Definición y significado de Zweitaktmotor

Akt (von lat. agere „handeln“; Partizip „actum“ „das Gemachte“ oder actus, actio „Tat“) bezeichnet:

• allgemein einen Vorgang, eine Handlung, siehe Handeln
• die realisierte Wirklichkeit im Gegensatz zur Potenz, der (noch) nicht realisierten Möglichkeit, besonders bei Aristoteles, siehe Akt (Philosophie)
• einen Abschnitt eines Theaterstückes oder eines Singspiels (Oper/Operette), siehe Akt (Theater)
• einen Abschnitt eines Kinofilms, siehe Akt (Film)
• die künstlerische Darstellung eines nackten menschlichen Körpers, siehe Akt (Kunst)
  • die Aktfotografie
  • das Aktzeichnen
• den Zeugungsakt oder auch Geschlechtsakt beim Menschen, siehe Geschlechtsverkehr
• österreichisch allgemein für die Akte
• einen Aufgang oder eine Auffahrt zu einem Deich

Der rechtsterminologische Begriff Akt:

• in Deutschland ein juristisches Verfahren, einen Rechtsvorgang, siehe Rechtsakt
• in Österreich ein Akt der unmittelbaren verwaltungsbehördlichen Befehls- und Zwangsgewalt

Akt ist der Familienname folgender Personen:

• Erich Akt (* 1898), deutscher Politiker (NSDAP)

Die Abkürzung akt. steht für:

• „aktuell“

Die Abkürzung AKT steht für:

• Automatischer Kassentresor
• Flugplatz Akrotiri, Militärflugplatz auf Zypern (IATA-Code)
• Proteinkinase B, eine Gruppe von phosphorylierenden Enzymen im Signaltransduktionsweg von Zellen
• Anti-Konflikt-Teams der Berliner Polizei

Siehe auch:

• Aktion
• Ereignis
• Handlung
• ACT

 Wiktionary: Akt – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Diese Seite ist eine Begriffsklärung zur Unterscheidung mehrerer mit demselben Wort bezeichneter Begriffe.

Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Motor (Begriffsklärung) aufgeführt.

  Deutz-Motor

  Diverse Elektromotoren, mit 9V-Batterie als Größenvergleich

  Ein Mercedes-V6-Rennmotor aus der DTM

Ein Motor (lateinisch mōtor „Beweger“; [ˈmoːtoːr]; auch [moˈtoːr]) ist eine Maschine, die mechanische Arbeit verrichtet, indem sie eine Energieform, zum Beispiel thermische Energie, chemische Energie oder elektrische Energie, in Bewegungsenergie umwandelt.

In der Regel verfügen Motoren über eine Welle, die sie in Rotation versetzen und durch sie mechanische Vorrichtungen, wie Getriebe, antreiben. Ausnahmen sind Raketenmotoren und Linearmotoren. Heute sind Verbrennungsmotoren und Elektromotoren von herausragender Bedeutung.

  Geschichte des Motors

Die frühesten Motoren könnten um 100 Herons Rauchturbinen zum Öffnen großer Tore gewesen sein. 1678 soll Ferdinand Verbiest im Dienste des Kaisers von China ein Dampfauto gebaut haben. Auch sind Vermutungen zum Umgang ägyptischer Priesterschaft mit Heißgasen zum Bewegen riesiger Türen plausibel.

Die technische Entwicklung zu heutigen Motoren begann nachvollziehbar mit der von Thomas Savery und Thomas Newcomen erfundenen und 1778 von James Watt weiter entwickelten Dampfmaschine.

Die Dampfmaschine veränderte die wirtschaftlichen und sozialen Strukturen Europas und löste die industrielle Revolution aus. Es gab nicht nur ortsfeste Maschinen, sondern nach der Erfindung der Hochdruckdampfmaschine von Richard Trevithick auch die Lokomobile (eine fahrbare, teilweise selbstfahrende Dampfmaschine zum Antrieb von Dreschmaschinen oder zum Dampfpflügen), Dampflokomotiven, Dampfschiffe, Dampftraktoren und -straßenwalzen.

1816 erfand Robert Stirling den später nach ihm benannten Heißgasmotor. Er suchte nach einer Maschine ohne den explosionsgefährdeten Kessel.

Einer der ersten brauchbaren Verbrennungsmotoren - ein Gasmotor nach dem Zweitaktprinzip - wurde von Étienne Lenoir erfunden, 1862 von Nikolaus August Otto durch die Entwicklung des Viertaktprinzips verbessert und später nach ihm benannt. Der Ottomotor war zunächst zu groß und zu schwer, um in ein Automobil eingebaut werden zu können. Dieses Problem lösten nahezu gleichzeitig Gottlieb Daimler und Carl Friedrich Benz.

Auch nach der Erfindung der Verbrennungsmotoren war die Dampfmaschine noch ein viel verwendeter Antrieb – es konnte billige Kohle oder Holz als Brennmaterial verwendet werden. Aufgrund deren besseren Wirkungsgrades und der hohen Energiedichte der Kraftstoffe sind seitdem aber Verbrennungsmotoren in den Vordergrund getreten, die die chemische Energie der Brennstoffe in ihrem Inneren in Wärmeenergie und dann in mechanische Energie umwandeln.

Für die Zukunft strebt man einen Wechsel der Energiequelle mobiler Motoren an, um der Verknappung und damit Verteuerung fossiler Brennstoffe zu begegnen. Oft verringern sich dadurch auch die Emissionswerte. Voraussetzung hierfür sind praktikable Speichermöglichkeiten nicht-fossiler Energieträger vor allem für den mobilen Einsatz (Akkumulatoren, alternative Treibstoffe). Elektromotoren und Hybridantriebe sind mögliche Alternativen zum Ersatz oder der Ergänzung des Kolbenmotors.

In allen Größen, von Spielzeugen bis Industrieanlagen, finden Elektromotoren für Gleichstrom, Wechselstrom und Drehstrom Verwendung (elektrische Maschinen). Viele Elektromotoren – speziell solche mit Permanentmagneten – können auch als Generatoren arbeiten, wenn sie mechanisch angetrieben werden.

  Anforderungen an Motoren

Motoren und andere Kraftmaschinen wandeln chemische, elektrische oder thermische Energie in mechanische Energie (Arbeit) um. Sie sollen aus moderner Sicht

1. einen hohen Wirkungsgrad besitzen – d. h. den Kraftstoff optimal und daher bei geringem Verbrauch ausnutzen,
2. wenig Emissionen verursachen oder zumindest wenig Schadstoffe ausstoßen,
3. eine möglichst hohe Leistung bei geringem Gewicht entwickeln,
4. hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer aufweisen
5. und je nach Anwendung weitere spezielle Eigenschaften besitzen.

Zu Beginn des Motorenbaues stand – praktisch bei jeder der Grundprinzipien – die Erzielung der nötigen Leistung. Weitere Kenngrößen von Motoren sind neben der Leistung (Leistungsverbrauch an Strom oder Kraftstoff und abgegebene mechanische Leistung) noch die Masse, die Drehzahl und der Wirkungsgrad.

