Aufbau

Der Otto-Zweitaktmotor besteht aus:

* Motorgehäuse - Zylinderkopf, Zylinder, Kurbelwellengehäuse
Kurbeltrieb - Kolben, Pleulstange, Kurbelwelle
Gemischbildung - Vergaser/Einspritzanlage, Ansaugrohr
Hilfseinrichtungen - Zündanlage, Motorkühlung, Auspuffanlage, Ölpumpe


Da der Gaswechsel meist durch den Kolben und über die Schlitze
in der Zylinderwand gesteuert wird, können alle Bautteile der Motor-
steuerung, wie sie beim Viertaktmotor verwendet werden, entfallen.



Arbeitsweise (Dreikanal-Zweitaktmotor)

Das Arbeitsspiel eine Zweitaktmotors besteht wie beim Viertakter
aus Ansaugen, Verdichten, Arbeiten, Außstoßen. Dagegen ist
der Ablauf der einzelnen Vorgänge örtlich und zeitlich ver-
schieden: Um beim Zweitaktmotor das Arbeitsspiel auf zwei
Kolbenhübe bzw. auf eine Kurbelwellenumdrehung zu
beschränken, müssen die Vorgänge des Arbeitsspiel sowohl
im Zylinder als auch in der Kurbelwellenkammer ablaufen! Die
Kurbelwellenkammer bildet zusammen mit dem unteren Teil des
Zylinders under Unterseite des Kolbens eine Pumpe. Daher muss
auch die Kurbelwellenkammer gasdicht sein.



Der Dreikanal-Zweitaktmotor besitzt zur Gassteuerung 3 Arten
von Kanälen: Je einen Einlass- und Auslasskanal und zwei Über-
strömkanäle, die sich gegenüberliegen.

* Einlasskanal - Er verbindet Vergaser und Kurbelkammer
Überströmkanal - Er verbindet die Kurbelkammer mit dem Verbrennungsraum
Auslasskanal - Er verbindet Verbrennungsraum und Auspuffanlage


Der Zweitaktmotor besitzt einen offenen Gaswechsel.

Das beudeutet, dass Auslass- und Überströmkanal über einen
großen Bereich des Gaswechsels gleichzeitig geöffnet sind. Es ist
demnach beim Zweitaktmotor unvermeidlich, dass einerseits eine
Vermischung zwischen Frisch- und Abgasen und andererseits
Frischgasverluste auftreten.


Die Takte im einzelnen:

1. Hub, Kurbelinkel 0° ... 180*
Kolben bewegt sich von UT nach OT

* Vorgänge in der Kurbelkammer

Nachdem der Kolben den Überströmkanal geschlossen hat,
ensteht in der Kurbelkammer durch die Raumvergrößerung ein
Unterdruck von 0,2 - 0,4 Bar. Diesen Vorgang nennt man
Voransaugen.

Ausaugttakt
Gibt schließlich der Koblen den Einlasskanal frei, so beginnt das
eigentlich Ansaugen des Krafstoff-Luft-Gemisches.

Vorgänge im Verbrennungsraum

Verdichtungstakt
Nachdem der Kolben den Auslasskanal geschlossen hat, beginnt im Zylinder die Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Kurz vor OT erfolgt die Zündung



2. Hub, Kurbelinkel 180° ... 360*
Kolben bewegt sich von OT nach UT

* Vorgänge im Verbrennungsraum

Arbeitstakt
Beim Arbeiten bewegt der Druck der Verbrennungsgase den
Kolben von OT nach UT.

Vorgänge in der Kurbelkammer

Gaswechselvorgang
(Vorgänge über und unter dem Kolben)
Beim Übergang zum nächsten Arbeitsspiel findet der Gaswechsel
statt.

Ausstoßtakt
Die Kolbenoberkante gibt den etwas höher liegenden
Auslasskanal frei und die Abgase strömen aus. Danach gibt sie
den Überströmkanal frei und das vorverdichtete Kraftstoff-
Lust-Gemisch übernimmt beim überströmen von der Kurbelkammer
das Spülen des Zylinders und das Ausstoßen der Restgase.
Durch den anfänglichen Staudruck in der Auspuffleitung drücken
die Restgase beim Öffnen des Überströmkanals zunächst zurück
in die Kurbelkammer. Dadurch erhöht sich der Vorverdungsdruck
von 0,3 bar auf den Spüldruck von etwa 0,8 bar. Dieser bewirkt
dann das Überströmen der Frischgase. Hat der Kolben auf seinem
Weg nach OT den Überströmschlitz und danach den
Auslassschlitz geschlossen, ist der Spülvorgang beendet.




Spülverfahren (Umkehrspülung)

Bei der üblichen Umkehrspülung nach Schnürle (Adolf Schnürle,
dt. Ingeneur, 1896 - 1951) liegt je ein Überströmkanal recht und
links des Auslasskanals. Ein Kolbenfenster steuert den
Einlasskanal. Diese Spülung wird auch Dreistromspülung genannt.



