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Qu'est-ce qui rend les moteurs à deux temps moins économes en carburant que les moteurs à quatre temps ?
Question
Il est communément admis que les moteurs à deux temps sont moins économes en carburant que les moteurs à quatre temps, et certains exemple, les chiffres BSFC semblent le confirmer également.
Mais qu'est-ce qui fait que les moteurs à deux temps sont moins économes en carburant ?
Je croyais que cela est dû au fait que la course d'admission se produit une fois tous les deux tours dans un moteur à quatre temps, contrairement à la course d'admission d'un moteur à deux temps, mais je ne suis pas si sûr maintenant.
Cet Evinrude article suggère que la différence d'efficacité énergétique est due à la méthode d'alimentation en carburant, de sorte que les différences d'économie de carburant sont dues à une comparaison injuste des anciens deux-temps avec les nouveaux quatre-temps.
Alors quels facteurs expliqueraient les différences d'économie de carburant entre les deux types de moteurs ?
Réponse acceptée
Pour que nous soyons sur la même longueur d'onde quant au fonctionnement des deux traits, voici une photo. J'ai dû chercher car j'avais la mauvaise image en tête.
En examinant le fonctionnement réel du cycle, la course de puissance se déclenche en 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 de forcer la soupape à clapets 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 s'échappe qui ouvre maintenant la valeur Reed et aspire un nouveau mélange carburant / air.
Il semble que certaines raisons principales expliquent l'inefficacité du moteur :
- Les cylindres ne sont pas nettoyés des gaz d'échappement par le piston qui les chasse, ils s'échappent simplement parce que l'air extérieur la pression est inférieure à la pression du cylindre après que l'étincelle enflamme le carburant. Cela conduirait à une expulsion incomplète des gaz d'échappement. Le volume consommé par ces gaz restants empêche l'ingestion d'une plus grande quantité de mélange air/carburant.
- Au fur et à mesure de la montée, le mélange air/carburant est également expulsé pendant une partie du trajet. Ainsi gaspillant du carburant lorsqu'il est expulsé.
Peut-être que ces problèmes sont résolus en deux temps plus gros, mais les petits entraînent des choses comme des désherbeurs, des souffleuses à neige, des tondeuses à gazon, etc., de petits moteurs pour des applications limitées. Ne pas conduire en 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.
Réponse populaire
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'admission. Ceci est directement influencé par le taux d'expansion des gaz. Un moteur diesel a un taux d'expansion proche de 30:1 alors qu'un moteur à essence peut rarement dépasser 13:1 en raison de considérations de détonation avec des indices d'octane moyens du carburant. Dans un moteur à deux temps classique, l'échappement doit s'ouvrir très tôt dans la course motrice pour permettre à la pression cylindre de descendre bien en dessous de celle de la charge entrante, afin d'éviter que les gaz usés pénètrent dans les orifices de transfert et se mélangent avec la charge fraîche. Plus le régime de fonctionnement est élevé, plus le conduit d'échappement nécessaire (appelé « purge ») est important. Généralement, le taux de détente est égal au taux de détente dans les moteurs à deux temps à pistons. Dans les moteurs à quatre temps, les orifices d'échappement sont généralement ouverts juste avant la position du point mort bas du piston, donnant ainsi un taux de dilatation maximal. Dans un moteur à deux temps, l'échappement peut s'ouvrir jusqu'à 90 degrés avant le point mort bas, gaspillant ainsi 50% de la course motrice et réduisant considérablement l'efficacité au détriment d'une puissance élevée à un régime plus élevé.
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Je suis à la fois 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 motrice par tour du vilebrequin.
Je ne suis cependant pas d'accord avec l'article affirmant que l'alimentation en carburant joue un rôle majeur dans l'efficacité énergétique des anciens moteurs à 2 temps.
Je soutiens mes déclarations en en prenant l'exemple de la différence de consommation de carburant entre un 2 temps carburé & un moteur carb 4 temps. Sans même tenir compte de l'EFI lorsque les deux sont des glucides, le 4 temps surpasse toujours le 2 temps de manière significative.
- Un moteur Yamaha 125cc 2 temps donne environ 70 mpg
- Une honda 125cc 4 temps le moteur donne environ 153 mpg
Maintenant, il est évident que l'EFI, que ce soit l'injection directe ou l'injection d'orifice, 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 montrée dans la vidéo est à peu près un GDI sur un moteur deux temps, elle augmentera l'efficacité mais sera-t-elle égale à un moteur GDI 4 temps de même cylindrée ? J'en doute fortement, par exemple
- La version EFI du moteur Honda 125 cc ci-dessus donne environ 166 mpg
Ce qui signifie si le moteur suzuki 2 temps avec GDI peut produire plus du double du FE alors je suis d'accord avec le concept mais avec ma connaissance du fonctionnement de GDI je n'en suis pas certain.