  Übersicht verschiedener Typen

• Elektromotor
  • Linearmotor
  • Drehstromasynchronmotor (DASM)
  • Drehstromsynchronmotor
  • Schrittmotor
  • Servomotor
  • Universalmotor
  • Gleichstrommotor
  • Reluktanzmotor
  • Schleifringläufermotor
  • Polumschaltbare Motore
  • Drehstromlinearmotor
  • Nebenschlussmotor
  • Doppelschlussmotor
  • Anwurfmotor
  • Einphaseninduktionsmotor
  • Kondensatormotor
  • Spaltpolmotor
  • Elektromotor
  • Kappelmotor
  • Rohrmotor
  • Scheibenläufer
  • Stromwendermaschine
• Dampfmaschine (mit externer Verbrennung bzw. Wärmequelle)
• Zyklische Verbrennungskraftmaschine
  • Stelzer-Motor
  • Hubkolbenmotor (mit interner Verbrennung als Standmotor oder Umlaufmotor)
    • Ottomotor
    • Dieselmotor
    • Diesotto-Motor
    • Wasserstoffverbrennungsmotor
    • Wasserstoffkreislaufmotor
    • Gegenkolbenmotor
    • Glühkopfmotor
  • Rotationskolbenmotor (mit interner Verbrennung)
    • Wankelmotor
      • Drehkolbenmotor (eine kinematische Form des Wankelmotors)
      • Kreiskolbenmotor (zweite kinematische Form des Wankelmotors)
• Stirlingmotor (mit externer Verbrennung bzw. Wärmequelle)
• Kolbenmaschine mit externer Verbrennung
• Vakuummotor
• Freikolbenmotor
• Druckluftmotor
• Hydraulikmotor
• Nanomotor
• Wasserkraftmaschine
• Ultraschallmotor
• Rückstoßmotoren
  • Raketentriebwerk
  • Strahltriebwerk
  • Staustrahltriebwerk
  • Pulsstrahltriebwerk

  Arten von Motoren

  Dampfmaschine

Die Dampfmaschine ist der „Urmotor“ der Industrialisierung der letzten Jahrhunderte. Sie wurde von Thomas Newcomen erfunden. Sie arbeitet mit heißem Wasserdampf unter Druck. Dessen Druckkraft wird vom Dampfkolben aufgenommen. Dabei wird wie beim Verbrennungsmotor eine lineare Bewegung über einen Kurbeltrieb in eine Rotationsbewegung umgesetzt. Schon um 1850 gab es mehrere Arten dieser Kolbenmaschine.

  Funktionsweise

Unter Verwendung eines Feuerkessels, in dem mit einem Kohlenfeuer das Wasser auf Siedetemperatur oder höher erhitzt wird, erzeugt das erhitzte Wasser sich ausdehnenden Dampf.
Dieser Dampf wird über eine mechanische Steuereinheit vom Kurbeltrieb der Dampfmaschine zugeführt. Die Steuereinheit bewirkt, dass der Dampfzylinder (in dem der Kolben läuft) des Kurbeltriebes nur dann erneut Dampf erhält, wenn der expandierte Dampf des vorherigen Hub-Taktes weitestgehend entwichen ist.

  Bewegungsumsetzung

Die lineare Bewegung des Kolbens im expandierenden Zylinderraum, in den zuvor der Wasserdampf eingelassen wurde, wird von einer Pleuelstange am Kurbel- oder Hubzapfen in eine Drehbewegung umgesetzt. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich. Was das Fortbewegungsmittel aus dem Schornstein/Auspuff entlässt, ist der ausgestoßene Dampf der Kolbenzylinder, vermischt mit den Rauch-Abgasen der Feuerung.

  Zukunft

Die Dampfmaschine wurde vom Verbrennungsmotor abgelöst und kann aus heutiger Sicht energetisch als veraltet betrachtet werden. Sie hat einen zu niedrigen Wirkungsgrad und hat somit keine Zukunft mehr. Steht Wärme natürlich vorkommend zur Verfügung wie in Island (Geothermie), so wird man anstelle einer stationären Dampfmaschine eher die Dampfturbine verwenden, die auch heute ihren Platz in jedem Kohlekraftwerk bzw. Atomkraftwerk hat.

  Dampfturbine

Sie ist die moderne Version der Wärmekraftmaschine und nutzt die Dampfkraft mit höherem Wirkungsgrad. Dampfdruck treibt eine Turbine an, deren Drehung prinzipiell einen ruhigeren Lauf hat als das Hin und Her eines Dampfkolbens. Der Drehmomentverlauf ist daher flacher, das heißt, sie arbeitet gleichmäßiger.

  Verbrennungsmotoren

  Komponenten eines typischen Viertaktmotors mit oben liegender Nockenwelle: C: Kurbelwelle E: Abgasventil-Nockenwelle I: Luftzufuhrventil-Nockenwelle P: Kolben R: Pleuelstange S: Zündkerze V: Ventile W: Kühlwasserschächte Rot: Abgasöffnung Blau: Einsaugöffnung

Mit der Erfindung des Automobils zu Ende des 19. Jahrhunderts wurden im Maschinenbau vielfach auch Verbrennungsmotoren eingesetzt. Sie wandeln in thermodynamischen Zyklen die Energie des Treibstoffs zu mechanischer Arbeit um. Meist wird die Expansion der Verbrennungsgase („Explosion“) in eine Hubbewegung und diese in eine Rotation umgesetzt, welche ihrerseits die Kraft für den Antrieb liefert.

Der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren ist generell schlechter als der anderer Motorenprinzipien. Daher stecken in ihnen trotz 150 Jahren Entwicklungsarbeit noch zahlreiche Möglichkeiten der Verbesserung (Bauart, Kraftstoff, Steuerung usw.).

Verbrennungsmotoren sind mechanische Konstruktionen, die Frischluft mit einem Verbrennungsmedium wie Benzin, Gas, Diesel oder Schweröl vermischen und zum Verbrennen bringen. Die Verbrennung ist nur möglich, da ein Verbrennungsförderer, der Sauerstoff und ein brennbares Medium wie Gas, Benzin, Diesel oder Schweröl gasförmig vermischt, verdichtet und gezündet werden. Die aus dem chemischen Verbrennungstakt gewonnene Energie-Differenz kann mechanisch in Antriebskraft umgewandelt oder direkt zur Erzeugung von Elektrizität^[1] verwendet werden.

  Optimierung der Verbrennungsmotoren

Zur Steuerung der Frischluft läuft in den Standard-Motoren eine Steuerung der ein- und austretenden Gase per Ventilen oder Drehschieber mit den Arbeitstakten synchron.

Durch den aus dem Flugzeugbau stammenden Turbolader wird Frischluft mit erhöhter Dichte zugeführt und dadurch der Wirkungsgrad der Motoren erhöht. Bei Ottomotoren wird die Benzinzufuhr durch Einspritzdüsen verbessert. Sie sind elektrisch angesteuert und dadurch in die moderne elektronische Steuerung der Motoren integrierbar. Analog dazu kommt bei Dieselmotoren das Pumpe-Düse-System oder die Common-Rail-Einspritzung zur Leistungsverbesserung zum Einsatz.