Die Spülströme werden von den schräg zur Zylinderachse
liegenden Spülkanälen an die dem Auslass gegenüberliegende
Zylinderwand geleitet. Dort richten sie sich aneinander auf und
schieben die Resgase, der Zylinderwand folgend, zum
Auslassschlitz hinaus. Die Spülströme kehren also im Zylinder um.
Es können auch drei oder mehr Überströmkanäle dem oder den
Auslasskanälen gegenüber vorhanden sein. Dei der 4-Kanal-
Umkehrspüöung treffen sich die beiden Hauptspülströme
gegenüber dem Auslasskanal und werden nach oben abgelenkt.
Nach ihrer Umlenkung, begünstigt durch die Form des
Zylinderkopfes, spülen sie den größten Teil des Abgases zum
Auslasskanal hinaus. Die beiden Hilfspülströme sind so gelenkt,
dass sie den noch im "toten Bereich" des Zylidners befindlichen
Abgaskern zum Auslasskanal schieben und auspülen.
Die Schleifenbildung der Hauptspülströme und die Führung der
Hilfsspülströme verringern die Spülverluste, spülen den
Abgaskern aus und verbessern den Füllungsgrad.



Schwingungsvorgänge beim Gaswechsel

Zweitaktmotoren mit symetrischem Steuerdiagramm arbeiten mit
großer Überschneidung der Steuerzeiten bzw. der
Gaswechselvorgänge. Durch die stoßartigen
Gaswechselvorgänge entstehen Schwingungen in den Gassäulen.
Zur Verringerung von Frischgasverlusten müssen diese
Schwingungen aufeinander abgestimmt sein.

Einlassvorgang
Die Frischgassäule schwingt zwischen Ansaugsystem,
Einlasskanal und Kurbelkammer. Bei richtiger Abstimmung muss
der Kolben den Einlasskanal schloeßen, wenn die Frischgassäule
zur Kurbelkammer zurückschwingt, der Verdichtungsdruck erhöht
sich.

Auslass- und Spülvorgang
Die Gassäulen schwingen zwischen Auspuffanlage, Zylinder und
Kurbelkammer. Das unter Überduck ausströmende Abgas erzeugt
eine Druckwelle, die von einer Prallwand im Vorschalldämpfer
relfektiert wird. Dadurch wird das Nachströmen von Frischgas in
den Auslasskanal vermindert. Wegen dieser
Schwingungsvorgänge müssen Auspuffleitung mit Schalldämpfer
und Ansaugleitung mit Luftfilter genau aufeinander abgestimmt
sein, um Füllungsverluste zu vermeiden. Unsachgemäße
Nacharbeiten führen zu Leistungsverlusten und höherem
spezifischen Kraftstoffverbauch.


Steuerdiagramme

Symmetrisches Steuerdiagramm

Beim Zweitaktmotor mit Gaswechselsteuerung durch den Kolben
werden Einlass-, Auslass und Überströmkanal genau so viele
Grade vor OT bzw. UT geöffnet, wie sie geschlossen werden.
Öffnet z.B. der nach OT gehende Kolben den Einlasskanal 55°
vor OT, so wird er auch 55° nach OT wieder verschlossen. Es
ergibt sich deshalb ein symethrisches Steuerdiagramm. Das Bild
zeigt die Vorgänge im Verbrennungsraum im äußeren, die
Vorgänge in der Kurbelkammer im inneren Kreisring.



Günstiger Vorauslass
Der nach UT gehende Kolben öffnet zuerst den Auslassschlitz und dann den Überströmschlitz. Beim öffnen des Auslassschlitzes tritt ein starker Druckabfall ein, so dass die restlichen Abgase nicht so stark in die Kurbelkammer zurückschlagen und sich dort mit dem
vorverdichteten Frischgas vermischen.

Schädlicher Nachauslass
Der nach OT gehende Kolben schließt zuerst den Überströmschlitz und danach den Auslasschlitz. Debei können Frischgase zum
Auslasskanal hinausgedrängt werden.

Füllungsverlust
Für die Spüling hat der Zweitaktmotor nur etwa 130° Kurbelwinkel zur Verfügung zur Verfügung, dies entspricht etwa einem Drittel
der Gaswechselzeit des Viertaktmotors.
Wegen dieser Nachteile verwendet man Einlasssteuerungen
und/oder Auslasssteuerungen. Dabei ergeben sich
unsymmetreische Steuerdiagramme.



Unymmetrisches Steuerdiagramm

Beim unsymetrischen Steuerdiagramm können die Öffnungs- und
Schließwinkel für die einzelnen Kanäle verschieden größ und damit nicht mehr symmetrisch zu OT bzw. UT sein.
Unsymmetrische Steuerdiagramme für Ein- und
Auslasssteuerungen können nicht durch kolbenabhängige
Schlitzsteuerungen erreicht werden.

