเชื้อเพลิงที่ไม่มีการเผาไหม้จำนวนมากอาจหายไปในไอเสียโดยไม่ทำหน้าที่ที่มีประโยชน์

อะตอมไอของเชื้อเพลิงต่อไปนั้นไม่น่าจะช่วยได้โดยการป้อนส่วนผสมของไอดีผ่านทางเหวี่ยงและพอร์ต

ในการทำงาน 2 จังหวะไอเสียจะถูกออกแบบมาเพื่อดึงส่วนผสมผ่านเครื่องยนต์ทั้งก๊าซไอเสียที่ถูกเผาไหม้ออกและส่วนผสมที่สดใหม่มีแนวโน้มที่ส่วนผสมอื่น ๆ จะถูกดูดเข้าไปในไอเสียก่อนที่คลื่นความดันจะดันส่วนผสมนี้กลับเข้าไปในเครื่องยนต์ . วิธีนี้ใช้งานได้ดีสำหรับการรับเชื้อเพลิงพิเศษ (และด้วยกำลังงาน) แต่ไม่ดีสำหรับการประหยัด ยิ่งไปกว่านั้นมันทำงานได้ในบางช่วงรอบต่อนาทีเท่านั้น

ปัญหาเหล่านี้สามารถแก้ไขได้ด้วยการฉีดเชื้อเพลิงโดยตรง (และมีการผลิตรถจักรยานยนต์ 2 จังหวะพร้อมเครื่องยนต์หัวฉีดโดยตรงและฟอร์ดได้ผลิต Fiestas ในปี 1990 ด้วยเครื่องยนต์ 2 จังหวะเพื่อการประเมินผล) แต่การฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงนั้นเป็นราคาที่เพิ่มและซับซ้อนสำหรับเครื่องยนต์ธรรมดา ด้วยอากาศของระบบสามารถถูกนำเข้าไปในเครื่องยนต์พร้อมกับเชื้อเพลิงเท่านั้นเมื่อพอร์ตไอเสียถูกปิด

เครื่องยนต์ 2 จังหวะมีข้อดีเหนือกว่าเครื่องยนต์ 4 จังหวะทั่วไป โดยไม่จำเป็นต้องมีวาล์วห้องเผาไหม้สามารถมีรูปร่างได้ง่ายขึ้นเพื่อให้เหมาะกับวัตถุประสงค์ของเครื่องยนต์นั้น

ดูว่าเครื่องยนต์ 4 จังหวะทำงานอย่างไร

a) Downstroke - ดูดส่วนผสมเข้าไปในเครื่องยนต์

b) Upstroke - บีบอัดก๊าซ

c) ไฟ

d) Downstroke - เครื่องยนต์ทำงาน

e) Upstroke - ก๊าซที่ใช้แล้วถูกขับออกไป

ตอนนี้ดูที่ 2stroke

ไฟไหม้

b) Downstroke Engine ทำงาน (แรงดันสูงในกระบอกสูบ) บีบอัดผสมใน crankcase

c) Upstroke - เครื่องยนต์จะต้องปล่อยก๊าซไอเสียและรับมิกซ์ใหม่เข้า - ดูดมิกซ์ใหม่เข้าไปในห้องข้อเหวี่ยง

ดังนั้นจะมีการผสมผสานของไอเสียและก๊าซที่ไม่เผาไหม้ในเครื่องยนต์สองจังหวะเสมอ นอกจากนี้ยังเคยมีเวลาเมื่อต้องการเพิ่มพลังงานการถ่ายโอนจังหวะสองผสมจาก crankcase ล่างซ้อนทับพอร์ตไอเสียที่ถูกเปิด ส่งผลให้น้ำมันเชื้อเพลิงที่ไม่เผาไหม้ถูกส่งผ่านไปยังเครื่องยนต์โดยตรง

การออกแบบที่ทันสมัยลดลง แต่ไม่สามารถลบประสิทธิภาพเหล่านี้ได้ทั้งหมดซึ่งดูเหมือนว่าจะต้องเสียภาษีมากกว่าวิธี 4 จังหวะในการหมุนเครื่องยนต์สองครั้งเพื่อให้ได้หนึ่งจังหวะการทำงาน

มันง่ายมาก ในจังหวะที่ 2 เชื้อเพลิงยังเป็นสารหล่อลื่นและสารหล่อเย็นและน้ำมันผสมกับน้ำมันเบนซินเพิ่มปริมาณพลังงานของน้ำมันเชื้อเพลิงในขณะที่ลดค่าออกเทนดังนั้นจังหวะ 2 จังหวะต้องใช้เวลาในการจุดระเบิดคงที่และส่วนผสมของเชื้อเพลิงอากาศที่เข้มข้น น้ำมันพลังงานสูงและออกเทนต่ำผสมกันอากาศเย็นทำให้พวกเขามีความไวต่อเวลาอุณหภูมิของทรงกระบอกและตัวแปรอื่น ๆ เวลาที่แน่นอนและการหล่อลื่นที่สูญเสียและระบบระบายความร้อนทั้งหมดไม่สามารถชดเชยได้ และแน่นอนว่าพวกเขามีรอยรั่วสุญญากาศขนาดใหญ่ภายในตัวซึ่งเกิดขึ้นในเวลาที่เลวร้ายที่สุดสำหรับประสิทธิภาพเชิงปริมาตรและเวลาวาล์วยังได้รับการแก้ไขในขณะที่ถึงแม้จะมีกลไกยกเครื่องยนต์

2- จังหวะกำลังแข่งขันกับเครื่องยนต์อัดแบนความเร็วต่ำสำหรับการใช้งานตามฤดูกาลจนกระทั่งความก้าวหน้าทางโลหะและการผลิตทำให้สามารถสร้างเครื่องยนต์ OHV 4 จังหวะราคาถูกพร้อมระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์และการฉีดเชื้อเพลิงดังนั้นการจุดระเบิดและการปรับเชื้อเพลิงอัตโนมัติ สำหรับการใช้งานด้านยานยนต์และตามฤดูกาลเช่นสโนว์โมบิลรถเอทีวีมอเตอร์อุปกรณ์ไฟฟ้ากลางแจ้งเช่นเครื่องตัดสายและเครื่องเป่าใบและสินค้าอุปโภคบริโภคอื่น ๆ การปรับปรุงระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์และคาร์บูเรเตอร์เฉพาะแอปพลิเคชันและความคาดหวังประสิทธิภาพระดับมืออาชีพและคะแนนราคาแทบจะทำให้การแข่งขัน 2 จังหวะในเครื่องจักรอุตสาหกรรม / เชิงพาณิชย์เช่นเครื่องมือตัดแบบพกพา เลื่อยเลื่อยเลื่อยไฟฟ้า ฯลฯ