Apa yang membuat mesin dua tak lebih irit bahan bakar dibandingkan empat tak?

Sudah menjadi kepercayaan umum bahwa mesin dua tak lebih irit bahan bakar dibandingkan mesin empat tak, dan beberapa contoh angka - angka BSFC nampak mengkonfirmasi hal ini juga.

Tapi apa yang menyebabkan dua langkah menjadi kurang efisien bahan bakar?

Dulu saya percaya bahwa itu disebabkan oleh fakta bahwa intake stroke terjadi sekali per dua putaran dalam mesin empat-stroke, berbeda dengan sekali-per-revolusi dari mesin dua-stroke, tetapi saya tidak begitu yakin sekarang.

Artikel Evinrude ini menunjukkan bahwa perbedaan dalam efisiensi bahan bakar tergantung pada metode pengiriman bahan bakar, sehingga perbedaan dalam penghematan bahan bakar adalah karena perbandingan yang tidak adil antara dua langkah lama dengan empat langkah baru.

Jadi faktor apa yang akan menjelaskan perbedaan dalam penghematan bahan bakar antara dua jenis mesin?

Hanya saja kita berada di halaman yang sama tentang cara kerja dua pukulan, inilah gambarnya. Saya harus mencarinya karena saya memiliki gambar yang salah di kepala saya.

Dalam melihat bagaimana siklus itu benar-benar bekerja, pemadaman listrik berbunyi menciptakan produk dan tenaga pembakaran. Ketika downstroke dimulai, tekanan dalam silinder tinggi memungkinkan gas buang keluar dan memaksa intake reed valve ditutup. Ketika upstroke terjadi, tekanan dalam silinder sekarang rendah karena gas buang yang keluar menyebabkan gelombang tekanan kecil dari gas yang keluar yang sekarang membuka nilai buluh dan menarik campuran bahan bakar / udara baru.

Sepertinya beberapa alasan utama untuk mesin menjadi tidak efisien:

• Silinder tidak memulung gas buang oleh piston yang memaksa mereka keluar, mereka hanya melarikan diri karena tekanan udara luar lebih rendah dari tekanan silinder setelah percikan memicu bahan bakar. Ini akan menyebabkan pengusiran gas buang yang tidak lengkap. Volume yang dikonsumsi oleh gas-gas sisa mencegah lebih banyak campuran udara / bahan bakar yang tertelan.
• Ketika upstroke terjadi, untuk beberapa bagian perjalanan campuran udara / bahan bakar juga dikeluarkan. Jadi membuang-buang bahan bakar saat dikeluarkan.
  
  Mungkin masalah ini diselesaikan dalam dua pukulan yang lebih besar tetapi yang kecil mendorong hal-hal seperti pemotong rumput, blower salju, mesin pemotong rumput, dll, mesin kecil untuk aplikasi terbatas. Tidak mengemudi lintas negara. Untuk bagian-bagian mesin kecil ini, jumlah dan biaya mesin jauh lebih penting, sehingga mereka bekerja dengan sangat baik untuk aplikasi tersebut.

Efisiensi setiap mesin pembakaran internal berhubungan langsung dengan efisiensi Carnot-nya, di mana efisiensi sama dengan suhu udara masuk dikurangi suhu gas buang dibagi dengan suhu masuk. Ini secara langsung dipengaruhi oleh rasio ekspansi gas. Mesin diesel memiliki rasio ekspansi mendekati 30: 1 sedangkan mesin bensin jarang dapat melebihi 13: 1 karena pertimbangan peledakan dengan peringkat oktan bahan bakar rata-rata. Dalam mesin dua langkah konvensional, knalpot harus terbuka sangat awal pada power stroke untuk memungkinkan tekanan silinder turun jauh di bawah muatan masuk, untuk menghindari gas yang dikeluarkan memasuki port transfer dan mencampurnya dengan muatan baru. Semakin tinggi rpm operasinya, semakin besar ujung knalpot yang diperlukan (disebut "blowdown"). Umumnya, rasio ekspansi sama dengan rasio ekspansi pada mesin dua langkah piston porting. Pada mesin empat langkah, port knalpot umumnya dibuka tepat sebelum posisi piston tengah mati bawah, sehingga memberikan rasio ekspansi maksimum. Dalam dua langkah, knalpot dapat terbuka hingga 90 derajat sebelum pusat mati bawah, sehingga membuang 50% dari stroke daya dan secara drastis mengurangi efisiensi dengan mengorbankan output daya tinggi pada rpm yang lebih tinggi.