Nützliches Nachladen
Dei Zweitaktmotoren mit unsymmetrischem Steuerdiagramm kann
der Überströmkanal nach dem Auslasskanal geschlossen werden;
die Füllung wird durch die Massenträgheit der Frischgase
verbessert.
Das "Nützliche Nachladen" ist nur mit einem großen Bauaufwand
zu erreichen, z.B. durch Einlasssteuerung mittel Schieber und
Auslasssteuerung mittels nockendesteuerten Auslassventilen.


Die Verschiebung der Öffnungs - oder/und Schließwinkel nach
"früher" oder "später" für den Einlassvorgang kann mittels
Membran. oder Drehschiebersteuerung erfolgen.

Steuerungsarten

Membransteuerung

Die Zuführung des Frischgases wird über ein Membranventil im
Einlass kanal gesteuert. Bewegt sich der Kolben nach OT
(Voransaugen), ensteht ein Unterdruck in der Kurbelkammer. Das
Membranventil wird durch den Differnzdruck von Kurbelkammer-
und Atmosphärendruck geöffnet. Das Frischgas kann beim
Ansaugen solange in die Kurbelkammer strömen, bis der durch
den Druck des abwärtsgehenden Kolbens erzeugte
Vorverdichtungsdruck und die vorgespannte Membran den
Einlasskanal schließen. Das Membranventil verhindert so das
Zurückströmen des angesaugten Frischgases in das
Ansaugsystem. Dadurch wird eine bessere Frischgasfüllung
erreicht.

Aufbau des Membranventils

Die Membranstreifen besehen aus hochelastischem dünnen Federstahl (oder Carbon, Glasfaser), die sich schon bei geringstem Differenzdruck öffnen. Der Membranstopper begrenzt die Ventilbewegung der Membranstreifen und verhindert deren Aufschwingen.

<a><img></a>

Drehschiebdersteuerung

Die Steuerung des Einlasskanals erfolgt durch Walzen- oder
Plattendrehschieber. Die Steuerwinkel können sich im Gegensatz
zur Membransteuerung nicht verändern. Die Mündung der
EInlassöffnung in die Kurbelkammer wird duch einen
Plattendrehschieber geöffnet und verschlossen. Der
Drehschieber rotiert mit Kurbelwellendrehzahl. Durch die Form
seiner Aussparung und der Lage zur Kurbelwelle bestimmt der
Drehschieber den Einlasswinkel und damit die Einlasszeit. Auch
Kurbelwangen mit Aussparungen können als Dreschieber
verwendet werden.



Merkmale

* Unsymmetrisches Steuerdiagramm
* Steuerwinkel für "Einlasskanal öffnen" und "Einlasskanal
schließen" sind verschieden groß - Steuerwinkel für Überströmen
und Ausstoßen sind symmetrisch zu UT
* Veränderlicher Einlasswinkel bei Membransteuerung ist
abhängig von Kurbelkammerunterdruck.
* Konstanter Einlasswinkel bei Drehschiebersteuerung
* Verbesserte Kurbelkammerfüllung und damit höheres
Drehmoment, hohe Hubraumleistung.



Einsatz von Zweitaktmotoren

Durch die ständige Verschärfung der Abgasvorschriften geht der
Einsatz von Zweitaktmotoren immer weiter zurück. Selbst
moderne Zweitaktmotoren wieder dieser 50cm³ Motor mit
Direkteinspritzung erreichen aufgrund von hohen HC-Emiisionsen
höchstens Euro 2 Einstufungen.



Der Einsatz von Zweitaktmotoren wird zukünftig auf
Rennmaschinen mit geringen Stückzahlen begrenzt sein.

Vorteile gegenüber dem Viertaktmotor

* Einfacher Aufbau. Weniger bewegliche Teile (Kolben,
Pleulstange, Kurbelwelle)
* Gleichförmiges Drehmoment, keine Leertakte
* Vibrationsärmer, ruhigerer Lauf bei gleicher Zylinderanzahl
* Kompakte Bauweise, geringeres Baugewicht
* Niedriges Leistungsgewicht des Motors, hohe Hubraumleistung
* Niedrige Herstellungskosten


Nachteile gegenüber dem Viertaktmotor

* Schlechtere Füllung
* Abgasemmision, hohe HC-Werte
* Höhrere Wärmebelastung, Leertakte fehlen
* Geringere mittlere Kolbendrücke wegen schlechterer
Zylinderfüllung
* Schlechteres Leerlaufverhalten wegen Abgasresten im Motor
* höhrer spez. Krafstoff und Ölverbrauch.

__________________
-{J3T=F0rc3=}- ***** Tuning