Zweitaktmotor: Was sind seine Vor- und Nachteile?
Ein Zweitaktmotor, auch Zweitaktmotor genannt, ist ein Kolbenverbrennungsmotor, der in zwei Takten arbeitet.
Das bedeutet, dass der Arbeitszyklus des Motors während zweier Kolbenhübe und einer Umdrehung der Kurbelwelle stattfindet.
Inhalt
Zweitaktmotorfunktion
Um es klarzustellen: Der Betrieb eines Zweitaktmotors besteht ebenso aus vier Takten, genau wie ein Viertaktmotor. Allerdings laufen mehrere davon gleichzeitig. Die Reduzierung der Zyklenzahl von vier auf zwei wird durch den Raum unter dem Kolben erreicht; Somit ist auch das Kurbelgehäuse am Austausch der Zylinderfüllung beteiligt.
Viertaktmotor: Wie er funktioniert und welche Vorteile er hat
Bei einem Zweitaktmotor laufen zwei Arbeitstakte gleichzeitig ab, wobei einer im Raum über dem Kolben mit Verbrennung und der andere unter dem Kolben ohne Verbrennung stattfindet.
Ein klassischer Zweitaktmotor enthält keine Ventilverteilung und somit auch keine Ventile, Nockenwelle, Riemen oder Kipphebel. Um den Inhalt des Zylinders zu ersetzen, werden anstelle von Ventilen drei Kanäle verwendet, genauer gesagt:
- Einlasskanal – beginnt am Vergaser und führt zum Kurbelgehäuse.
- Auslasskanal – verbindet das Kurbelgehäuse mit der Brennkammer des Zylinders.
- Auslass Kanal – mündet vom Brennraum des Zylinders in das Abgasrohr
Aufgrund des Fehlens eines Ventiltriebs und seiner Komponenten ist ein Zweitaktmotor kleiner und leichter als andere Viertaktmotoren mit gleichem Hubraum und gleicher Zylinderzahl.
Ein Zweitaktmotor hat eine ähnliche Kurbelwelle wie ein Viertaktmotor. Während seiner Bewegung vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt sorgt der Kolben unter anderem für Druck, Kraftstoffzufuhr und dessen Übertragung in den Brennraum des Zylinders.
Motorkolben: Wie funktionieren sie?
Es funktioniert so, dass der Kolben, wenn er sich in seinen unteren Totpunkt bewegt, Kraftstoff durch den Auslasskanal nach oben in den Brennraum des Zylinders drückt. Anschließend saugt er beim Erreichen seines oberen Totpunkts zusätzlichen Kraftstoff über den Ansaugkanal unter dem Kolben oder in das Kurbelgehäuse an.
Motorschmierung:
Bei Zweitaktmotoren sind die beweglichen Teile des Motors, wie Kurbel- oder Pleuellager, mit Kraftstoff überschwemmt und können daher nicht wie bei Viertaktmotoren auf klassische Weise geschmiert werden. In den meisten Fällen verfügt der Kraftstoff jedoch nicht über ausreichende Schmierfähigkeiten, weshalb dem Kraftstoff Öl beigemischt wird.
Diese Schmierung wird Fettschmierung genannt und ist die einfachste Art, den Motor zu schmieren. Bei dieser Art der Schmierung wird dem Kraftstoff Öl direkt zugesetzt und in einem Öl-zu-Kraftstoff-Verhältnis von etwa 1:20 bis 1:100 vermischt.
Zweitaktmotorzyklen
1. Der erste Hub des Kolbens (Ansaugung und Kompression):
Der Kolben bewegt sich von seinem unteren Totpunkt nach oben zu seinem oberen Totpunkt.
Über dem Kolben:
Bei seiner Bewegung vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt verschließt der Kolben zunächst den Auslasskanal, durch den das Gemisch in den Raum über dem Kolben gedrückt wird. Anschließend verschließt der Kolben auch den Auslasskanal, wodurch ein isolierter Raum im Zylinder entsteht, der zur Verdichtung des Gemisches führt.
Unter dem Kolben:
Nachdem der Kolben etwa die Hälfte seines Hubs zurückgelegt hat, öffnet seine Unterkante die Ansaugöffnung. Dadurch wird das Zündgemisch vom Vergaser in das Kurbelgehäuse gesaugt. Aber das ist nicht alles.
Vergaser: Wie funktioniert dieses Gerät?
