Какие проблемы возникают при создании двухтактных двигателей большого объёма?

Возможно, задавая этот вопрос, вы имели в виду двухтактные бензиновые двигатели.

Компания Evinrude разработала 3,6-литровый двухтактный бензиновый двигатель для подвесных лодочных моторов.

http://www.roadandtrack.com/car-culture/videos/a7300/video-insane-evinrude-johnson-two-stroke-v8-startup/

Интересно, что в этой конструкции выхлопные трубы расположены в форме буквы V, что необходимо, поскольку карбюраторы должны подавать воздух в картер.

Двухтактные дизельные двигатели с наддувом — это совершенно другой тип двигателя с другими методами смазки и продувки.

Чтобы окончательно донести мысль о том, что двухтактные дизельные двигатели могут быть очень большими, рассмотрим двигатель объёмом более 1000 литров: https://en.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rtsil%C3%A4-Sulzer_RTA96-C

В 1960-х и 1970-х годах компания Suzuki выпускала двухтактные бензиновые мотоциклетные двигатели, которые были такими же долговечными, как и четырёхтактные мотоциклетные двигатели аналогичного объёма, предлагавшиеся в то время. Компания Suzuki выпускала трёхцилиндровый двухтактный мотоцикл с водяным охлаждением объёмом 750 куб. см, который мог проехать более 100 000 миль без капитального ремонта. У меня в коллекции есть один такой. Этой машине уже больше 40 лет, она проехала более 64 000 километров и до сих пор отлично работает. Двигатель ни разу не вскрывали. Я трижды пересекал континент на двухтактном двухцилиндровом мотоцикле Suzuki объёмом 500 кубических сантиметров. Я продал этот мотоцикл, проехавший около 80 000 километров, без какого-либо внутреннего ремонта двигателя. Я продал его парню, который в четвёртый раз пересёк на нём континент. Он позвонил мне, когда закончил своё путешествие по стране на том «Сузуки». Единственной его неудачей был порванный трос спидометра. Именно тогда я потерял его из виду. Эти машины были созданы с использованием технологий 1950-х и 1960-х годов, последняя из которых была выставлена на продажу здесь, в Штатах, в 1977 году. На самом деле неизвестно, куда могли бы привести эти технологии. Агентство по охране окружающей среды фактически сделало производство экономически нецелесообразным. С учётом современных смазочных материалов, металлов и гибридных материалов, сложно сказать, где бы сегодня находились двухтактные бензиновые двигатели.

Смазка и охлаждение двухтактных двигателей всегда были проблемными местами. Чем больше двигатель, тем серьёзнее проблемы. Большой двухтактный двигатель прослужит очень недолго, даже при постоянном обслуживании.

В двухтактных двигателях в качестве топлива используется масло, а его сжигание приводит к загрязнению окружающей среды.

Из-за расположения цилиндров они не являются экономичными с точки зрения расхода топлива. Неэффективное сжигание большего количества топлива приводит к ещё большему загрязнению окружающей среды.

Коммунистический восточногерманский Trabant был последним автомобилем с двухтактным двигателем, и больше ничего и говорить не нужно.

Двухтактный двигатель сегодня используется в таких машинах, как газонокосилки и водяные насосы, где его простая конструкция, небольшие размеры и минимальное техническое обслуживание делают его по-настоящему «полезным».

Я знаю, что эта тема немного устарела, но у Detroit Diesel и GM EMD (подразделение электровозов) есть много двухтактных дизельных двигателей.
Картеры! Ну, они не находятся под давлением. Принцип работы отличается от двухтактного двигателя меньшего размера.
Вместо того чтобы нижняя часть поршня «проталкивала» топливно-воздушную смесь через перепускное отверстие, в этих двигателях вокруг гильз цилиндров имеется воздушная камера. Блок цилиндров обработан таким образом, чтобы в него можно было установить гильзы цилиндров. Непосредственно под блоком цилиндров находится вода, а под ней — воздушная камера.
Цилиндры имеют обычное кольцевое расположение отверстий, а поршень выполняет функцию впускного клапана в традиционном понимании.
Воздух под давлением подается, как правило, но не всегда, с помощью нагнетателя Рутса. Выпуск осуществляется с помощью 2 или 4 клапанов в головке блока цилиндров, которые приводятся в действие кулачками.
Подача топлива осуществляется с помощью блочных форсунок (по одной форсунке на цилиндр, давление в которых создается в цилиндре, а не с помощью выносного топливного насоса высокого давления). Форсунка приводится в действие коромыслом и кулачком, которые вращаются вместе с выпускным распределительным валом.

