2-Takt Diesel Motorrad Funktionsweise

Ein Zweitaktmotor wandelt chemische Energie in mechanische Energie um. Im Gegensatz zum Viertaktmotor, bei dem alles in vier Takten abläuft, verläuft hier alles in nur zwei Takten.

Aufbau und Funktionsweise

Ein Zweitaktmotor ist ein Verbrennungsmotor. Er funktioniert ähnlich wie ein Viertaktmotor, jedoch finden immer zwei Schritte gleichzeitig statt, weshalb er nur zwei Takte benötigt. Es gibt viele Maschinen, die einfach, leicht und dennoch robust gebaut sein müssen, z.B. Mopeds. Viertaktmotoren sind für sie zu groß und zu schwer, aber es gibt eine kleine und dennoch leistungsstarke Alternative: Den Zweitaktmotor.

Schauen wir uns einen solchen Motor etwas genauer an. Unterhalb des Zylinders befindet sich eine Kurbelwelle und oberhalb des Kolbens eine Brennkammer. Links oben befindet sich der Abgaskanal. Beide Kammern sind über den Überströmkanal miteinander verbunden.

Die zwei Takte

Die Funktionsweise des Zweitaktmotors ist in zwei Takte aufgeteilt:

1. Im ersten Takt finden das Ansaugen und das Verdichten statt.
2. Im zweiten Takt das Arbeiten und Ausstoßen.

Erster Takt: Im ersten Takt bewegt sich der Zylinder nach unten und saugt das Brennstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer. Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung wird es verdichtet, und der Überströmkanal wird geschlossen.

Zweiter Takt: Im zweiten Takt wird das Gemisch entzündet. Die Temperatur und der Druck steigen an, so dass sich das Gas ausdehnt. Dadurch wird der Kolben nach unten gedrückt, und der Abgaskanal wird freigegeben. Die Abgase können entweichen.

Schematische Darstellung eines Zylinders im Motor. Unterhalb des Kolbens befindet sich die Kurbelwelle und oberhalb die Brennkammer. Der Kolben ist mit der Kurbelwelle verbunden. Rechts oben ist der Abgaskanal zu sehen. Der Überströmkanal verbindet die Brennkammer mit der Kammer unterhalb des Kolbens.

Bestandteile des Motors

• Zylinder
• Kolben
• Ventile
• Zündkerzen
• Pleuelstange
• Kurbelwelle

Vor- und Nachteile von Zweitaktmotoren

Ein Vorteil von Zweitaktmotoren ist, dass sie kleiner, leichter und billiger sind als Viertaktmotoren. Im Verhältnis zur Größe hat der Zweitaktmotor ein deutlich besseres Beschleunigungsvermögen als Viertaktmotoren. Ein großer Nachteil ist jedoch der deutlich geringere Wirkungsgrad und die höheren Abgaswerte.

Wichtig für die Leistungsfähigkeit von Zweitaktmotoren ist ein spezieller Auspuff, der Resonanzauspuff.

Vorteile

• Kleiner, leichter und billiger als Viertaktmotoren
• Besseres Beschleunigungsvermögen im Verhältnis zur Größe
• Können in jeder Lage arbeiten
• Einfacher und kostengünstiger in der Herstellung

Nachteile

• Geringerer Wirkungsgrad
• Höhere Abgaswerte
• Halten nicht so lange wie Viertaktmotoren
• Nicht besonders effizient

Verwendung von Zweitaktmotoren

Die Verwendung von Zweitaktmotoren erfolgt in Motorrädern, aber auch in Kettensägen oder Laubbläsern. Es gibt viele Maschinen, die einfach, leicht und dennoch robust gebaut sein müssen, z.B. Mopeds.

Zweitaktmotoren finden wir in Geräten wie Kettensägen, Laub-Bläsern, Rasenmäher, Mopeds, Modellflugzeugen oder Jet-Skis. Zweitaktmotoren können in jeder Lage arbeiten, was zum Beispiel für eine Kettensäge wichtig sein kann. Ein Standard-Viertaktmotor würde Probleme mit dem Öl-Fluss haben, wenn er nicht aufrecht steht.