Mittels Schubabschaltung erreicht man eine Verbrauchsoptimierung.

  Selbstzünder (Dieselmotor)

Kann die Verbrennung eines Kraftstoffes ohne Hilfsmittel – nur durch die hohe Verdichtung des Luft-Brennstoffgemisches – erfolgen, so handelt es sich um einen Selbstzünder durch Druckbefüllung der Brennkammer. Verbesserungen hat es in der Modifikation der Brennräume, Kolben, Einspritzdüsen und Förderpumpen sowie bei der Erhöhung der Einspritzdrücke, der damit verbundenen besseren Mischung des Kraftstoffs mit der Luft und systematischen Variierung der Kraftstoffzumessung gegeben.

Die Glühkerzen des Dieselmotors bzw. Mehrstoffmotors sind nur Hilfsmittel zum Kaltstart alternativ können auch hoch entzündliche Startbrennstoffe beim Start zugespeist werden. Hier hat sich keine wesentliche Neuerung außer Modifizierungen der Glühkerzen ergeben.

  Fremdzünder (Ottomotor)

Ist die Verdichtung des Motors nicht so hoch wie bei dem Selbstzünder, dann benötigt er Zündkerzen, die von Bosch entwickelt wurden, um das Reaktionsgemisch korrosionsfrei zu entzünden. Verbesserungen hat es in der Materialauswahl der Zündkerzen (Platin) und mittels der gänzlichen Übernahme durch elektronische Motor-Sensorik und zunächst mechanische sowie bald auch elektronische Steuerung gegeben.

  Entwicklung und Zukunft

Im Fahrzeugbau ist diese Motorengruppe die am häufigsten eingesetzte, insbesondere als Benzin- und Dieselmotor. Sie macht den Großteil der Fahrzeug-Antriebe für Auto und Lkw, Diesellok, Panzer etc., kleine Flugzeuge und Motorsegler, Flug – und Motorboote, Jachten, Rasenmäher und viele weitere Anwendungen aus.

Der Verbrennungsmotor ist mechanisch eine Weiterentwicklung der Dampfmaschine und hat, aus heutiger Sicht noch über Jahrzehnte, beste Voraussetzungen, weiter optimiert zu werden im Verbrauch, im Wirkungsgrad und in der Materialverwendung des Motors. Die Optimierung geschieht zum Teil durch andere Brennstoffe oder Arbeitsmittel wie Wasserstoff, bei denen fast reiner Wasserdampf entsteht, sowie durch kombinatorische Energie-Nutzungen bei Hybridantriebskonzepten.

  Gasturbinen

Turbinen mit Verbrennungsgasen gehören wie die Dampfturbine zu den „Thermischen Fluidenergie-Maschinen“, aber in die Gruppe der Verbrennungskraftmaschinen. Als Strömungsmaschinen gelten sie beide.

Jede Gasturbine hat einen Turbokompressor, eine Brennkammer und eine Turbine, die meist über dieselbe Welle mit dem Verdichter mechanisch gekoppelt ist. Die vom Kompressor verdichtete Luft wird in der Brennkammer bei Temperaturen bis 1500 °C mit dem eingespritzten Treibstoff verbrannt. Die mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Verbrennungsgase treiben die Turbine an (bei Raketen entfällt sie). Die Turbine entzieht ihnen mindestens jene Strömungsenergie, die zum Antrieb des Verdichters nötig ist. Der Rest steht als nutzbare Energie zur Verfügung – entweder mechanische Energie zum Antrieb einer Welle (Elektrizitätswerk, Helikopter) oder als Rückstoß.

  Wirkungsgrad und Anwendungen

Je heißer die Gase sind, desto höher ist der Wirkungsgrad von Gasturbinen. Hierin und in der idealen Form der Turbinenschaufeln liegen große Entwicklungsmöglichkeiten des Motorenbaus. Wesentlich hierbei ist die thermische Belastbarkeit von Schaufeln und Ummantelung.

Anwendungen in der Luftfahrt sind durch das sehr gute Leistungs-Masse-Verhältnis der Gasturbinen gegeben, etwa als Triebwerk für Hubschrauber oder Turboprop-Flugzeuge. Die kinetische Energie der Brenngase ist aber auch für Rückstoß-Antrieb von Flugzeugen nutzbar. Bei Jets werden sog. Strahltriebwerke eingesetzt, deren Prinzip weitgehend der Gasturbine entspricht: Auf die drei Bauteile der reinen Gasturbine folgt eine Düse, durch die der Abgasstrahl austritt. Die Turbine erhält nur so viel Energie (Drehgeschwindigkeit), wie sie zum Antrieb des Verdichters benötigt.

Anwendungen in der Schifffahrt: Hier kommt es weniger auf ein günstiges Verhältnis Leistung-Masse an als auf geringen Treibstoffverbrauch an. Deshalb hat der effizientere Dieselmotor, der im Gegensatz zur Gasturbine auch mit günstigem Schweröl betrieben werden kann, diese im zivilen Bereich verdrängt. Für militärische Anwendung wird sie wegen ihrer größeren Laufruhe gelegentlich eingesetzt. Auch für Luftkissenfahrzeuge wird oft die Gasturbine gewählt.

Anwendung in Elektrizitätswerken (zwei Bauarten von Gasturbinen werden unterschieden):

• Schwere Bauart (Heavy Frame): die Turbinen haben Leistungen von über 50 MW (bis zu einigen hundert MW) und sind für den stationären Dauerbetrieb in großen Kraftwerken gedacht.
• Leichte Bauart: Flugturbinenderivate oder Aircraft-Derivative haben Leistungen von 100 kW bis 40 MW und sind konstruktiv den Flugzeugturbinen ähnlich. Beim Einsatz in Industriekraftwerken sind diese Turbinen oft Bestandteil einer Kraft-Wärme-Kopplung bzw. einer GuD-Anlage (Gas- und Dampfkraftwerk). Günstig sind sie auch für leistungsfähige Notstromaggregate, etwa für Krankenhäuser, weil sie zum vollen Hochlaufen nur wenige Minuten brauchen.

  Stirlingmotor

Der Stirlingmotor wandelt Wärmeenergie in mechanische Energie um, ohne dass dazu zwingend eine Verbrennung stattfinden muss. Für den Betrieb muss am Motor ein Temperaturunterschied vorhanden sein und erhalten bleiben.

  Raketenmotoren

Raketenmotoren erzeugen in der Regel aus chemischer Energie über den Umweg der Wärmeenergie mechanische Energie. Siehe auch Rakete, Raketentechnik.
Ausnahmen, die rein physikalisch arbeiten, sind:

• Kalt- und Heißwasserraketen.
• Ionenantriebe

  Elektromotor

Die am häufigsten eingesetzten Motoren sind Elektromotoren. Antriebe der verschiedensten Größe und Leistung finden sich in praktisch allen Maschinen Geräten, Automaten und Produktionsmitteln – von miniaturisierten Servo- und Schrittmotoren über Geräte für Haushalt, Büro, Klima und Auto bis zu Industrieanlagen.