Размеры двигателей Detroit Diesel указаны для одного цилиндра, то есть 8V92 означает V8 и 92 кубических дюйма на цилиндр. 6-71 означает рядный 6-цилиндровый двигатель с объёмом 71 кубический дюйм на цилиндр.
Двигатели EMD аналогичны: 16V645 означает V16 и 645 кубических дюймов на цилиндр.
Двигатели EMD очень распространены по всему миру, особенно в сфере производства электроэнергии. Они также используются на буксирах и дизель-электрических локомотивах.

Интересно, что в некоторых двигателях EMD используется гибридный турбокомпрессор. Большой (около 6 дюймов в высоту) центробежный нагнетатель приводится в действие коленчатым валом при запуске и работе на холостом ходу, а затем в дело вступает выхлопная система. Обгонная муфта обеспечивает свободное раскручивание компрессора.

Проблема всех двигателей с наддувом, как и обычных атмосферных двигателей, заключается в том, что на выходную мощность влияет высота над уровнем моря. Чем выше вы поднимаетесь, тем меньше мощность. Двигатели с турбонаддувом решают эту проблему, поэтому номинальная мощность сохраняется на всех высотах, которые могут преодолевать колёсные транспортные средства.
Я упоминаю об этом, потому что нагнетатель в двухтактных дизельных двигателях НЕ РАБОТАЕТ КАК НАДДУВ. Это воздушный насос с рабочим объёмом. Компания Detroit Diesel относит все свои двухтактные дизельные двигатели без турбонаддува к категории N. N означает «естественный».
Например, 8V92n в отличие от 8V92t. Двигатели N теряют мощность при повышении температуры и высоты над уровнем моря, в то время как двигатели T сохраняют номинальную мощность, поскольку в них есть турбонаддув и нагнетатель.
В двухтактных двигателях Turbo Detroit Diesel есть и нагнетатель, и турбокомпрессор. Как и в гибридном турбокомпрессоре EMD, нагнетатель Рутса необходим для запуска и работы на холостом ходу, после чего в дело вступает турбокомпрессор. К сожалению, паразитные потери при нагнетании (которые компенсируются за счет снижения расхода топлива и мощности) все равно имеют место, поскольку нагнетатель нельзя отключить. У них есть перепускная заслонка, которая позволяет экономить 30 % мощности нагнетателя за счет перепуска воздуха, когда работает турбокомпрессор, но роторы нагнетателя все равно вращаются. Гибридная конструкция была предложена для Detroit Diesel Silver Series, но от неё отказались из-за высокой стоимости в пользу перепускной заслонки. Однако, как уже упоминалось, роторы в нагнетателе всегда вращаются.

Я не совсем понимаю, откуда у вас взялась мысль, что они не создавали двухтактные двигатели с большим рабочим объёмом. Компания Detroit Diesel выпускала двухтактные двигатели с очень большим рабочим объёмом серии 71. Из Википедии:

Detroit Diesel Series 71 — это серия двухтактных дизельных двигателей, доступных как в рядной, так и в V-образной конфигурации. Рядные модели включают в себя двигатели с одним, двумя, тремя, четырьмя и шестью цилиндрами, а V-образные — с шестью, восемью, 12, 16 и 24 цилиндрами. В двух самых больших V-образных двигателях на ряд приходилось несколько головок блока цилиндров, чтобы уменьшить размер и вес головки. В V-16 использовались четыре головки от четырёхцилиндровой рядной модели, а в V-24 — четыре головки от шестицилиндровой рядной модели. Эта особенность также способствовала снижению общей стоимости этих больших двигателей за счёт использования общих деталей с моделями меньшего размера.

Для работы этих двигателей требовался нагнетатель (вентилятор роторного типа), так как атмосферный двигатель не мог всасывать достаточное количество воздуха для нормальной работы. Из-за этого весь картер находился под давлением. В некоторых более крупных двигателях для обеспечения необходимого потока воздуха, питающего монстра, использовались как нагнетатель, так и турбокомпрессор, установленные в ряд. Для выпуска выхлопных газов также использовались выпускные клапаны (два или четыре). Поскольку эти двигатели работают на дизельном топливе, а дизельное топливо само по себе является маслом, они получали достаточное количество смазки. Срок службы двигателя был хорошим и достаточным. В 1995 году его производство было прекращено в пользу четырёхтактной конструкции. Я полагаю, это было связано с тем, что четырёхтактная конструкция была более эффективной.

Чтобы вы понимали, насколько большим был двигатель, скажу, что объём каждого цилиндра составлял 71 кубический дюйм (отсюда и название серии). Объём 24-цилиндрового двигателя составлял 1704 кубических дюйма (27,9 л), а мощность — 1800 лошадиных сил. У меня нет данных о крутящем моменте, но предполагаю, что он был огромным.

Я считаю, что то, что Аллан сказал о двухтактных бензиновых (нефтяных) двигателях, абсолютно верно, но нужно понимать, что двухтактные двигатели большего объёма производились и были коммерчески выгодными.