Der Zweitakt-Motor der Zukunft

Das Prinzip des 2-Takters ist so einfach wie genial. Seine Funktionsweise ermöglicht dem Motor pro Umdrehung der Kurbelwelle eine Zündung mit Verbrennung. Sprich, der 2-Takter erzeugt in der gleichen Zeit doppelt so häufig Drehmoment wie ein 4-Takter.

Doch die bekannten und verbreiteten Bauarten eines 2-Takters mit hohen Spülverlusten und Eintrag von Öl ins Abgas grenzen den Einsatz dieser Motoren eng ein. Trotzdem tauchen immer wieder Patente, Konzepte und Prototypen auf, die den 2-Takter anders denken und vielleicht ein Comeback in der Breite möglich machen. MOTORRAD zeigt die interessantesten Ideen der letzten Jahre.

Kawasaki erfindet neuen 2-Takter mit Turbo

Kawasaki bekam 2024 eine Erfindung patentiert, die eine neue Form des 2-Takters beschreibt. Die Unterschiede zur bekannten Bauweise: Kawasaki nimmt Abstand von der Umkehrspülung, setzt Einlassventile, Aufladung der Ansaugluft und eine Direkteinspritzung ein.

Klingt zwar alles sehr 4-taktig, trotzdem zündet dieser Motor theoretisch an jedem OT frisches Gemisch.

Und das geht so:

Takt: Am OT wird Gemisch gezündet, der Kolben fährt in Richtung UT. Kurz vor UT gibt der Kolben Auslasskanäle frei, aus denen das Gemisch entweicht.

Takt: Kurz vor oder am UT öffnet eine Nockenwelle die Einlassventile. Turbo oder Kompressor drücken Luft in den Zylinder, die den Brennraum spült. Der Kolben verdichtet die Luft in Richtung OT. Die Direkteinspritzung gibt Kraftstoff hinzu. Zündung - und wieder von vorn.

Kawasaki nutzt für diesen Motor das Prinzip der Gleichstromspülung. Nur umgekehrt. In alten Schiffsmotoren presste ein Kompressor das Gemisch von unten in den Zylinder, und das Abgas entwich durch ein Ventil im Zylinderkopf.

Der Ansatz hinter diesem Motor ist: Kawasaki möchte die Spülverluste zwischen Frischgas und Abgas verhindern, indem nur Luft zum Spülen zum Einsatz kommt.

Der Kraftstoff kommt erst kurz vor der Zündung per Direkteinspritzung in den Brennraum. 2 Probleme müsste Kawasaki allerdings noch lösen:

• Wie misst Kawaski die Menge an Luft im Zylinder für eine optimale Benzinmenge? Da es trotzdem Spülverluste der Frischluft geben wird.
• Wie möchte Kawasaki die Schmierung im Zylinder vornehmen, wenn weder Öl im Benzin noch in der Luft ist und der Zylinder durch die Auslassöffnungen nicht geschlossen ist?

Alpha-Otto Rev-Force - läuft mit allem

Der 2025 vorgestellte Zweitakt-Motor Rev-Force von Alpha-Otto wird bereits erprobt. Er soll mit Benzin, Wasserstoff, Diesel und Schweröl laufen. Er arbeitet nach dem Prinzip der Gleichstromspülung, allerdings ohne Ventile, sondern mit einer Walzensteuerung für den Auslass.

Die 2 Takte laufen hier so:

Takt: Ein Kompressor verdichtet die Luft, die am Unteren Totpunkt über Schlitze in den Zylinder gelangt. Per Direkteinspritzung kommt der Kraftstoff kurz vor OT hinzu. Zündung.

Takt: Während des Arbeitstakts gibt der Kolben die Auslassschlitze frei, über die das Abgas entweicht. Die Walzensteuerung im Auslass verbreitert das nutzbare Drehzahlband des Motors. Es folgt wieder Takt 1.

Und wie schon Kawasaki möchte Alpha-Otto mit diesem Prinzip die Spülverluste von Frischgas verhindern. Das ist durch die Direkteinspritzung zwar gegeben, doch wie beim Kawasaki-Patent bleiben 2 Fragen:

• Wie misst der Motor die verbliebene Luftmenge im Brennraum?
• Wie schmiert Alpha die Laufbahn des Zylinders - verlustfrei?

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