Die Weiterentwicklung findet hier weniger im Motorbau selbst als in der Optimierung seiner Anwendung, z. B. durch leistungselektronische Steuerung, statt.

Elektromotoren sind Energieumwandler, die elektrischen Strom in Rotations- oder lineare Bewegung (Linearmotor) umsetzen. Größere Asynchronmotoren sind oft genormt (DIN, Deutschland), was die Produktion und den Einsatz von Motoren vereinheitlicht. Europäische Elektro-Motorenprodukte unterliegen oft der der CEE-Norm.

Elektromotoren gibt es für Gleichstrom, Wechselstrom und Drehstrom. Sie finden vor allem bei Industrieanlagen und für elektrische Maschinen Verwendung. Auch in Spielzeugen oder z. B. in PCs (Lüfter, Laufwerke, Festplatte) und in Haushaltsgeräten werden sie eingesetzt.

Entwicklungstrends sind die Miniaturisierung und die Kombination mit Steuerungstechnik (Sensorik, Leistungselektronik).

Neuere Entwicklungen betreffen die großtechnische Anwendung von Supraleitern, an der intensiv gearbeitet wird. Sie wird neben Leistungssteigerungen im Motorbau auch den Transformatorbau betreffen.

Fast alle Elektromotoren können auch „umgekehrt“ als Generatoren arbeiten, d. h. bei mechanischem Antrieb elektrische Energie erzeugen. Damit kann z. B. beim Bremsen oder bei Fahrstühlen Energie zurückgewonnen werden.

Eine Sonderform von Elektroantrieben sind die Piezomotoren.

  Hydraulikmotor

Hydraulikmotoren arbeiten oft nach dem umgekehrten Prinzip einer Zahnradpumpe. Sie erzeugen eine Drehbewegung aus Druck und Strömung einer Hydraulikflüssigkeit. Sie sind vergleichsweise klein und können auch im Stillstand hohe Drehmomente erzeugen. Sie werden u. a. an Baggern, Tunnelbohrmaschinen und in der Landwirtschaft eingesetzt.

Eine abgeleitete Variante ist in Strömungsgetrieben zu finden, wird dort jedoch nicht so genannt.

  Druckluftantriebe

Druckluft wird zum Betrieb von Turbinen (z. B. zahnärztliche Turbinen (Bohrer), Zentrifugen) oder Kolbenmaschinen genutzt.

  Geschichte

Wasserkraft und die Windkraft spielen bei der Geschichte des Motors eine Rolle. Auch ein Wasserrad ist ein Motor, ein Energiewandler: Das Energieangebot von Wasser mit höherer Lage (potenzielle Energie) eines Teiches oder eines Flusses wurde mittels eines Wasserrades in eine Drehbewegung umgesetzt, um Mühlsteine (Wassermühle) oder ein Sägewerk anzutreiben.

Ebenso ist ein Windrad ein Motor: Die Kraft der vorbeiströmenden Luft wird verwendet, um z. B. einen Mühlstein (Windmühle), eine Wasserpumpe oder einen Generator anzutreiben.

Weitere historische Antriebe arbeiteten mit Muskelkraft von Tieren oder Menschen (siehe Göpel). Noch heute treiben in trockenen Ländern Menschen oder Tiere Pumpwerke an, um Wasser zu fördern.

  Einzelnachweise

1. ↑ http://www.treehugger.com/files/2008/10/free-piston-engines-efficient-plug-in-hybrid-cars-electric.php

  Weblinks

 Wiktionary: Motor – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Wikibooks: Motoren aus technischer Sicht – Lern- und Lehrmaterialien

  Schematische Darstellung eines Otto-Zweitaktmotors mit Vorverdichtungsventil am Kurbelgehäuse

Ein Zweitaktmotor ist ein Kolben-Verbrennungsmotor, der für den thermodynamischen Kreisprozess im Gegensatz zum Viertaktmotor mit vier Takten nur die namensgebenden zwei Takte benötigt.

Umgangssprachlich bezeichnet der Begriff „Zweitakter“ einen ventillosen Ottomotor mit Gemischschmierung und Zündkerze, der einfach, kostengünstig und leicht ist (in diesem Artikel zur Unterscheidung als „einkolbengesteuerter Zweitakter“ bezeichnet). Es gibt aber auch große Zweitakt-Dieselmotoren für Lokomotiven, LKW, Schiffe und Flugzeuge.

  Arbeitsweise

Zweitakter haben unabhängig von ihrer Bauart folgenden Prozessablauf (Kreisprozess) (Beginn am unteren Totpunkt):

Erster Takt: Verdichten und arbeiten

• Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das im Zylinder befindliche Gas (Luft, Brennstoff-Luft-Gemisch) verdichtet (nahezu isentrop). Dabei erhöht sich die Temperatur des Gases analog zum Druckanstieg durch die Verdichtung.
• Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch eine Zündkerze gezündet. Durch die nahezu isochore (Volumen bleibt konstant) Wärmezufuhr entsteht ein hoher Druck. Beim Diesel-Zweitaktmotor wird zur isobaren Wärmezufuhr (Druck bleibt konstant) Diesel eingespritzt. Die so freigewordene Wärme wird durch die anschließende Expansion des Arbeitsgases durch Beaufschlagung des Kolbenbodens in mechanische Energie umgewandelt.

Zweiter Takt: Ladungswechsel

• In der Nähe des unteren Totpunktes öffnen sich Aus- und Einlassöffnung, und das Abgas entweicht durch seinen Restdruck. Dies kann durch das Öffnen von Ventilen oder das Freigeben der Öffnungen durch den Kolben geschehen.
• Der Rest wird durch das einströmende Frischgas ausgespült. Das Frischgas kann Benzin-Luft-Gemisch sein oder Luft (bei Einspritzmotoren).
• Auf dem Weg des Kolbens zum oberen Totpunkt werden Ein- und Auslassöffnungen wieder verschlossen, das Frischgas wird wieder verdichtet, und der Kreisprozess beginnt erneut.

Für die Spülung muss das Frischgas (entweder Gemisch oder Luft) einen Überdruck besitzen. Um diesen zu erzeugen, wird entweder das Kurbelgehäuse wie eine Pumpe benutzt oder ein besonderer Ladelüfter verwendet.

Der Prozessablauf des Zweitaktmotors bildet dabei den idealen Otto-Kreisprozess bzw. Diesel-Kreisprozess nach.

