2-Takter
2 Takte genügen
Was der 4 Takt Motor bei zwei Kurbelwellenumdrehungen macht, erledigt der 2-Takter bei nur einer Kurbelwellenumdrehung. Das ist der entscheidende Unterschied.
Fangen wir mal mittendrin (kurz nach der letzten Verbrennung) an:
Während Reste des verbrannten Gases noch im Zylinder sind, wird, da der Kolben nach unten unterwegs ist, das Frischgas im abgeschlossenen Kurbelgehäuse (unter dem Kolben) komprimiert. Dies nennen wir die "Vorverdichtung". Sobald der Überströmkanal (im Bild links, Verbindung von Kurbelgehäuse und Zylinder) durch den Kolben geöffnet ist, wird das schon ein wenig verdichtete Gemisch in den Zylinder gedrückt und schiebt dabei die verbrannten Gase vor sich her in den Auslasskanal.
Natürlich entschwindet dabei leider auch etwas unverbranntes Frischgas in den Auspuff. Mit ein Grund, warum die heutigen strengen Umweltauflagen von einem Zweitakter nur sehr schwer erfüllt werden können.
1.Takt (Verdichtung)
Nachdem nun also das frische, brennbare Gas im Zylinder ist und der Kolben sich wieder nach oben bewegt, wird dieses verdichtet. Gleichzeitig wird jedoch unter dem Kolben der Einlasskanal geöffnet, durch den Frischgas vom Vergaser einströmt. Denn durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens vergrößert sich der Raum im Kurbelgehäuse (das im Gegensatz zum 4-Takt-Motor komplett geschlossen ist), "Unterdruck" entsteht.
Anhand der Skizzen erkennt man auch, warum 2-Takter ihr Öl im Gemisch mitführen müssen: Alle bewegte Teile werden vom Kraftstoff-Luft-Öl-Gemisch umströmt, es kommt also überall das mitgeführte Öl hin. Dies ist (fast) die einzige Möglichkeit, alle bewegten Teile zu schmieren.
2.Takt (Arbeiten):
Im oberen Totpunkt (OT) angekommen, leitet der Zündfunke die Verbrennung ein. Der Druck im Zylinder steigt durch die dabei entstehende Temperatur und drückt den Kolben nach unten. Sobald der Kolben jedoch den Auslass-Schlitz (in der Skizze der obere Kanal rechts) freigibt, strömt das verbrannte und noch unter Druck stehende Gas in den Auspufftrakt. Da der Kolben sich noch weiter auf seinem Weg nach U.T. befindet, gibt er auch gleich den Überströmkanal frei. Frisches, vorverdichtetes Kraftstoff-Luft-Gemisch spült den Rest des Abgases in den Auspuff und das Spielchen beginnt von Neuem.
Das Hauptproblem des Zweitakters gegenüber der 4T-Motors:
- Abgesehen von Spülverlusten und deren Auswirkung auf das Abgas (Einhaltung von Abgasnormen) - findet sich das größte Problem darin, dass die arme Sau von Kolben beim 2-Takter nur halb soviel Zeit hat, die bei der Verbrennung aufgenommene Temperatur an die Zylinderwand abzugeben. Denn er wird ja doppelt so oft - nämlich bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle - mit dem Verbrennungstemperatur und daraus resultierendem Druck beaufschlagt. Auch kann aufgrund der Kanäle die Verdichtung bei weitem nicht so hoch getrieben werden, wie beim 4-Takter möglich.
Der Viertaktmotor benötigt nach dem Arbeitstakt eine weitere Kurbelwellenumdrehung (d.h. der Kolben durchläuft noch einmal die Zylinderlaufbahn hin und zurück), nur um die verbrannten Altgase hinauszuschaffen und frisches Gemisch anzusaugen. Natürlich hat der Kolben des 4Takters dadurch wesentlich mehr Zeit, sich an Zylinderwand und Frischgas abzukühlen.
Direkteinspritzung hat dem 4-Takter das das Problem des im Auspuff verschwindenden Frischgas genommen. Beim 2-Takter ist jedoch bei gleicher Motordrehzahl das Zeitfenster zwischen Schließen des Auslasskanals und beginnender Verbrennung extrem kurz. Die Einspritzung müßte die nötige Menge Kraftstoff im Vergleich zum 4-Takter in einem fünftel der Zeit (meine Laienhafte Schätzung) einpritzen, um Frischgasverluste zu vermeiden. Und eine ordentliche Vermischung (Gemischbildung) braucht auch eine Weile.
Man hat versucht, in die Überströmkanäle einzuspritzen, damit das Problen der Frischgasverluste jedoch nicht ausreichend bewältigt.
Sehen wir es positiv: Im Zweitaktmotor steckt noch enormes Entwicklungspotenzial, während manche Ingenieure den 4-Takter als ziemlich "Ausentwickelt" betrachten.
PS:
Bitte gebt Bescheid und korrigiert mich, wenn ich hier Unfug schreibe. Ich bin nur ein alter Mechaniker, daher fehlt mir manchmal eine fundierte Wissensgrundlage. Jedoch halte ich mich für ganz lernwillig und bin hoffentlich auch noch dazu fähig.