Saya harus setuju dan tidak setuju dengan pernyataan Anda dalam pertanyaan dan artikel.

Konsumsi bahan bakar yang lebih tinggi dari mesin dua langkah sebagian besar disebabkan oleh kenyataan bahwa ia memiliki tenaga stroke per revolusi crankshaft.

Namun saya harus tidak setuju dengan artikel yang menyatakan bahwa pengiriman bahan bakar memainkan peran utama dalam efisiensi bahan bakar mesin 2-Stroke yang lebih tua.

Saya mendukung pernyataan saya dengan mengambil contoh perbedaan efisiensi bahan bakar antara mesin 2 tak karburator & karbohidrat 4 tak. Bahkan tidak mempertimbangkan EFI ketika keduanya karbohidrat 4 stroke masih keluar melakukan 2 stroke dengan jumlah yang signifikan.

• Mesin 2 langkah Yamaha 125cc menghasilkan sekitar 70mpg
• Mesin honda 125cc 4 tak menghasilkan sekitar 153mpg

Sekarang jelas EFI mungkin Direct injection atau port injection akan meningkatkan efisiensi dan pembuangan mesin apa pun terlepas dari itu menjadi 2 langkah atau 4 langkah.

Teknologi E-TEC yang diperlihatkan dalam video ini seharusnya adalah GDI pada mesin dua langkah, itu akan meningkatkan efisiensi tetapi apakah itu sama dengan mesin 4 langkah GDI dengan kapasitas yang sama? Saya sangat meragukannya, misalnya

• Versi EFI dari mesin honda 125 cc di atas menghasilkan sekitar 166mpg

Berarti jika mesin 2 langkah suzuki dengan GDI dapat menghasilkan lebih dari dua kali lipat FE maka saya setuju dengan konsep tetapi dengan pengetahuan saya tentang cara kerja GDI saya tidak yakin tentang itu.

Catatan: Mesinnya berasal dari Yamaha RX135, Honda Stunner dan Honda stunner PGM-FI dan ini adalah angka-angka dunia nyata.

Sangat tergantung pada mesin 2 tak dan 4 tak. Tetapi keuntungan utama dari 2 tak adalah bahwa mereka dapat diproduksi dengan sangat sederhana dan sangat murah. Mesin dengan 3 komponen bergerak (crankshaft, con rod dan piston) mungkin tidak dimodifikasi untuk konsumsi bahan bakar.

Masalah terbesar mungkin adalah port knalpot terbuka saat campuran intake diambil. Oleh karena itu sejumlah besar bahan bakar yang tidak terbakar menghilang langsung ke bawah knalpot karena tidak melakukan fungsi yang berguna (di luar mungkin sedikit mendinginkan mesin).

Atomisasi bahan bakar lebih lanjut kemungkinan tidak membantu dengan memberi makan campuran asupan melalui crankcases dan port, memberikan bahan bakar lebih banyak kesempatan untuk membentuk tetesan yang lebih besar.

Pada kinerja 2 langkah knalpot akan dirancang untuk menarik campuran melalui mesin, baik gas buang yang terbakar keluar dan campuran segar masuk. Kemungkinan lebih banyak campuran segar akan ditarik melalui ke knalpot, sebelum gelombang tekanan mendorong campuran ini kembali ke mesin. . Ini bekerja dengan baik untuk mendapatkan bahan bakar tambahan (dan karenanya tenaga), tetapi tidak begitu baik untuk ekonomi. Lebih lanjut itu hanya bekerja pada rentang rpm tertentu.