  Technische Grundsätze und Realisierungen

  Gasdynamik

• Nutzung des Kurbelgehäuses als Pumpe

Das Kurbelgehäuse wird zusammen mit dem Kolben als Pumpenkammer benutzt, um den für die Spülung nötigen Überdruck zu erzeugen. Das heißt, dass der Kolben in der Aufwärtsbewegung das Gas im Brennraum komprimiert und gleichzeitig im Kurbelgehäuse Gas ansaugt. In der Abwärtsbewegung wird dieses dann komprimiert (vorverdichtet). Der Zylindereinlass ist über einen Überströmkanal mit dem Kurbelgehäuse verbunden. In der Nähe des unteren Totpunktes gibt der Kolben die Einlassöffnung frei, und das nun unter Druck stehende Frischgas strömt in den Zylinder.

• Resonanz im Ein- und Auslasstrakt

  Arbeitsweise eines Zweitaktmotors mit Membran-Einlasssteuerung und Resonanzauspuff (blau: Luft, grün: Benzin-Luft-Gemisch, grau: Abgase)

Der Zweitaktmotor ist ein Resonanzsystem, dessen Leistungsentfaltung von den Schwingungseigenschaften der verwendeten Gase abhängig ist (Trägheit). Beim Auslassvorgang kann die Schwingung der Abgase durch geeignete Gestaltung der Auspuffanlage besonders effizient genutzt werden (siehe Bild oben). Sobald der Kolben den Auslass-Schlitz freigibt, strömen die Abgase in den Auspuff. Die Strömungsgeschwindigkeit vermindert sich erst im Diffusor. Solange strömt das Gas unverändert weiter, und durch dessen Trägheit entsteht ein Druckgefälle in Richtung Auspuff (bildlich: Die Gassäule saugt am Auslass). Dieser Effekt wird auch bei Viertaktmotoren eingesetzt, um bei Ventilüberschneidung bessere Gaswechsel zu erreichen. Der Diffusor hat dabei nur die Aufgabe, anders als ein oft zitierter Irrglaube, das Abgas auf niedrigere Strömungsgeschwindigkeit zu bringen, ohne dass die Strömung dabei abreißt.

Am zweiten Kegelstumpf wird etwas später eine positive Druckwelle reflektiert. Hier staut sich das Gas aufgrund der Trägheit, und die so entstandene Welle setzt sich in Richtung Auslass fort. Dadurch wird Frischgas, das in den Auspuff gedrückt wurde, in den Zylinder zurückgeschoben. Durch diese Art der Aufladung werden die Frischgasverluste gemindert (Resonanzauspuff). Die Länge und Form des Auspuffs in Verbindung mit der Höhe des Auslass-Schlitzes entscheiden über das Drehzahlband, welches der Auspuff unterstützt. Bei kurzen Auspuffen und hohen Auslass-Schlitzen ist die Zeit, in der das verbrannte Abgas wieder reflektiert bzw. herausgesaugt wird, kürzer und somit eher für höhere Drehzahlen konzipiert. Das Gegenteil gilt für lange Auspuffe und flache Auslass-Schlitze. Die Gase strömen mit Schallgeschwindigkeit, die wegen der sehr hohen Abgastemperatur sehr viel höher als bei 20 °C ist. Deswegen ist es bei Hochleistungsmotoren üblich, die Schallgeschwindigkeit durch zusätzliches Quenchen zu regeln.

Da in erster Näherung am Ende des Ansaugvorganges immer atmosphärischer Druck im Zylinder ist, kann beim Otto-Zweitaktmotor von Qualitätsregelung gesprochen werden. Variiert über die Drosselklappe des Einlasssystems wird nur das Verhältnis von Gemisch zu Restabgas im Zylinder. Der im Teillastbereich hohe Anteil von Abgasen im Zylinder führt zu schlechten Verbrennungsgüten und hohen CO- und CH-Gehalten. Auf einen Lastpunkt z.B. in stationären Betrieb sind die Strömungsverhältnisse optimal abstimmbar mit entsprechend hohen Wirkungsgraden und gutem Abgasverhalten.

  Spülung

Das Ziel der Spülung ist, in der kurzen Zeit, in der Ein- und Auslassöffnungen frei sind, das verbrannte Gemisch durch Luft bzw. Kraftstoff-Luft-Gemisch zu ersetzen. Hierbei soll einerseits möglichst wenig Restgas im Zylinder bleiben, andererseits aber auch möglichst wenig Luft bzw. Gemisch durch den Auslass herausgeblasen werden.

Es gibt mehrere Varianten der Lage der Ein- und Auslasskanälen und der Formgebung der Kolben^[1].

• Querstromspülung: Aus- und Einlasskanal liegen einander gegenüber und werden beide vom Kolben freigegeben und geschlossen. Dabei öffnet sich der Auslass zuerst und schließt sich zuletzt. Der Kolben muss so geformt sein, dass der Einlassstrom in Richtung Zylinderkopf umgelenkt wird, um diesen Bereich auch zu spülen. Das kann z.B. mit einer Nase geschehen.

• Umkehrspülung: Ein- und Auslasskanal liegen auf einer Zylinderseite. Auch hier werden beide Öffnungen vom Kolben freigegeben und geschlossen. Der Frischgasverlust ist gegenüber der Querstromspülung geringer und der Kolbenboden kann flach sein. Bei dieser von Schnürle entwickelten Variante, die sich durchgesetzt hat, erfolgt der Einlass beiderseits tangential, während der Auslass zentral geschieht. Das Aufeinandertreffen der beiden tangential eingeschossenen Frischgasströme bewirkt seine notwendige Umlenkung in Richtung Zylinderkopf.

• Gleichstrom- oder Längsspülung: Aus- und Einlasskanal liegen an entgegengesetzten Enden des Zylinders. Das Frischgas strömt nicht vom Kolben zum Zylinderkopf und wieder zurück, sondern nur in eine Richtung. Das Freigeben der Öffnung kann über ein angesteuertes Ventil am Zylinderkopf erfolgen oder, beim Gegenkolbenmotor, über den anderen Kolben. Diese Spülungsvariante erlaubt als einzige die Aufladung des Motors, da hier der Auslass früher als der Einlass geschlossen werden kann. Auch bei großem Hubraum ist eine gute Spüleffizienz erreichbar.

Steuerzeiten

• Querstromspülung: Überströmen von 70° vor UT bis 60° nach UT, Auspuff von 70° vor UT bis 70° nach UT
• Umkehrspülung: Überströmen von 50° vor bis 50° nach UT, Auspuff von 65° vor UT bis 65° nach UT
• Gleichstromspülung: Überströmen von 35° vor bis 85° nach UT, Auspuff von 54° vor bis 56° nach UT

  Schmierung

Welche Schmierungsart verwendet wird, hängt von der Art der Erzeugung des Spüldrucks ab.

Wird das Kurbelgehäuse als Pumpkammer zur Erzeugung des Spüldrucks genutzt, kann keine Ölsumpfschmierung angewandt werden, bei der das Öl ständig an die Schmierstellen gepumpt wird und wieder zurückläuft. In diesem Fall wird das Öl dem Kraftstoff zugesetzt und schmiert so Pleuelgelenke, Kurbelwelle und Zylinderwand (Gemischschmierung). Dies führt zu hohem Ölverbrauch und hoher Belastung des Abgases mit Kohlenwasserstoffen und Ruß.

