Qu'est-ce qui rend les moteurs à deux temps moins économes en carburant que les moteurs à quatre temps?

Il est communément admis que les moteurs à deux temps sont moins économes en carburant que les moteurs à quatre temps, et certains exemples de chiffres BSFC semblent également le confirmer.

Mais qu'est-ce qui fait que les deux temps sont moins économes en carburant?

J'avais l'habitude de croire que cela était dû au fait que la course d'admission se produit une fois par deux tours dans un moteur à quatre temps, contrairement à une fois par tour d'un moteur à deux temps, mais je n'en suis pas si sûr maintenant.

Cet article d'Evinrude suggère que la différence de consommation de carburant est due à la méthode de livraison du carburant, de sorte que les différences d'économie de carburant sont dues à une comparaison injuste des deux temps plus anciens avec les quatre temps plus récents.

Quels facteurs expliqueraient donc les différences d'économie de carburant entre les deux types de moteurs?

Juste pour que nous soyons sur la même page quant au fonctionnement de deux traits, voici une photo. J'ai dû le chercher parce que j'avais une mauvaise image dans la tête.

En regardant comment le cycle fonctionne réellement, la course de puissance s'éteint créant les produits de combustion et la puissance. Lorsque la course descendante commence, la pression dans le cylindre est élevée, ce qui permet aux gaz d'échappement de s'échapper et force la vanne à clapet d'admission fermée. Au fur et à mesure que la course ascendante se produit, la pression dans le cylindre est maintenant faible car les gaz d'échappement qui s'échappent provoquent une petite vague de pression de gaz qui ouvre maintenant la valeur de l'anche et attire un nouveau mélange carburant / air.

Il semble que certaines raisons principales expliquent l'inefficacité du moteur:

• Les cylindres ne sont pas éliminés des gaz d'échappement par le piston les forçant à sortir, ils s'échappent simplement parce que la pression de l'air extérieur est inférieure à la pression du cylindre après que l'étincelle a enflammé le carburant. Cela entraînerait une expulsion incomplète des gaz d'échappement. Le volume consommé par ces gaz restants empêche l'ingestion de plus de mélange air / carburant.
• Au fur et à mesure de la remontée, pour une partie du trajet, le mélange air / carburant est également expulsé. Gaspillant ainsi du carburant lors de son expulsion.
  
  Peut-être que ces problèmes sont résolus en deux temps plus grands, mais les petits entraînent des choses comme les désherbeurs, les souffleuses à neige, les tondeuses à gazon, etc., les petits moteurs pour des applications limitées. Ne pas conduire de cross-country. Pour ces petits moteurs, le nombre et le coût des pièces sont beaucoup plus importants, ils fonctionnent donc très bien pour ces applications.

L'efficacité de tout moteur à combustion interne est directement liée à son efficacité Carnot, où l'efficacité est égale à la température de l'air d'admission moins la température d'échappement divisée par la température d'entrée. Ceci est directement influencé par le taux d'expansion des gaz. Un moteur diesel a un taux d'expansion approchant 30: 1 alors qu'un moteur à essence peut rarement dépasser 13: 1 en raison de considérations de détonation avec des indices d'octane de carburant moyens. Dans un moteur classique à deux temps, l'échappement doit s'ouvrir très tôt dans la course de puissance pour permettre à la pression du cylindre de chuter bien en dessous de celle de la charge entrante, afin d'éviter que les gaz usés n'entrent dans les orifices de transfert et se mélangent avec la charge fraîche. Plus le régime de fonctionnement est élevé, plus le fil d'échappement nécessaire (appelé "purge") est important. Généralement, le taux d'expansion est égal au taux d'expansion des moteurs à deux temps à pistons. Dans les moteurs à quatre temps, les orifices d'échappement sont généralement ouverts juste avant la position du piston au point mort bas, ce qui donne un taux d'expansion maximal. En deux temps, l'échappement peut s'ouvrir jusqu'à 90 degrés avant le point mort bas, gaspillant ainsi 50% de la course de puissance et réduisant considérablement l'efficacité au détriment d'une puissance élevée à un régime plus élevé.

Je dois à la fois être d'accord et en désaccord avec vos déclarations dans la question et l'article.

La consommation de carburant plus élevée d'un moteur à deux temps est principalement due au fait qu'il a une course de puissance par tour du vilebrequin.

Je dois cependant être en désaccord avec l'article indiquant que la livraison de carburant joue un rôle majeur dans l'efficacité énergétique des moteurs 2 temps plus anciens.

Je soutiens mes affirmations en prenant l'exemple de la différence de rendement énergétique entre un moteur 2 temps carburé et un moteur 4 temps carburé. Même en considérant EFI lorsque les deux sont des glucides, le 4 temps exécute toujours le 2 temps de manière significative.

• Un moteur Yamaha 125cc 2 temps donne environ 70mpg
• Un moteur Honda 125cc 4 temps donne environ 153mpg

Maintenant, évidemment, l'EFI, qu'il s'agisse d'une injection directe ou d'une injection par port, améliorera l'efficacité et l'échappement de tout moteur, qu'il s'agisse d'un 2 temps ou d'un 4 temps.

La technologie E-TEC présentée dans la vidéo est un GDI sur un moteur à deux temps, elle augmentera l'efficacité, mais sera-t-elle équivalente à un moteur GDI 4 temps de la même capacité? J'en doute fortement, par exemple

• La version EFI du moteur Honda 125 cc ci-dessus donne environ 166mpg

Cela signifie que si le moteur suzuki 2 temps avec GDI peut produire plus du double du FE, je suis d'accord avec le concept, mais avec ma connaissance du fonctionnement de GDI, je n'en suis pas certain.

