05. September 2025

2-Takt Motorrad Technik und Funktionsweise

Zweitaktmotoren sind Verbrennungsmotoren, bei denen der Kraftzyklus mit zwei Kolbenhüben während nur einer Umdrehung der Kurbelwelle abgeschlossen wird. Im Gegensatz zum Viertaktmotor, bei dem alles in vier Takten abläuft, verläuft hier alles in nur zwei Takten.

Zweitaktmotoren finden wir in Geräten wie Kettensägen, Laub-Bläsern, Rasenmäher, Mopeds, Modellflugzeugen oder Jet-Skis. Für Mopeds sind Viertaktmotoren allerdings zu groß und zu schwer. Es gibt jedoch eine kleine und dennoch leistungsstarke Alternative - den Zweitaktmotor. Es gibt viele Maschinen, die einfach, leicht und dennoch robust gebaut sein müssen, z.B. Mopeds.

Bestandteile und Funktion

Ein Zweitaktmotor verwendet Zylinder, Kolben, Ventile, Zündkerzen, Pleuelstange und Kurbelwelle, wie sie auch in anderen Motoren zu finden sind. 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.

Der Zweitaktmotor führt die gleichen Schritte aus, die von einem Viertaktmotor ausgeführt werden: Ansaugen, Kompression, Expansion und Ausstoß. Für diese Schritte benötigt der Motor jedoch nur zwei Arbeitstakte.

Die zwei Takte im Detail

Die Funktionsweise des Zweitaktmotors ist in zwei Takte aufgeteilt:

  1. Im ersten Takt finden das Ansaugen und das Verdichten statt. Im ersten Takt bewegt sich der Zylinder nach unten und saugt das Brennstoff-Luft-Gemisch über den Überströmkanal in die Brennkammer.
  2. Im zweiten Takt wird das Gemisch entzündet. Die Temperatur und der Druck in der Brennkammer steigen an. Das Gas dehnt sich aus und drückt den Zylinder nach unten und der Abgaskanal wird freigegeben.

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. 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.

Wie funktioniert ein Zweitaktmotor? Was der 4 Takt Motor bei zwei Kurbelumdrehungen macht, erledigt der 2 Takt Motor bei nur einer Kurbelwellenumdrehung. Deshalb ist auch sein Kurbelgehäuse abgedichtet. Während Reste des verbrannten Gases noch im Zylinder sind, wird, da der Kolben nach unten unterwegs ist, das Frischgas im Kurbelgehäuse (unter dem Kolben) komprimiert. Sobald der Einlaßschlitz offen ist, wird also das Gemisch in den Zylinder gedrückt, und spült dabei die verbrannten Gase hinaus. Nachdem nun also das frische Gas im Zylinder ist, und der Kolben sich wieder nach oben bewegt, wird dieses verdichtet. Anhand dieser Skizzen erkennt man auch, warum 2 Taker ihr Öl im Gemisch mitführen müssen. Im O.T. angekommen, wird von der Zündkerze ein Funken erzeugt, und das Gemisch verbrannt. Der Druck im Zylinder steigt und drückt auf den Kolben. Sobald der Kolben jedoch den Auslaßschlitz (in der Skizze rechts, der obere Kanal) öffnet, strömt das verbrannte Gas in den Auspufftrakt.