Bei der sog. Getrenntschmierung wird das Öl aus einem Extratank lastabhängig mit dem Kraftstoff vermischt, also ein variables Mischungsverhältnis erzielt, so dass in unkritischen Lastbereichen weniger Öl verwendet werden kann.

Wird ein besonderer Verdichter zu Erzeugung des Spüldrucks verwendet, kann die konventionelle Ölsumpfschmierung verwendet werden.

  Kolbenkantengesteuerter Zweitakter

Dies ist die weitaus verbreitetste Form, kostengünstig und mechanisch einfach, die vor allem bei kleinen Motoren verwendet wird. Die Kolbenoberkante gibt in der Nähe des unteren Totpunktes die Überström- und Auslassöffnung in der Zylinderwand frei. Die Kolbenunterkante gibt in der Nähe des oberen Totpunktes den Einlass in das Kurbelgehäuse frei. Vorteil ist hierbei die Öffnung und Schließung des Einlasses, der Überströmkanäle und des Auslasses ohne zusätzliche mechanische Bauteile.

  Drehschiebergesteuerter Zweitakter

Hierbei wird der Einlass in das Kurbelgehäuse durch eine auf der Kurbelwelle angebrachte Scheibe geöffnet und verschlossen. Der Vorteil gegenüber kolbenunterkantengesteuerten Motoren ist die Möglichkeit, den Öffnungszeitpunkt unabhängig vom Schließzeitpunkt (asynchron) zu steuern. Siehe auch: Schiebersteuerung bei Zweitaktmotoren

  Membrangesteuerter Zweitakter

Hier ist im Einlass ein Membranventil angebracht, das bei Unterdruck im Kurbelgehäuse öffnet und bei Überdruck schließt. Vorteil hierbei ist die automatische Anpassung an die Strömungsverhältnisse bei allen Drehzahlen.

Die schwachfedernde und massearme Membran (auch Zungenventil genannt) öffnet schon bei geringem Unterdruck und schließt schlagartig bei erreichtem Druckausgleich; sie verhindert Zurückblasen und passt sich einem breiten Drehzahlband an. Ein grundlegender Unterschied zwischen einem vom Unterdruck geöffneten Steuerorgan und einem vom Arbeitskolben freigegebenen Schlitz besteht im (relativ) sanften Abheben der Membranen oder Ventile gegenüber dem raschen Öffnen zur Kurbelkammer, in der schon ein nennenswerter Unterdruck herrscht. Das dadurch verschärfte Ansauggeräusch fällt bei Rennmotoren nicht in die Waagschale, wohl aber im Alltag.

Nun kombinierten die Yamaha-Konstrukteure beide Systeme – der Kolben verschließt zunächst den zur Membrane führenden Weg, der Kurbelhausdruck sinkt und reißt die Membranzungen plötzlich auf, wesentlich weiter und wirksamer, auch zum Anfachen der gewünschten Schwingungen. Da der Ansaugkanal außerdem als (fünfter) Überströmkanal dient, erzeugen die nach oben strömenden Frischgase hinter den Membranzungen einen statischen Unterdruck – je schneller, um so stärker – und saugen ein zusätzliches Quantum Frischgas an, direkt vom Ansaugweg in den Arbeitszylinder.

Dieses Prinzip erlaubte es schließlich, sämtliche Serienmotoren ungeachtet dreistelliger Literleistungen mit Membranen und besserem Drehmomentverlauf auszustatten. Durch neueste Technologie, was die Materialien der Membranzungen anbelangt, ist es gelungen, durch Einsatz von glasfaserverstärkten als auch aus Carbonfasern bestehenden Membranzungen teure Motorschäden auszuschließen. Falls mal eine Metall-Membrane brach, (Kollision mit Kolben usw.), zog es doch teure Motorschäden nach sich. Außerdem konnte die Masseträgheit gegenüber Metall-Membranplättchen nochmals deutlich verbessert werden.

Ein weiterer positiver Nebeneffekt sind deutlich bessere Verbrauchswerte eines membrangesteuerten Motors.^[2]

  Doppelkolbenmotoren

Beim Doppelkolbenmotor arbeiten zwei Kolben auf demselben Brennraum, was den Vorteil hat, dass ein Kolben die Einlass- und der andere die Auslassöffnung steuern kann. Man erreicht dadurch:

• Gleichstromspülung, d.h. besserer Gasaustausch;
• Aufladbarkeit, weil man den Auslass früher schließen kann als den Einlass;
• größere, strömungsgünstigere Ein- und Auslassöffnungen, da man jeweils den kompletten Zylinderumfang nutzen kann.

Es gibt zwei Hauptvarianten (siehe Doppelkolbenmotor):

  U-Zylinder-Motor

Zwei nebeneinanderliegende Zylinder sind am Kopf verbunden, so dass sich ein U-förmiger Brennraum ergibt.

  Gegenkolbenmotor

Beim Gegenkolbenmotor arbeiten zwei Kolben gegeneinander in einem Zylinder. Es gibt entweder zwei per Getriebe gekoppelte Kurbelwellen oder eine Kurbelwelle und lange Zugstangen oder Kipphebel. Diese Lösung hat bei gleicher Kolbenanzahl geringere thermische Verluste, da die Zylinderköpfe fehlen.

  Ventil-Zweitakter

Die Verwendung von Ventilen verschafft jedoch die gleichen Vorteile wie das Doppelkolbenprinzip, nämlich Gleichstromspülung und Aufladbarkeit. Großdieselmotoren sind meist Ventilmotoren.

  Vor- und Nachteile des Zweitaktprinzips

  Vorteile des Zweitakters gegenüber dem Viertakter gleicher Leistung und Drehzahl

Der Zweitakter hat doppelt so viele Arbeitstakte pro Zeiteinheit wie der Viertakter, wenn auch, wegen der Nutzung eines Teils der Takte für die Spülphase (Einlass, Auslass), nur 70 bis 80 % der Energieabgabe pro Arbeitstakt^[3]. Hierdurch allein entstehen eine Reihe von Vorteilen:

• gleichförmigeres Drehmoment
• geringere statische und dynamische Masse mit kleineren Drehimpulsen und geringeren Vibrationen
• hohe Drehzahlen sind bei den ventillosen Varianten einfacher möglich

Für den kolbenkantengesteuerten Zweitakter ist noch anzuführen:

• Einfachheit und damit geringerer Fertigungsaufwand, da Ventile und ihr Antrieb wegfallen
• Lageunabhängigkeit (bei Gemischschmierung), wichtig für handgeführte Geräte wie Motorkettensägen

  Nachteile des Zweitaktmotors

• Je nach Bauart eine gewisse Vermischung von Frisch- und Abgas. Dadurch Abwägung zwischen hohen Spülverlusten oder hohem Abgasanteil in der Zylinderfüllung (siehe auch Fanggrad)
• Hohe thermische Belastung von Kolben und Auslassöffnung wegen geringer Innenkühlung
• Unruhiger Lauf im Schubbetrieb. Bei Motoren mit Gemischschmierung kann es bei Schubbetrieb durch das zu geringe ölhaltige Gemisch zu Motorschäden (Kolbenfresser) oder Lagerschäden kommen
• Geringere Motorbremswirkung
• Je nach Bauart mehr oder weniger hoher Ölverbrauch und Abgasgeruch
• Emissionsprobleme (siehe nächster Abschnitt)
• Hoher mechanischer Verschleiß des Kolbens und der Kolbenringe bei Zylinderwänden mit Öffnungen.