Remarque: Les moteurs proviennent de Yamaha RX135, Honda Stunner et Honda stunner PGM-FI et ce sont des chiffres réels.

Cela dépend beaucoup des moteurs 2 temps et 4 temps. Mais un avantage majeur d'un 2 temps est qu'ils peuvent être produits incroyablement simplement et à moindre coût. Un moteur à 3 composants mobiles (vilebrequin, bielle et piston) n'est probablement pas modifié pour la consommation de carburant.

Le plus gros problème est probablement que l'orifice d'échappement est ouvert pendant que le mélange d'admission est aspiré. Par conséquent, une quantité potentiellement importante de carburant imbrûlé disparaît directement dans l'échappement n'ayant effectué aucune fonction utile (au-delà peut-être de refroidir un peu le moteur).

Une atomisation plus poussée du carburant n'est probablement pas aidée en alimentant le mélange d'admission à travers les carters et les orifices, ce qui donne au carburant plus de chance de former de plus grosses gouttelettes.

Sur une performance 2 temps, l'échappement sera conçu pour aspirer le mélange à travers le moteur, à la fois les gaz d'échappement brûlés et le mélange frais. Probablement plus de mélange frais sera aspiré par l'échappement, avant que les ondes de pression ne repoussent ce mélange dans le moteur. . Cela fonctionne bien pour obtenir du carburant supplémentaire (et donc de la puissance), mais ce n'est pas bon pour l'économie. De plus, cela ne fonctionne qu'à certaines plages de régime.

Certains de ces problèmes peuvent être résolus avec l'injection directe de carburant (et il y a eu des motos de production à 2 temps avec des moteurs à injection directe, et Ford a produit un lot de Fiestas dans les années 1990 avec des moteurs à 2 temps à des fins d'évaluation). Mais l'injection directe de carburant est un ajout coûteux et complexe à un moteur simple. Avec un tel système, l'air peut être aspiré dans le moteur avec le carburant injecté uniquement une fois que l'orifice d'échappement est fermé.

Le moteur 2 temps a un avantage majeur sur le moteur 4 temps conventionnel. Sans avoir besoin de contenir des soupapes, la chambre de combustion peut être façonnée beaucoup plus facilement pour convenir aux objectifs de ce moteur particulier.

Jetez un œil au fonctionnement d'un moteur 4 temps.

a) Downstroke - aspire le mélange dans le moteur

b) Upstroke - comprime les gaz

c) Feu

d) Downstroke - le moteur fonctionne

e) Course ascendante - les gaz usagés sont expulsés

Regardez maintenant le 2stroke

un feu

b) Le moteur Downstroke fonctionne (haute pression dans le cylindre) Compresse le mélange dans le carter

c) Course ascendante - Le moteur doit à la fois évacuer les gaz d'échappement et introduire un nouveau mélange - aspire le nouveau mélange dans le carter

Il y aura donc toujours un mélange de gaz d'échappement et de gaz non brûlés dans un moteur à deux temps. Autrefois, pour augmenter la puissance, le transfert à deux temps du mélange du carter inférieur chevauchait l'orifice d'échappement en cours d'ouverture. Il en est résulté du carburant non brûlé passant directement dans le moteur.

La conception moderne réduit mais ne peut pas supprimer complètement ces efficacités qui semblent encore plus éprouvantes que la méthode à 4 temps consistant à tourner le moteur deux fois pour obtenir une course de travail.

C'est très simple. Dans un 2 temps, le carburant est également le lubrifiant et le liquide de refroidissement et le mélange d'huile avec de l'essence augmente le contenu énergétique du carburant tout en diminuant l'octane, de sorte que les 2 temps doivent exécuter un calage d'allumage fixe et des mélanges air-carburant super riches encore plus riches en l'huile à haute énergie et à faible indice d'octane mélangée. Le refroidissement par air les rend encore plus sensibles au calage, aux températures des cylindres et à d'autres variables, leur calage fixe et leurs systèmes de lubrification et de refroidissement à perte totale ne peuvent pas compenser. Et bien sûr, ils ont d'énormes fuites de vide intégrées qui se produisent au pire moment possible pour l'efficacité volumétrique et le calage des soupapes est également fixe tandis que même avec une came de poussoir mécanique, le calage des soupapes d'un moteur à quatre temps avance à mesure que la vitesse du moteur augmente.

Les moteurs 2 temps étaient compétitifs par rapport aux moteurs à tête plate à faible compression et à faible vitesse pour une utilisation saisonnière uniquement jusqu'à ce que les progrès métallurgiques et de fabrication permettent de construire des moteurs OHV 4 temps bon marché avec allumage électronique et injection de carburant pour que l'allumage et le réglage du carburant deviennent automatiques et optimaux pour les applications plus automobiles et saisonnières comme les motoneiges, les VTT, les moteurs hors-bord, les équipements électriques extérieurs comme les coupe-bordures et les souffleuses à feuilles et autres produits de consommation. Les améliorations du système d'allumage électronique et la carburation spécifique à l'application et les attentes de performance et de prix de qualité professionnelle maintiennent à peine la concurrence de 2 temps dans les machines industrielles / commerciales comme les outils de coupe portables. Scies à tronçonner, tronçonneuses, etc.