是什么使两冲程发动机比四冲程发动机省油?


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人们普遍认为,二冲程发动机比四冲程发动机的燃油效率低,一些BSFC数字示例也证实了这一点。

但是,是什么原因导致两冲程燃油效率降低?

我曾经相信这是由于四冲程发动机的进气冲程每两转发生一次,而不是二冲程发动机的每转一次,但现在还不确定。

埃文鲁德(Evinrude)的这篇文章表明,燃油效率的差异归因于燃油的输送方式,因此燃油经济性的差异是由于较旧的二冲程与较新的四冲程进行了不公平的比较。

那么,哪些因素可以解释这两种类型发动机之间的燃油经济性差异?


两冲程柴油比四冲程柴油更有效:marineinsight.com/main-engine/…– JimmyB
2016年

Answers:


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就像我们在两个笔触的工作原理上是同一页一样,这是一张图片。我必须抬起头来,因为我脑子里的图片不对。

二冲程运动解剖

在观察循环的实际工作方式时,动力冲程会产生燃烧产物和动力。随着向下冲程开始,气缸中的压力很高,从而使废气逸出并迫使进气簧片阀关闭。随着向上冲程的发生,气缸中的压力现在很低,因为逸出的废气会引起逸出气体的小压力波,从而打开簧片值并吸入新的燃油/空气混合物。

似乎是发动机效率低下的一些关键原因:

  • 汽缸并未通过活塞将其排出而清除了排气,它们只是逸出,因为在火花点燃燃料后,外部空气压力低于汽缸压力。这将导致排气不完全排出。这些剩余气体消耗的体积可防止摄入更多的空气/燃料混合物。
  • 随着上冲程的发生,在行驶的某些部分,空气/燃料混合物也被排出。这样一来,就浪费了燃料。

    也许可以通过较大的两个冲程解决这些问题,但较小的冲程可以驱动除草机,吹雪机,割草机等之类的设备,而小型发动机则只能用于有限的应用场合。不开车越野。对于这些小型发动机,零件数量和成本更为重要,因此它们对于这些应用而言确实非常有效。

关于扫气,这应该有助于改善燃油经济性,尽管数量有限
Zaid

@Zaid是的,我要说的是,很抱歉,这很抱歉,是2冲程不足以清除废气,因为没有任何冲程可以将其排出。之所以逸出,是因为火花熄灭后,气缸内的压力高于大气压。因为没有被强制排出,所以与以4冲程的方式被强行排出的方式相比,留下的废气更多,这使2冲程的效率降低。总体效果有多少是由于清除造成的,我不知道..
cdunn

设备的资本成本自然会与运行成本保持平衡。随着燃料变得稀缺,价格将上涨并将市场推向更高效的设计,这将“允许”具有更高的资本成本。根据我的驾驶经验,汽油从每升7c /加仑升至12.50。在这种情况下,OP引用的数字令人震惊。
ChrisR

我还要补充一点,对于小型发动机,减轻重量和以高RPM运转的能力也是重要因素。与割草机相比,缺少低端扭矩对于割草机也没有太大的缺点。
TMN

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任何内燃机的效率都与其卡诺效率直接相关,其中,效率等于进气温度减去排气温度除以进气温度。这直接受到气体膨胀率的影响。柴油发动机的膨胀比接近30:1,而汽油发动机由于考虑到具有平均燃料辛烷值的爆炸而很少超过13:1。在常规的二冲程发动机中,排气必须在动力冲程的很早就打开,以使气缸压力下降到远低于进气的压力,以避免废气进入进气口并与新鲜进气混合。工作转速越高,所需的排气量就越大(称为“排污”)。通常,膨胀比等于活塞式二冲程发动机的膨胀比。在四冲程发动机中,排气口通常在下止点活塞位置之前打开,从而提供最大的膨胀比。在二冲程中,排气可能会在下止点之前打开多达90度,从而浪费了50%的动力冲程,并以降低转速时的高功率输出为代价,大大降低了效率。


恕我直言,到目前为止,对于这个问题的最佳答案,做得很好。
太阳麦克

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我必须同意和不同意您在问题和文章中的发言。

二冲程发动机的较高燃油消耗主要是由于曲轴每转具有一个动力冲程。

但是,我不得不不同意这篇文章,该文章指出,燃油输送在老式2冲程发动机的燃油效率中起着重要作用。

我以化油器2冲程和化油器4冲程发动机之间的燃油效率差异为例来支持我的发言。当两个都是碳水化合物时,甚至都没有考虑EFI,但仍然以较大的量执行第二冲程。

  • 雅马哈125cc 2冲程发动机的功率约为70mpg
  • 本田125cc四冲程发动机可输出约153mpg

现在很明显,EFI可能是直接喷射或进气道喷射都会提高任何发动机的效率和排气效率,而不管它是2冲程还是4冲程。

视频中显示的E-TEC技术仅是两冲程发动机上的GDI,它将提高效率,但是否等于相同容量的GDI 4冲程发动机?我对此表示高度怀疑

  • 上述125 cc本田引擎的EFI版本可输出约166mpg

这意味着,如果带有GDI的2冲程铃木发动机能够产生两倍于FE的燃油,那么我同意这个概念,但是根据我对GDI的工作原理的了解,我不确定。

注意:引擎来自Yamaha RX135,Honda Stunner和Honda stunner PGM-FI,这些都是真实的数字。


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“二冲程发动机的较高燃油消耗主要是由于曲轴每转具有一个动力冲程。” -这句话不支持相反的说法吗?每转更多的动力冲程=更少的动力浪费,“无用”地上下移动活塞而不传递动力。
JimmyB