  Emissionen von Zweitaktmotoren

  Ursachen

Große Zweitaktmotoren beweisen, dass sich auch mit dem Zweitaktprinzip gute Emissionswerte erzielen lassen. Dass einfache Zweitaktmotoren meist mehr Emissionen haben als viel größere Viertaktmotoren, liegt an folgendem:

• Überströmverluste (Spülverluste) bringen unverbranntes Kraftstoff-Öl-Gemisch ins Abgas.
• Inhomogene, d.h. unvollständige Verbrennung des Gemischs führt zu Emission von Verbrennungszwischenprodukten wie Feinstaub^[4].
• Die Kolbenringe überlaufen die Spülöffnungen. Dadurch wird Öl von der Zylinderwand in den Gasstrom gerissen, was zu Emissionen auch bei Motoren mit Ölsumpfschmierung führt.

Durch Verwendung von Ölsumpfschmierung, separater Auslasssteuerung mit Ventilen (oder dem zweiten Kolben beim Gegenkolbenmotor) und Einspritzung kann man diese Emissionen minimieren.

In Entwicklung befindliche ölfreie Kolben aus Kohlenstoff-Werkstoffen könnten, wenn erfolgreich, die Emissionen weiter erheblich vermindern.

  Gesetzliche Grenzwerte

Für Zweiräder gelten je nach Hubraum die Abgasnormen Euro2 oder Euro3, unabhängig, ob ein Zweitaktmotor oder Viertaktmotor verwendet wird. Dies führte oberhalb 50 cm³ zu einer weitreichenden Verdrängung von Zweitaktmotoren. Motoren von Kleinkrafträdern unterhalb 50 cm³ dürfen wesentlich größere Kohlenwasserstoffmengen ausstoßen als PKW-Motoren, der Partikelausstoß ist unbegrenzt.

Bei Arbeitsgeräten (z. B. Laubbläsern) definiert die europäische Richtlinie 2002/88/EC die gesetzlichen Grenzwerte. Die Richtlinie unterscheidet 3 Klassen von Handgeräten und 4 Klassen von Nicht-Handgeräten. Grenzwerte für Freizeitgeräte (z. B. Wassersport) sind durch die Richtlinie 2003/44/EC gegeben.

  Anwendungsbeispiele

Beispiele für Fahrzeuge mit Zweitaktmotor sind Motorräder, die Mehrzahl der Karts, die meisten Mopeds und viele Motorroller. Historisch kamen Zweitaktmotoren auch bei Personenwagen zum Einsatz, so etwa bei DKW. Häufig findet man die Zweitaktmotoren in der Dieselausführung bei Lokomotiven, Schiffen oder Stromgeneratoren – in der Benzinausführung (Ottoprozess) auch bei Kleinfahrzeugen mit 50 cm³ und bei Rasenmähern, Kettensägen, Stromgeneratoren, Schiffs-, Flugzeugmodellen und Modellautos. Die Zweitakter-Großdieselmotoren von Schiffen zählt man zu den wirtschaftlichsten Wärmekraftmaschinen schlechthin, dies wegen ihres hohen Wirkungsgrades.

  Historische Diesel-Zweitakter

  Einer der größten Lastkraftwagen mit Diesel-Zweitaktmotor war der Südwerke (Krupp) „Titan“

  Diesel-Zweitaktmotor eines Krupp „Elch“

Bekannte Zweitakt-Dieselmotoren mit Auslassventilen im Zylinderkopf waren die Baureihen 53, 71, 92, 149 (Kubikzollangaben) der Detroit Diesel Corporation (DDC). Diese Zweitaktmotoren nutzten zur Erzeugung des Spüldrucks ein Rootsgebläse – teilweise mit vorgeschalteten Turboladern - und wassergekühlte Ladeluftkühler. Zweitakt-Dieselmotoren für Lastwagen produzierten auch die Kruppwerke bis in die 1950er Jahre. Weitere Beispiele: Junkers Jumo 205 Gegenkolben-Diesel-Flugmotor, Commer Gegenkolben LKW-Motor.

  Moderne, ventilgesteuerte Zweitaktmotoren

Viele der heutigen Zweitakter haben gesteuerte Auslassventile und Einlassschlitze. Befüllt werden sie von getrennten Ladepumpen. Hierdurch wird ein sauberer Gaswechsel erreicht. Es ist keine Gemisch-Schmierung mehr notwendig, die Kurbelwelle lagert wie beim Viertakter in Öl.

Diese Bauweise eignet sich besonders für langsamlaufende Motoren mit großem Hubraum (Schiffsdiesel, mit Bohrungen von einem Meter und Hüben von ca. drei Metern), da die langsame Drehzahl immer eine ausreichende Befüllung ermöglicht und das Gewicht der externen Lader kaum eine Rolle spielt. Wegen des verwendeten Treibstoffs (Bunkeröl) gibt es solche ventilgesteuerten Zweitakter nur als Diesel.

  Typ-90-Panzer

Der große turbogeladene Zweitakt-Schiffsdieselantrieb wird in Bezug auf den thermischen Wirkungsgrad unter den Wärmekraftmaschinen nur von kombinierten Gas-und-Dampfturbinen übertroffen: Es gelingt mit ihm, bis zu 55 % der chemisch gebundenen Energie des Kraftstoffes in nutzbare mechanische Arbeit zu verwandeln. Im Vergleich hierzu werden bei PKW-Ottomotoren selten mehr als 30 % herausgeholt und PKW-Turbodiesel kommen selten über 40 % Wirkungsgrad.

Ein besonderer Anwendungsfall ist der japanische Typ-90-Panzer, der von einem Mitsubishi-10ZG-Zweitaktmotor mit Dieseldirekteinspritzung und Rootsgebläse zur Aufladung angetrieben wird. Der US-amerikanische Transportpanzer M113 verfügt über einen wassergekühlten Zweitakt-V6-Dieselmotor von General Motors (die Produktionsabteilung wurde später ausgegliedert und in Detroit Diesel Corporation umbenannt). Er liefert eine Leistung von 156 kW (M113A1 und M113A2) bzw. 202 kW (M113A3).