Remarque : Les moteurs sont de Yamaha RX135 , Honda Stunner et L' étourdissant Honda PGM-FI et ce sont des chiffres du monde réel.
Cela dépend beaucoup des moteurs 2 temps et 4 temps particuliers. Mais un avantage majeur d'un 2 temps est qu'il peut être produit de manière incroyablement simple et à moindre coût. Un moteur avec 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 non brûlé disparaît directement dans l'échappement n'ayant rempli aucune fonction utile (au-delà peut-être de refroidir un peu le moteur).
La poursuite de l'atomisation du carburant n'est probablement pas facilitée par l'alimentation du mélange d'admission à travers les carters et orifices, donnant au carburant plus de chances de former de plus grosses gouttelettes.
Sur un 2 temps de performance, l'échappement sera conçu pour aspirer le mélange à travers le moteur, à la fois les gaz d'échappement brûlés et le mélange frais à l'intérieur. Mélange probablement plus frais sera aspiré jusqu'à 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 n'est pas si bon pour l'économie. De plus, il 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 2 temps de production avec des moteurs à injection directe de carburant, et Ford a produit un lot de Fiesta en les années 90 avec des moteurs 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 et le carburant n'est injecté qu'une fois l'orifice d'échappement fermé.
Le moteur 2 temps présente un avantage majeur par rapport au moteur 4 temps conventionnel. Sans avoir besoin de contenir des soupapes, la chambre de combustion peut être beaucoup plus facilement façonnée pour s'adapter aux besoins de ce moteur particulier.
Regardez comment fonctionne un moteur 4 temps.
a) Course descendante - aspire le mélange dans le moteur
b) Course ascendante - comprime les gaz
c) Incendie
d) Course descendante - le moteur fonctionne
e) Course ascendante - les gaz utilisés sont expulsés
Regardez maintenant le 2 temps
a) Incendie
b) Course descendante Le moteur fonctionne (haute pression dans le cylindre) Mélange le mélange dans le carter
c) Course ascendante - Le moteur doit à la fois évacuer les gaz et obtenir un nouveau mélange - aspire nouveau mélange dans le carter
Il y aura donc toujours un mélange de gaz d'échappement et d'imbrûlés dans un moteur à deux temps. Il fut également un temps où, pour augmenter la puissance, le transfert de mélange à deux temps du carter inférieur chevauchait l'orifice d'échappement en cours d'ouverture. Cela a entraîné le passage direct du carburant non brûlé dans le moteur.
La conception moderne réduit mais ne peut pas supprimer entièrement ces efficacités qui semblent toujours plus exigeantes que la méthode à 4 temps consistant à faire tourner le moteur deux fois pour obtenir un coup 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 la teneur en énergie du carburant tout en diminuant l'octane, de sorte que les 2 temps doivent exécuter un calage d'allumage fixe et des mélanges carburant-air super riches encore plus riches en l'huile à haute énergie et à faible indice d'octane est mélangée. Le refroidissement par air les rend encore plus sensibles à la synchronisation, aux températures des cylindres et à d'autres variables que leurs systèmes de lubrification et de refroidissement à synchronisation fixe et 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 levage mécanique, le calage des soupapes d'un moteur à quatre temps avance à mesure que la vitesse du moteur augmente. Pour une quantité donnée de jeu de soupape, plus le moteur tourne vite, plus ce jeu est pris rapidement et plus les événements de soupape se produisent tôt.
Les moteurs à 2 temps étaient compétitifs par rapport aux moteurs à tête plate à faible compression et à basse vitesse pour une utilisation saisonnière uniquement jusqu'à ce que les progrès de la métallurgie et de la fabrication permettent de construire des moteurs OHV à 4 temps bon marché avec allumage électronique et injection de carburant pour l'allumage et le réglage du carburant est devenu automatique et optimal 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 dédiée et spécifique à l'application et les attentes en matière de performances et de prix de qualité professionnelle maintiennent à peine les 2 temps compétitifs dans les machines industrielles/commerciales comme les outils de coupe portables. Tronçonneuses, tronçonneuses, etc.