MPG对于本次讨论不是一个很好的衡量标准,因为它引入了诸如齿轮之类的因素,我希望将其排除在本讨论之外。
Zaid

我还想解释一下每转的动力冲程量与燃油效率之间的关系。
我不知道我在做什么,

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@Anarach喷油的频率是我理解的两倍,但不一定是油的两倍。
我不知道我在做什么,

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@Ihavenoideawhat我正在做:我认为我们没有任何实际数据可做。在摩托车MPG中,发动机惯性将是可以忽略的因素,因此,如果您真的要进行测量,则必须在相同的RPM下运行两个类似的空载发动机,并测量其油耗。我认为阿纳拉赫(Anarach)的断言是两次冲程消耗的燃油量是原来的两倍。如果气缸尺寸和压缩比相同,则燃油/空气混合物将相同,而不是2倍。
TMN 2016年

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很大程度上取决于特定的2冲程和4冲程发动机。但是2冲程的主要优点是,它们的制造非常简单,而且价格便宜。带有3个运动部件(曲轴,连杆和活塞)的发动机可能没有进行油耗调整。

最大的问题可能是在吸入进气混合物时,排气口是打开的。因此,潜在的大量未燃烧燃料会沿排气口向下消失,而排气口并没有发挥任何作用(可能会稍微冷却发动机)。

进气混合物通过曲轴箱和进气口可能无法帮助进一步燃油雾化,从而使燃油有更多机会形成更大的油滴。

在性能2冲程中,排气将被设计为将混合物吸入发动机,既排出燃烧的废气,又吸入新鲜的混合物。在压力波将这种混合物吹回到发动机之前,可能会有更多的新鲜混合物被吸入排气。 。这对于获得额外的燃料(从而获得动力)效果很好,但对经济性却不太好。此外,它仅在某些rpm范围内起作用。

其中一些问题可以通过直接燃油喷射解决(并且已经生产了带有直接燃油喷射发动机的2冲程摩托车,福特在1990年代生产了带有2冲程发动机的Fiestas批次用于评估目的)。但是直接燃料喷射是简单发动机的昂贵且复杂的补充。通过这种系统,只有在排气口关闭后,才可以通过喷射燃油将空气吸入发动机。

2冲程发动机确实比常规4冲程发动机具有主要优势。不需要容纳气门,燃烧室可以很容易地成形以适合该特定发动机的目的。


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看一下四冲程发动机的工作原理。

a)向下冲程-将混合气吸入发动机

b)上冲程-压缩气体

c)火

d)向下冲程-发动机正常工作

e)上冲-排出用过的气体

现在看第二冲程

a)火

b)向下冲程发动机正常工作(气缸内高压)压缩曲轴箱内的混合气

c)上冲程-发动机必须既排气又吸入新混合气-将新混合气吸入曲轴箱

因此,在二冲程发动机中总是混合有排气和未燃烧的气体。为了增加动力,曾经有一段时间从下曲轴箱与排气口重叠的混合气的两冲程传输被打开。这导致未燃烧的燃油直接通过发动机。

现代设计降低了效率,但不能完全消除这些效率,这似乎比将发动机旋转两次以获得一个工作冲程的四冲程方法更加费力。


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非常简单。在2冲程中,燃料也是润滑剂和冷却剂,将汽油与汽油混合可增加燃料的能量含量,同时降低辛烷值,因此2冲程必须运行固定的点火正时,并且超浓燃料-空气混合物会使混合气变得更浓空气冷却使它们对正时,汽缸温度和其他变量更加敏感,它们的固定正时以及润滑和冷却系统的总损失无法弥补。当然,它们具有巨大的内置真空泄漏,这种泄漏会在最坏的时间发生,从而提高容积效率,并且气门正时也得到了固定,而即使使用机械提升凸轮,四冲程发动机的气门正时也会随着发动机转速的增加而提前。

二冲程与季节性使用的低压低速平头发动机相比具有竞争优势,直到冶金和制造方面的进步才有可能制造出带有电子点火和燃油喷射的廉价四冲程OHV发动机,因此点火和燃油调节成为自动且最佳的适用于更多的汽车和季节性应用,例如雪地车,全地形车,舷外发动机,户外动力设备(如修剪机和吹叶机)以及其他消费类产品。电子点火系统的改进以及专用的专用化油器和专业级的性能期望和价格点几乎无法使2冲程在便携式切割工具等工业/商业机器中具有竞争力。切割锯,链锯等

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