Der Zweitakt Motor
Beim Zweitakt-Arbeitsverfahren sind im Unterschied zum Viertaktverfahren nur zwei Hübe eine Kurbelwellenumdrehung- zum Ablauf eines Arbeitsspiels erforderlich. Im Gegensatz zum Viertaktmotor spielen sich die einzelnen zu einem Arbeitsspiel gehörenden Vorgänge sowohl über als unter dem Kolben ab. Zylinder und Kurbelkammer wirken zusammen. Beim Zweitakter erfolgt der Gaswechsel durch Schlitze (Überströmkanäle-Einlass-Auslass) in den Zylinderwänden die durch die auf- und abwärts Kolbenhüben geöffnet und geschlossen werden.
Wirkungsweise des Zweitakt-Arbeitsverfahrens. Im Zweitaktmotor laufen sieben verschiedene Vorgänge während zwei Kolbenhüben- gleich einer Kurbelwellenumdrehung ab.
1.-Das Vorsaugen oder die Druckverringerung im Kurbelgehäuse. Der Kolben bewegt sich aufwärts, von UT nach OT. Nach dem die Kolbenoberkante die Überstromschlitze geschlossen hat (z.B. 55 Kurbelwinkel nach UT), ist das Kurbelgehäuse zum Arbeitsraum des Motors über dem Kolben und zum Vergaser hin luftdicht verschossen. Hierdurch verringert der Kolben beim weiteren Aufwärtsgang den Druck im Kurbelgehäuse um etwa 0,2 bis 0,6 bar, je nach Motorenbauart. Es entsteht Unterdruck im Kurbelgehäuse.
2.-Das Einströmen z.B. 60 Kurbelwinkel vor OT gibt der Kolbenschaft den Einlassschlitz frei, in OT-Stellung des Kolbens ist er voll geöffnet. Durch den Druckunterschied zwischen Kurbelgehäuse und Außenluft strömt das (vorangesaugte) Kraftstoff-Luft-Gemisch mit hoher Geschwindigkeit in das Kurbelgehäuse ein. Beim Abwärtsgang des Kolbens, z.B. 60 Kurbelwinkel nach OT, schließt der Kolbenschaft den Einlassschlitz.
3.-Das Vorverdichten beim weiteren Abwärtshub verdichtet der Kolben das Gemisch im Kurbelgehäuse vor. Die höhe des Vorverdichtungsdruck beträgt zwischen 0,3 bis 0,8 bar je nach Motorbauart.
4.-Das Überströmen z.B. 55 Kurbelwinkel vor UT gibt die Kolbenoberkante die Überströmschlitze frei, so dass das unter Vorverdichtungsdruck stehende Gasgemisch durch die Überströmer in den Verbrennungsraum über dem Kolben strömt. Der Kolben bewegt sich von UT nach OT. Ebenfalls 55 Kurbelwinkel nach UT schliesst die Kolbenoberkante die Überströmer? Das Überströmen ist beendet.
5.-Das Verdichten beginnt nachdem der Kolben beim Aufwärtshub die Überströmer und den Auslasskanal verschlossen hat.
6.-Arbeiten kurz vor OT des Kolbens wird das Gemisch entzündet, so dass der Verbrennungshöchstdruck kurz nach OT auf den Kolben wirkt und diesen abwärts treibt.
7.-Ausstossen z.B. 70 Kurbelwinkel vor UT gibt die Kolbenoberkante den Auslassschlitz frei. Die unter Druck stehenden verbrannten Gase strömen durch den Auslasskanal in die Auspuffanlage. Durch die ständige Querschnittsverbreiterung der Auspuffbirne (Konus, Diffusor) werden lauter kleine Unterdruckwellen ausgelöst die eine saugende Wirkung haben und den Zylinder leer saugen. Kurz nach dem öffnen des Auslasskanals öffnen auch die Überströmer es folgen wieder die Arbeitsspiele Überströmen, Verdichten, Arbeiten.
