¿Qué hace que los motores de dos tiempos sean menos eficientes en combustible que los de cuatro tiempos?

Solo para que estemos en la misma página en cuanto a cómo funcionan dos trazos, aquí hay una foto. Tuve que buscarlo porque tenía la imagen equivocada en mi cabeza.

Al observar cómo funciona realmente el ciclo, la carrera de potencia se dispara creando los productos de combustión y la potencia. A medida que comienza la carrera descendente, la presión en el cilindro es alta, lo que permite que escapen los gases de escape y obliga a cerrar la válvula de láminas de admisión. A medida que ocurre la carrera ascendente, la presión en el cilindro ahora es baja porque los gases de escape que escapan provocan una pequeña onda de presión de gas que escapa que ahora abre el valor de lengüeta y atrae una nueva mezcla de aire y combustible.

Parece que hay algunas razones clave por las que el motor es ineficiente:

• El pistón no elimina los gases de escape de los cilindros, simplemente escapan porque la presión del aire exterior es más baja que la presión del cilindro después de que la chispa enciende el combustible. Esto conduciría a una expulsión incompleta de los gases de escape. El volumen consumido por esos gases sobrantes evita que se ingiera más mezcla aire/combustible.
• A medida que ocurre la carrera ascendente, durante una parte del recorrido, la mezcla de aire/combustible también se expulsa. Desperdiciando así combustible a medida que es expulsado.
  
  Tal vez estos problemas se resuelvan en dos tiempos más grandes, pero los pequeños impulsan cosas como cortadoras de malezas, sopladores de nieve, cortadoras de césped, etc., motores pequeños para aplicaciones limitadas. No conducir a campo traviesa. Para estos motores pequeños, la cantidad de piezas y el costo son mucho más importantes, por lo que funcionan muy bien para esas aplicaciones.

La eficiencia de cualquier motor de combustión interna está directamente relacionada con su eficiencia de Carnot, donde la eficiencia es igual a la temperatura del aire de entrada menos la temperatura de escape dividida por la temperatura de entrada. Esto está directamente influenciado por la relación de expansión de los gases. Un motor diésel tiene una relación de expansión cercana a 30:1, mientras que un motor de gasolina rara vez puede superar los 13:1 debido a consideraciones de detonación con índices de octanaje de combustible promedio. En un motor de dos tiempos convencional, el escape debe abrirse muy temprano en la carrera de potencia para permitir que la presión del cilindro caiga muy por debajo de la carga entrante, para evitar que los gases gastados ingresen a los puertos de transferencia y se mezclen con la carga nueva. Cuanto más altas sean las rpm de funcionamiento, mayor será el paso de escape necesario (llamado "purga"). En general, la relación de expansión es igual a la relación de expansión en los motores de dos tiempos con puerto de pistón. En los motores de cuatro tiempos, los puertos de escape generalmente se abren justo antes de la posición del pistón en el punto muerto inferior, lo que proporciona una relación de expansión máxima. En un motor de dos tiempos, el escape puede abrirse hasta 90 grados antes del punto muerto inferior, desperdiciando así el 50 % de la carrera de potencia y reduciendo drásticamente la eficiencia a expensas de una alta potencia de salida a mayores rpm.

Tengo que estar de acuerdo y en desacuerdo con sus declaraciones en la pregunta y el artículo.

El mayor consumo de combustible de un motor de dos tiempos se debe principalmente al hecho de que tiene una carrera de potencia por revolución del cigüeñal.

Sin embargo, no estoy de acuerdo con el artículo que indica que el suministro de combustible juega un papel importante en la eficiencia del combustible de los motores de 2 tiempos más antiguos.

Respaldo mis afirmaciones tomando el ejemplo de la diferencia de eficiencia de combustible entre un motor de 2 tiempos con carburador y uno de 4 tiempos con carburador. Ni siquiera considerando EFI cuando ambos son carbohidratos, el 4 tiempos todavía realiza el 2 tiempos en una cantidad significativa.

• Un motor Yamaha de 125 cc y 2 tiempos rinde alrededor de 70 mpg
• Un motor Honda de 125 cc y 4 tiempos rinde alrededor de 153 mpg

Ahora, obviamente, EFI puede ser inyección directa o inyección de puerto mejorará la eficiencia y el escape de cualquier motor, independientemente de que sea de 2 o 4 tiempos.

La tecnología E-TEC que se muestra en el video es simplemente un GDI en un motor de dos tiempos, aumentará la eficiencia pero ¿será igual a un motor GDI de 4 tiempos de la misma capacidad? lo dudo mucho por ejemplo

• La versión EFI del motor Honda de 125 cc anterior da alrededor de 166 mpg

Lo que significa que si el motor Suzuki de 2 tiempos con GDI puede producir más del doble de FE, entonces estoy de acuerdo con el concepto, pero con mi conocimiento de cómo funciona GDI, no estoy seguro.

Nota: Los motores son de Yamaha RX135, Honda Stunner y Honda stunner PGM-FI y estas son cifras del mundo real.