Im 1. Takt bewegt sich der Kolben vom O.T. (= Oberer Totpunkt, das ist der Punkt, and dem der Kolben ganz oben steht) nach unten. Dabei entsteht im Zylinder ein Unterdruck. Gleichzeitig wird das/die Einlaßventil(e) geöffnet, und das frische Luft - Benzin Gemisch wird durch den Unterdruck angesaugt. Wenn der Kolben den U.T. Der 2. Takt, auch Verdichtungstakt genannt, komprimiert das frische Gas, indem der Kolben sich wieder nach oben bewegt, und das im Zylinder befindliche Gas zusammendrückt. Da nun alle Ventile geschlossen sind, kann das Gas nicht entweichen. Der 3. Takt wird auch Arbeitstakt genannt. Sobald der Kolben den O.T. erreicht hat, wird an der Zündkerze ein Funken erzeugt. (Er wird schon etwas vorher erzeugt, aber das ist für die Funktion nicht so wichtig). Dieser entzündet nun das komprimierte Gas. Grob gesagt kommt es zu einer Explosion im Zylinder. Dadurch steigt der Druck sprunghaft an, und drückt den Kolben nach unten. Zu guter Letzt wird nun, wenn der Kolben den U.T. erreicht hat, das verbrannte Gas ausgestoßen. Dazu öffnet das/die Auslaßventil(e), wobei sich der Kolben wieder nach oben bewegt. Dadurch werden die Gase zusätzlich noch ausgestoßen. Wenn das Gas aus dem Zylinder ausgeschoben wurde, und der Kolben im O.T.

Vor- und Nachteile

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. Da der Zweitaktmotor bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle zündet, ist ein Zweitaktmotor normalerweise stärker als ein Viertaktmotor gleicher Größe. In Kombination mit seiner leichteren und einfacheren Konstruktion ist der Zweitaktmotor für Anwendungen in Kettensägen, Schneemobilen u.ä. gut geeignet.

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. Diese Vorteile machen Zweitaktmotoren leichter, einfacher und kostengünstiger in der Herstellung. Dieser Motor hat auch das Potenzial, etwa die doppelte Leistung in den gleichen Raum zu generieren, da pro Umdrehung doppelt so viele Krafthübe erforderlich sind.

Ein großer Nachteil ist jedoch der deutlich geringere Wirkungsgrad und die höheren Abgaswerte. Die oben geschilderten Nachteile eines Zweitaktmotors bedeuten, dass diese Motoren nur für Anwendungen eingesetzt werden, bei denen der Motor nicht häufig verwendet wird und ein gutes Leistungsgewicht wichtig ist.

Weitere Nachteile:

  • Zweitaktmotoren halten nicht annähernd so lange wie Viertaktmotoren.
  • Diese Motoren arbeiten nicht besonders effizient.

Anwendungen

Die Verwendung von Zweitaktmotoren erfolgt in Motorrädern, aber auch in Kettensägen oder Laubbläsern.

Ein 2-Takt-Motor war in vielen der von der ehemaligen DDR-Firma Simson produzierten Mopeds und Motorrädern, wie der Simson Schwalbe, der Simson S51, der Simson S50, der Simson KR51 und dem Simson Spatz, zu finden.

2-Takt-Motor vs. 4-Takt-Motor

Ein 2-Takt-Motor ist im Vergleich zu einem 4-Takt-Motor einfacher aufgebaut und benötigt weniger bewegliche Teile, was ihn zu einer platzsparenden Option für kleinere Fahrzeuge wie Mopeds und Motorräder macht. Die Simson-Modelle, die mit 2-Takt-Motoren ausgestattet waren, hatten auch den Vorteil einer höheren Leistung im Verhältnis zum Gewicht und zur Größe.

Die Funktionsweise eines 2-Takt-Motors ist durch die Zündung einer Kraftstoff-Luft-Mischung innerhalb des Zylinders gekennzeichnet, die eine Kraft erzeugt, die den Kolben nach unten drückt und so die Kurbelwelle dreht. Die Ein- und Ausstoß der Gase werden durch den Kolben gesteuert, der den Einlass und Auslass des Zylinders öffnet und schließt.