Spülverfahren. Das laden und entladen des Zylinders der Gase bezeichnet man als Spülen. Durch den offnen Gaswechsel besteht bei geringer Drehzahlen die Gefahr von Frischgasverlusten. Ein Teil der Frischgase strömt in den Auspuff, die Füllung wird schlechter. Die Höhe der Frischgasverluste hängt vom Spülverfahren ab. Man unterscheidet:
- Querstromspülung. Der Auslassschlitz liegt dem Überströmschlitz gegenüber. Die Frischgase strömen quer durch den Zylinder. Die einströmenden Frischgase werden durch den schräg nach oben gerichteten Überströmschlitz oder einer Nasenkolben nach oben abgelenkt. Im Zylinderkopf kehrt der Frischgasstrom seine Richtung nach unten um und schiebt die Abgase zum Auslassschlitz hinaus.
+ einfacher Aufbau
+ kostengünstige Herstellung
+ regelmäßiger Lauf bei niedrigen Drehzahlen
+ gutes Beschleunigungsverhalten
- geringer Spüleffekt
- Frischgasverluste
- schlechtere Füllung
- höherer Kraftstoffverbrauch
Einsatz: Aggregatmotoren, Außenbordmotoren, Rasenmähermotoren, ältere Roller
- Umkehrspülung. Die Überströmschlitze liegen links und rechts neben dem Auslassschlitz. Die Frischgase strömen durch die tangential gerichteten Überströmschlitze in den Zylinderraum. Beide Spülströme treffen sich an der dem Auslassschlitz gegenüberliegenden Zylinderwand, richten sich auf, kehren in Zylinderkopf um drücken die Restgase durch den Auslassschlitz hinaus.
+ bessere Spülung
+ bessere Füllung des Zylinders
+ geringerer Kraftstoffverbrauch
Einsatz: heute übliches verfahren
- Gleichstromspülung. Frischgase und Abgase strömen während des Spülvorgangs in einer Richtung durch den Zylinder.
Schwingungssystem beim Zweitakter.
Durch den Stossweisen Gaswechsel werden die Gassäulen in der Ansaug-, Überström- und Auspuffleitung zu Schwingungen angeregt. Die Gasschwingung erschweren die Arbeitvorgänge und verschlechtern die Füllung. Um eine gute Leistung beim Zweitaktermotor zu erreichen, müssen die Schwingungen der Ansaug- und Auspuffleitung aufeinander abgestimmt werden. Die genaue Abstimmung der Schwingungssysteme lässt sich nur in einem eng begrenzten Drehzahlbereich erreichen (die Resonanzdrehzahl).
Kolbenunabhängige Einlasssteuerungen
Die symmetrische Verteilung der Steuerwinkel führt durch die Frischgasverluste zu einem höheren Kraftstoffverbrauch und einer geringeren Leistung. Der Füllungsgrad des Kurbelgehäuses kann nur durch eine kolbenunabhängige Steuerung verbessert werden. Der Einlass soll so früh wie möglich öffnen und kurz nach OT wieder schließen. Moderne Hochleistungsmotoren besitzen eine kolbenunabhängige Einlasssteuerung. Es gibt zwei verschiedene Einlasssteuerungen:
- die Membransteuerung
Das Membranventil arbeitet automatisch in Abhängigkeit vom Kurbelgehäuseunterdruck. Sobald sich der Kolben in Richtung OT bewegt, hebt der entstehende Unterdruck die Membranplättchen von ihrem Sitz ab und Frischgase strömen in das Kurbelgehäuse. Hört der Unterdruck auf, schließt das Membranventil.
Einsatz: heute übliche Steuerung
- die Drehschiebersteuerung
Der Drehschieber sitzt auf der Kurbelwelle und schließt bzw. öffnet die Einlassöffnung in das Kurbelgehäuse. Er hat einen Ausschnitt, durch dessen Form und Lage der Einlasswinkel bestimmt wird. Mehrzylinder Hochleistungsmotoren besitzen Drehschiebersteuerungen. Die Vergaser werden über sehr kurze Ansaugstützen direkt am Kurbelkammergehäuse angebaut. Besser Kurbelkammer Füllung und höhere Drehzahlen und deutlich besseres Ansprechen sind die Vorteile dieses Systems.