Zu den Besonderheiten eines Zweitakt-Dieselmotors gehört das Roots-Gebläse, das für eine Verdichtung der angesaugten Luft in der Ladeluftkammer sorgt und somit die Leistung verbessert. Die auf 1,5 bar komprimierte Luft gelangt über 18 Einlassschlitze im Zylinder, die beim unteren Totpunkt des Kolbens geöffnet sind, in den Brennraum und spült die Verbrennungsgase über vier Auslassventile in den Abgaskrümmer. Für Ottomotoren ist diese Bauweise nach heutigem Stand der Technik ungeeignet, da der Otto-Prozess nur für hochdrehende Motoren sinnvoll ist. Bei einer Direkteinspritzung sind Abgasemission und Kraftstoffverbrauch geringer.

  Geschichte des Zweitaktmotors

  Verdichtungsloser, direkt wirkender Zweitakt-Gasmotor von Lenoir, 1861

Die ersten, heute als verdichtungslose bezeichneten Zweitaktmotoren arbeiteten nach einem völlig anderen Prinzip und werden nur deshalb so genannt, weil sie bei jeder Kurbelwellenumdrehung zündeten – wie auch der moderne verdichtende Zweitakter. Im ersten Takt wurde angesaugt und unverdichtet gezündet, im zweiten Takt ausgepufft. Die Gaswechselsteuerung erfolgte mittels Schieber. Versuche von Jean Joseph Étienne Lenoir, Siegfried Marcus, und anderen, sie für mobile Zwecke zu verwenden (zwischen 1860 und 1870), scheiterten nicht zuletzt am ungünstigen Leistungsgewicht. Auch der berühmte „Sylvestermotor“ des Carl Benz von 1879 arbeitete nach diesem Prinzip. Als stationäre Gasmotoren waren solche Maschinen jedoch zu Beginn der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts zu Tausenden in Verwendung. Die „klassische“ Bauweise wurde von dem britischen Ingenieur Joseph Day 1888 entwickelt und 1889 patentiert.

  Aktuelle Entwicklungen

Aktuell erlebt der Zweitaktmotor eine gewisse Renaissance. Besonders im Bereich Bootsmotoren, etwa bei Jet-Ski oder auch im Ultraleichtflug, werden wieder verstärkt Zweitaktmotoren eingesetzt, welche nicht mehr die klassischen Nachteile der herkömmlichen Bauart besitzen. Beispiele hierfür sind u.a. ROTAX-Motoren, welche unter Verwendung eines Direkteinspritzungsystemes (Ficht FFI) eine neue Generation von Motoren darstellen, so ROTAX 600 H.O. E-Tec, die in den Schneemobilen der Ski-Doo-Serie eingesetzt werden und den Viertaktmotoren deutlich überlegen sind.

Tohatsu setzt mit dem TLDI-System (Two stroke Low pressure Direct Injection) bei Bootsmotoren ebenfalls auf Zweitaktmotoren. Yamaha hat das sogenannte HDPI-System (High Pressure Direct Injection). Darüber hinaus existiert das Envirofit-International-Projekt, bei dem herkömmliche Zweitaktmotoren zu Direkteinspritzern unter Verwendung der Orbital-Einspritzung mit umweltfreundlicheren Abgaswerten umgerüstet werden. Dies wird durch Austausch des Zylinderkopfes und Nachrüstung einer Einspritzung (Bausatz) erreicht. Das Ziel dieses Projektes ist es, die millionenfach in Asien anzutreffenden Leichtkrafträder mit herkömmlichen Zweitaktmotoren und damit entsprechenden Umweltproblemen durch eine Umrüstung zu umweltfreundlicheren Fahrzeugen zu machen.

Eine Reihe von kleinen Firmen haben funktionsfähige Gegenkolbenmotoren entwickelt oder sind dabei, sie zu entwickeln, um deren potenziell geringeren Verbrauch nutzbar zu machen.

Ungewöhnlich ist die Bauweise des Pivotalmotors, der es mit wassergekühltem Pivotal-Kolben und Direkteinspritzung (aktuell Entwicklung mit Orbital-System) ermöglicht, die Spülverluste auf ein Minimum zu reduzieren und mit Gemischen von bis zu 1:300 gegenüber herkömmlichen Kolbenanordnungen (i.d.R. 1:50 - 1:100) zu arbeiten.

Beim Kolbenladermotor von Helmut Kottmann lädt ein Kolbenlader einen oder mehrere Arbeitszylinder, wobei er gleichzeitig den Einlaß und den Auslaß regelt,so daß es keine Spülverluste gibt. Im Arbeitszylinder findet nach jeder Umdrehung eine Verbrennung statt wie beim Zweitaktmotor. Die Schmierung ist jedoch wie beim Viertakter. Die Einspritzung kann in den Kolbenlader,in den Überströmkanal oder in den Brennraum direkt erfolgen.

  Literatur

• Christian Rieck: Zweitakt-Motoren-Tuning. Eschborn: Rieck, 2004, ISBN 3-924043-25-6. (erklärt die Funktionsweise des Zweitaktmotors und Möglichkeiten zur Leistungssteigerung)
• Wolf Albrecht Doernhoeffer: Zweitakt-Praxis. 3. Auflage. Christian-Rieck-Verlag, Eschborn 2004, ISBN 3-924043-19-1. (dieses Buch erschien unter dem Originaltitel Zweitakt-Praktikum – Betriebs-Taschenbuch für kleine Zweitakt-Ottomotoren bereits 1942 im Franckh-Kosmos-Verlag. Bis auf neuere Entwicklungen in den Bereichen Werkstoffe, Motormanagement und Schadstoffreduzierung durch CWI und dergleichen ist dieses Buch auch heute noch aktuell.)
• Wolf Albrecht Doernhoeffer: Zweitakt-Praktikum : Betriebstaschenbuch für kleine Vergaser-Zweitaktmotoren. Stuttgart : Franck, 1942.
• Venediger, Herbert J.: Zweitaktspülung insbesondere Umkehrspülung. Stuttgart : Franckh, 1947
• List, Hans: Der Ladungswechsel der Verbrennungskraftmaschine. Band 4, Teil 2: Der Zweitakt. Wien : Springer, 1950
• Heise, Michael: Zweitakt-Fahrzeugmotoren. Leipzig : Fachbuchverlag, 1953

  Quellen

1. ↑ Richard von Basshuysen: Handbuch Verbrennungsmotor: Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. Vieweg+Teubner Verlag, 2007, S. 440ff.
2. ↑ Membransteuerung - und wieder Yamaha. In: H. Hütten: Schnelle Motoren – Seziert und frisiert. 6. völlig neu bearbeitete Auflage. R. C. Schmidt, Braunschweig 1977, ISBN 3-87708-060-X, S. 252-253.
3. ↑ Cornel Stan: Alternative Antriebe für Automobile. Springer-Verlag, Berlin u.a. 2008, ISBN 978-3-540-76372-7, S. 126.
4. ↑ G. Merker, Chr. Schwarz, G. Stiesch, F. Otto: Verbrennungsmotoren. 2. Auflage. Teubner, Stuttgart u.a. 2004, ISBN 3-519-16382-9.

  Weblinks

 Commons: Zweitaktmotoren – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wikibooks: Motoren aus technischer Sicht – Zweitaktmotor – Lern- und Lehrmaterialien

• Zweitaktprinzip