2 TAKT OTTOMOTOR
Ein Zweitaktmotor ist ein Verbrennungsmotor, üblicherweise in der Bauart als Hubkolbenmotor, der die zur Leistungserzeugung erforderlichen beiden Takte im Gegensatz zum Viertaktmotor während einer Umdrehung der Kurbelwelle bewältigt. Ein Takt ist die Bewegung des Kolbens vom Stillstand in eine Richtung bis zum erneuten Stillstand (die Bewegung von einem so genannten Totpunkt zum anderen). Die Kurbelwelle vollführt daher eine halbe Umdrehung während eines Taktes.
Bekannteste Anwendungsbeispiele für einen Zweitakter dürften Fahrzeuge der Marke DKW sowie der Trabant sein. Immer noch beliebt sind Zweitaktmotoren in der Dieselausführung bei Schiffen, Lokomotiven und Notstromgeneratoren - in der Benzinausführung (Ottoprozess) bei Kleinfahrzeugen mit 50 cm³, Rasenmähern, Motorsägen oder im Kartsport.
Schematische Darstellung von Zylindern für Diesel- (l.) und Ottozweitaktprozess (r.)
1. Takt, Arbeitstakt und Vorverdichten:
Der Kolben durchläuft den oberen Totpunkt. Die Zündkerze entzündet das Gemisch im Brennraum über dem Kolben, wodurch infolge Temperaturerhöhung der Druck im Brennraum steigt. Der Kolben bewegt sich nach unten und verrichtet dabei mechanische Arbeit.
Im Raum unter dem Kolben wird das angesaugte Frischgas durch die Abwärtsbewegung des Kolbens verdichtet (Ladepumpen-Funktion des Kurbelraums).
Im unteren Teil der von der Kolbenoberkante überstrichenen Zylinderfläche liegen in der Zylinderwand die Überströmkanäle und die Auslassöffnung. Während der letzten Phase der Kolbenabwärtsbewegung werden die Auslassöffnung und die Überströmkanäle freigegeben. Das unter Überdruck stehende Frischgas strömt vom Vorverdichtungsraum unter dem Kolben durch die Überströmkanäle in den Zylinder und spült das verbrannte Abgas durch die Auslassöffnung in den Auspufftrakt hinaus.
2. Takt, Verdichten und Ansaugen:
Während der Aufwärtsbewegung des Kolbens wird zunächst die Auslassöffnung uäter der Überströmkanal verschlossen.
Während der weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Zylinder weiter verdichtet und kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts bereits entzündet (siehe hierzu Verdichtungsverhältnis, Kompressionsdruck).
Im Vorverdichtungsraum unter dem Kolben wird neues Frischgas durch den Einlasskanal angesaugt.Bei genauerer Betrachtung umfasst die Arbeitsweise des Zweitakters folgende 6 Takte: (OT - oberer Totpunkt; UT - unterer Totpunkt)
1. Takt (Ansaugen):
Der Kolben bewegt sich von UT nach OT und erzeugt dadurch einen Unterdruck im Kurbelwellengehäuse. Dieser Unterdruck bewirkt bei geöffnetem Einlasskanal ein Ansaugen des Kraftstoff-Luft-Gemisches.
2. Takt (Vorverdichten):
Der Kolben bewegt sich von OT nach UT, nach dem Schließen des Einlasskanales wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch vorverdichtet. 3. Takt (Überströmen):Auf dem Weg von OT nach UT wird nicht nur der Einlasskanal verschlossen, sondern auch die Überströmkanäle geöffnet. Es erfolgt die Spülung des Brennraumes, bei der Abgas durch Frischgas ersetzt wird.
4. Takt (Verdichten):
Der Kolben bewegt sich von UT nach OT, es werden zuerst die Überströmkanäle, dann der Auslass verschlossen. Danach erfolgt durch die weitere Hubbewegung die Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemischs.
5. Takt (Arbeiten):
Das Gemisch wird entzündet und verbrennt. Die dabei entstehende Flammenwand innerhalb des Brennraumes breitet sich dabei mit ungefähr zweifacher Schallgeschwindigkeit aus. Durch die Reaktionswärme dehnen sich die Gase aus und erzeugen den Arbeitsdruck, der den Kolben in Richtung UT drückt. Der Arbeitstakt ist der einzige Takt, bei dem nutzbare Energie freigesetzt wird.
6. Takt (Auslassen):
Auf dem Weg von OT zu UT wird der Auslass geöffnet, die Abgase können entweichen.
Die einzelnen Takte laufen teilweise parallel ab und umfassen nicht ganze Hubbewegungen. Alle 6 Takte finden während einer Umdrehung der Kurbelwelle statt.
Die Steuerung des Öffnens und Schließens der Kanäle erfolgt vor allem durch den Kolben, kann aber auch durch Drehschieber, Membranen und Ventile (wie beim Viertakter) erfolgen.
Der Auspuff ist als Resonanzauspuff konstruiert. Bei Erfüllung der Resonanzbedingung entsteht am Diffusor eine Unterdruckwelle, die den Spülvorgang unterstützt. Im weiteren Verlauf wird der Schall am Gegenkonus reflektiert. Die reflektierte Welle drückt zuviel herausgespültes Frischgas wieder in den sich schließenden Auslaß zurück. Dies bewirkt eine Überladung und eine Leistungssteigerung im Resonanzbereich.
Diesel-ZweitaktmotorBei einem Zweitakt-Dieselmotor wird statt des Kraftstoff-Luft-Gemisches im unteren Totpunkt Pressluft in den Zylinder eingeblasen und dadurch das Verbrennungsabgas in den Auspufftrakt gedrückt. Der Kraftstoff wird wie bei einem Viertakt-Dieselmotor in die verdichtete und dadurch über die Selbstentzündungstemperatur des Kraftstoffs erhitzte Luft, je nach Abstimmung des Motors vor dem oberen Totpunkt, eingespritzt. Die Auslassöffnung liegt ebenfalls am Zylinderkopf.