Beberapa dari masalah ini dapat diperbaiki dengan injeksi bahan bakar langsung (dan telah ada produksi sepeda motor 2 tak dengan mesin injeksi bahan bakar langsung, dan Ford menghasilkan batch Fiestas pada 1990-an dengan mesin 2 tak untuk keperluan evaluasi). Tetapi injeksi bahan bakar langsung adalah tambahan yang mahal dan kompleks untuk mesin sederhana. Dengan sistem seperti itu, udara dapat dibawa masuk ke engine dengan bahan bakar hanya disuntikkan setelah port knalpot ditutup.

Mesin 2 tak memang memiliki keunggulan besar dibandingkan mesin 4 tak konvensional. Tanpa perlu mengandung katup, ruang bakar bisa jauh lebih mudah dibentuk agar sesuai dengan tujuan mesin tertentu.

Lihatlah bagaimana mesin 4 langkah bekerja.

a) Downstroke - menghisap campuran ke dalam mesin

b) Upstroke - kompres gas

c) Api

d) Downstroke - mesin bekerja

e) Upstroke - gas bekas dikeluarkan

Sekarang lihat 2stroke

api

b) Downstroke Engine bekerja (tekanan tinggi dalam silinder) Mengompres campuran dalam crankcase

c) Upstroke - Mesin harus membuang gas sekaligus mendapatkan campuran baru - menghisap campuran baru ke dalam bak mesin

Dengan demikian selalu akan ada campuran gas buang dan gas tidak terbakar dalam mesin dua langkah. Dulu juga ada saat ketika, untuk meningkatkan daya, transfer dua langkah campuran dari crankcase yang lebih rendah tumpang tindih port knalpot dibuka. Ini mengakibatkan bahan bakar yang tidak terbakar langsung menembus mesin.

Desain modern mengurangi tetapi tidak dapat sepenuhnya menghilangkan efisiensi ini yang tampaknya masih lebih berat daripada metode 4 langkah memutar mesin dua kali untuk mendapatkan satu langkah kerja.

Sangat sederhana. Dalam 2 langkah, bahan bakar juga merupakan pelumas dan cairan pendingin dan pencampuran minyak dengan bensin meningkatkan kandungan energi bahan bakar sekaligus mengurangi oktan sehingga 2-stroke harus menjalankan timing pengapian tetap dan campuran udara-bahan bakar super kaya yang dibuat lebih kaya oleh oli berenergi tinggi, beroktan rendah bercampur. Pendinginan udara menjadikannya lebih sensitif terhadap pengaturan waktu, temp silinder dan variabel lainnya pengaturan waktu tetap dan pelumasan kerugian total dan sistem pendingin tidak dapat mengimbangi. Dan tentu saja mereka memiliki kebocoran vakum besar dan built-in yang terjadi pada waktu terburuk untuk efisiensi volumetrik dan pengaturan waktu katup juga tetap sementara bahkan dengan cam pengangkat mekanik, pengaturan waktu katup engine empat langkah maju seiring kecepatan mesin meningkat.

2-stroke bersaing terhadap mesin flathead kompresi rendah, kecepatan rendah untuk penggunaan musiman hanya sampai kemajuan metalurgi dan manufaktur memungkinkan untuk membuat mesin OHV 4-tak murah dengan pengapian elektronik dan injeksi bahan bakar sehingga pengapian dan penyetelan bahan bakar menjadi otomatis dan optimal untuk aplikasi yang lebih otomotif dan musiman seperti mobil salju, ATV, motor tempel, peralatan listrik luar ruang seperti pemangkas tali dan blower daun dan produk konsumen lainnya. Peningkatan sistem pengapian elektronik dan karburasi khusus aplikasi-spesifik dan harapan kinerja kelas profesional dan titik harga hampir tidak membuat 2-stroke kompetitif di mesin industri / komersial seperti alat pemotong portabel. Memotong gergaji, gergaji mesin, dll.