Mucho depende de los motores particulares de 2 tiempos y 4 tiempos. Pero una de las principales ventajas de los motores de 2 tiempos es que se pueden fabricar de forma increíblemente sencilla y económica. Un motor con 3 componentes móviles (cigüeñal, biela y pistón) probablemente no esté ajustado para el consumo de combustible.

El mayor problema es probablemente que el puerto de escape está abierto mientras se toma la mezcla de admisión. Por lo tanto, una cantidad potencialmente grande de combustible no quemado desaparece directamente por el escape sin haber realizado ninguna función útil (más allá de tal vez enfriar un poco el motor).

Es probable que no se ayude a una mayor atomización del combustible al alimentar la mezcla de admisión a través de los cárteres y los puertos, lo que le da al combustible más posibilidades de formar gotas más grandes.

En un rendimiento de 2 tiempos, el escape estará diseñado para extraer la mezcla a través del motor, tanto los gases de escape quemados como la mezcla nueva. Es probable que se extraiga más mezcla fresca hacia el escape, antes de que las ondas de presión empujen esta mezcla hacia el motor. . Esto funciona bien para obtener combustible adicional (y, por lo tanto, potencia), pero no es tan bueno para la economía. Además, solo funciona en ciertos rangos de rpm.

Algunos de estos problemas se pueden solucionar con la inyección directa de combustible (y se han producido motocicletas de 2 tiempos con motores de inyección directa de combustible, y Ford produjo un lote de Fiestas en la década de 1990 con motores de 2 tiempos con fines de evaluación). Pero la inyección directa de combustible es una adición costosa y compleja para un motor simple. Con un sistema de este tipo, se puede tomar aire en el motor y el combustible solo se inyecta una vez que se cierra el puerto de escape.

El motor de 2 tiempos tiene una gran ventaja sobre el motor convencional de 4 tiempos. Sin necesidad de contener válvulas, la cámara de combustión puede moldearse mucho más fácilmente para adaptarse a los propósitos de ese motor en particular.

Echa un vistazo a cómo funciona un motor de 4 tiempos.

a) Carrera descendente: aspira la mezcla hacia el motor

b) Carrera ascendente - comprime gases

c) fuego

d) Carrera descendente: el motor funciona

e) Carrera ascendente - se expulsan los gases usados

Ahora mira el 2stroke

un incendio

b) Carrera descendente El motor funciona (alta presión en el cilindro) Comprime la mezcla en el cárter

c) Carrera ascendente: el motor debe expulsar los gases y obtener una nueva mezcla: succiona la nueva mezcla en el cárter

Por lo tanto, siempre habrá una mezcla de gases de escape y gases no quemados en un motor de dos tiempos. También solía haber un momento en que, para aumentar la potencia, la transferencia de mezcla de dos tiempos desde el cárter inferior se superponía al puerto de escape que se abría. Esto dio como resultado que el combustible sin quemar pasara directamente a través del motor.

El diseño moderno reduce, pero no puede eliminar por completo, estas eficiencias que aún parecen ser más exigentes que el método de 4 tiempos de girar el motor dos veces para obtener un golpe de trabajo.

Es muy simple. En un motor de 2 tiempos, el combustible también es el lubricante y el refrigerante, y mezclar aceite con gasolina aumenta el contenido de energía del combustible al tiempo que disminuye el octanaje, por lo que los motores de 2 tiempos tienen que funcionar con un tiempo de encendido fijo y mezclas de aire y combustible súper ricas que se hacen aún más ricas por el aceite de alta energía y bajo octanaje se mezcla. El enfriamiento por aire los hace aún más sensibles a la sincronización, las temperaturas del cilindro y otras variables que su sincronización fija y los sistemas de lubricación y enfriamiento de pérdida total no pueden compensar. Y, por supuesto, tienen enormes fugas de vacío incorporadas que ocurren en el peor momento posible para la eficiencia volumétrica y la sincronización de válvulas también es fija, mientras que incluso con una leva elevadora mecánica, la sincronización de válvulas de un motor de cuatro tiempos avanza a medida que aumenta la velocidad del motor.

Los motores de 2 tiempos eran competitivos frente a los motores de cabeza plana de baja velocidad y baja compresión para uso estacional solo hasta que los avances metalúrgicos y de fabricación permitieron construir motores OHV de 4 tiempos económicos con encendido electrónico e inyección de combustible, de modo que el encendido y el ajuste del combustible se volvieron automáticos y óptimos. para las aplicaciones más automotrices y estacionales como motos de nieve, vehículos todo terreno, motores fuera de borda, equipos eléctricos para exteriores como cortadoras de hilo y sopladores de hojas y otros productos de consumo. Las mejoras en el sistema de encendido electrónico y la carburación dedicada y específica de la aplicación y las expectativas de rendimiento de grado profesional y los puntos de precio apenas mantienen a los motores de 2 tiempos competitivos en máquinas industriales/comerciales como herramientas de corte portátiles. Tronzadoras, motosierras, etc.