Ein weiterer Vorteil von 2-Takt-Motoren in Simson-Mopeds ist, dass sie aufgrund ihrer geringeren Anzahl beweglicher Teile weniger Wartung benötigen. Ein 2-Takt-Motor arbeitet im Grunde genommen in einem schnelleren Zyklus als ein 4-Takt-Motor. Bei einem 2-Takt-Motor erfolgt der Ein- und Auslass der Gase und die Zündung der Kraftstoff-Luft-Mischung in nur zwei Hüben (Einspritz- und Ausstoßhub), während es bei einem 4-Takt-Motor vier Hübe (Ansaug-, Verdichtungs-, Arbeits- und Auspuffhub) gibt. Dadurch können 2-Takt-Motoren eine höhere Leistung im Verhältnis zum Gewicht und zur Größe erzeugen, was sie ideal für kleinere Fahrzeuge wie Simson-Mopeds macht.

Ein weiteres Merkmal von 2-Takt-Motoren, wie sie in den Simson-Mopeds zu finden sind, ist, dass sie Öl direkt in den Kraftstofftank einmischen, um den Motor zu schmieren und zu kühlen. Dies führt jedoch zu einer höheren Emission von Schadstoffen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, Stickoxiden und Kohlenmonoxid.

Insgesamt waren 2-Takt-Motoren in den Simson-Mopeds und Motorrädern eine platzsparende Option mit einer höheren Leistung im Verhältnis zum Gewicht und zur Größe. Allerdings waren sie auch lauter, weniger kraftstoffeffizient und emittierten mehr Schadstoffe als 4-Takt-Motoren.

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.

Die Zukunft des Zweitaktmotors

Die Zukunft des Zweitaktmotors ist aufgrund des Aufkommens von Elektrofahrzeugen in Frage gestellt. Der Tod des 2-Takt-Motors ist unvermeidlich, wenn wir uns auf eine grünere Zukunft zubewegen. Die Einführung von Elektrofahrzeugen war ein wesentlicher Faktor für den Rückgang. Es gibt jedoch noch viele Anwendungen für diesen Motortyp, die ihn noch eine Weile erhalten werden.

In der Zwischenzeit haben Hersteller daran gearbeitet, Viertaktmotoren zu verkleinern und zu vereinfachen. Eine Weiterentwicklung des 2-Takt-Motors könnte theoretisch eine höhere Kraftstoffeffizienz und geringere Emissionen ermöglichen. In der Praxis wäre es jedoch schwierig, die Emissionen von 2-Takt-Motoren auf das Niveau von 4-Takt-Motoren zu senken, da die direkte Einspritzung von Öl in den Brennraum zur Schmierung und Kühlung des Motors ein wesentlicher Teil des 2-Takt-Motors ist.

Trotzdem gibt es einige Unternehmen, die an der Entwicklung von 2-Takt-Motoren arbeiten, die den heutigen Anforderungen an Kraftstoffeffizienz und Emissionsreduzierung gerecht werden. Einige der Innovationen, die in der 2-Takt-Motoren-Technologie vorgestellt wurden, sind elektronisch gesteuerte Einspritzsysteme, die den Kraftstoff- und Ölverbrauch besser regeln, sowie Katalysatoren und Partikelfilter, die die Emissionen reduzieren können.

Allerdings haben moderne Einspritzmotoren den Vorteil, dass sie bereits sehr effizient und emissionsarm sind. Die meisten modernen Fahrzeuge, einschließlich Motorräder und Mopeds, werden mit 4-Takt-Motoren betrieben, da sie in der Regel leiser, kraftstoffeffizienter und umweltfreundlicher sind als 2-Takt-Motoren.

Insgesamt ist die Weiterentwicklung des 2-Takt-Motors möglich, aber es wäre schwierig, sie auf das Niveau der modernen Einspritzmotoren zu bringen. Daher konzentrieren sich die meisten Unternehmen auf die Weiterentwicklung von 4-Takt-Motoren und elektrischen Antrieben, um effiziente und umweltfreundliche Optionen zu bieten.

Moderne Konzepte

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.

Trotzdem zündet dieser Motor theoretisch an jedem OT frisches Gemisch. Und das geht so:

  • Takt 1: 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 2: 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.

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 1: 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 2: 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.

Verwandte Beiträge:

Tags: #Motorrad

Kommentar schreiben

Kommentare: 0