Kurz vor dem oberen Totpunkt des Kolbens springt zwischen den Elektroden der Zündkerze ein Funke über, der die Zündung (Zündung) des Gemisches bewirkt. Bei der Verbrennung entsteht Wärmeenergie, die sich in einer Druckerhöhung im Zylinder äußert, die den Kolben nach unten bewegt und so die Wärmeenergie des Kraftstoffs in mechanische Arbeit des Motors umwandelt.
2. Zweiter Kolbenhub:
Der Kolben bewegt sich von seinem oberen Totpunkt nach unten zu seinem unteren Totpunkt.
Über dem Kolben:
Beim zweiten Hub des Kolbens kommt es im Raum über dem Kolben zu einer Expansion, die den Kolben vom oberen Totpunkt in den unteren Totpunkt schiebt.
Unter dem Kolben:
Durch den offenen Ansaugkanal wird ein Brandgemisch in das Kurbelgehäuse gesaugt. Nachdem der Kolben die Hälfte seines Hubs in Richtung des unteren Totpunkts zurückgelegt hat, schließt sich die Ansaugöffnung und das Gemisch wird im Kurbelgehäuse komprimiert.
Kurz vor Ende der Expansion öffnet der Kolben die Auslassöffnung, wodurch der Druck im Zylinder abfällt. Der Kolben öffnet den Auslasskanal und das Zündgemisch aus dem Kurbelgehäuse spült die Verbrennungsgase unter Druck aus dem Zylinder und füllt ihn für den nächsten Arbeitszyklus des Motors.
Zylinderspülung
Die Zylinderspülung ist eine Phase, die bei einem Viertaktmotor nicht auftritt. Für einen Zweitaktmotor ist er jedoch äußerst wichtig, da sein Verlauf die Motorparameter maßgeblich beeinflusst.
Bei Viertaktmotoren ist es üblich, dass Abgase durch die Bewegung des Kolbens bis zum oberen Totpunkt herausgedrückt werden. Bei Zweitaktmotoren müssen jedoch andere Faktoren für die Entleerung der Zylinder sorgen, genauer gesagt :
- Freier Abgas – Rauchgase gelangen nur aufgrund des Differenzdrucks im Zylinder und im Abgasrohr durch den Abgaskanal aus dem Zylinder.
- Extrusion mit frischer Ladung – nachdem sich das Auslassventil öffnet, beginnt das Zündgemisch in den Zylinder zu strömen und drückt die Verbrennungsgase heraus.
Die Spülphase beschränkt sich häufig auf die Zeit, in der der Auslasskanal geöffnet ist, bis der Auslasskanal geschlossen ist.
Bei unterschiedlichen Motormodi kann jedoch beim Spülen der Zylinder Folgendes auftreten:
- Mehr oder weniger starke Vermischung des Frischgemisches mit den Abgasen, da diese direkt in Kontakt kommen.
- Leckage des Frischgemisches in das Abgasrohr.
- Unzureichende Spülung des Zylinders mit hohem Abgasrückstand beim nächsten Motor Arbeitszyklus
Ein Zweitaktmotor kann als Ottomotor, aber auch als Dieselmotor ausgelegt sein.
Zweitakt-Dieselmotor
Das Funktionsprinzip des Zweitakt-Dieselmotors ist das gleiche wie das des Otto-Zweitaktmotors. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass die Mischung erst im Zylinder entsteht.
Der Kraftstoff wird somit aufgrund des genauen Zündzeitpunktes erst kurz vor dem Ende der Verdichtung in den Zylinder eingespritzt. Die meisten Zweitakt-Dieselmotoren nutzen für die Kraftstoffeinspritzung ein klassisches Ventil, das einem Viertaktventil sehr ähnlich ist.
Bei Zweitaktmotoren wird häufig ein Kompressor eingesetzt, um Ladedruck zu erzeugen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Motor durch einen Turbolader oder eine Kombination aus Turbolader und Kompressor aufzuladen.
Vorteile eines Zweitaktmotors:
- Einfache Konstruktion
- Geringeres Gewicht im Vergleich zu einem Viertaktmotor
- Kleinere Motorabmessungen
- Fehlen eines Ventiltriebs
- Geringere Produktionskosten
- Einfaches Motorschmiersystem
- Kühlung ist in den meisten Fällen vorhanden , Luft, sodass alle Teile des Wasserkühlsystems entfallen.
- Möglichkeit, in jeder Position zu arbeiten (auch auf dem Kopf).
- Maximale Leistung wird bei niedrigeren Drehzahlen erreicht, da jede Abwärtsbewegung des Kolbens mit der Verbrennung einhergeht. • In manchen Fällen ist es einfacher, die Geschwindigkeit zu erhöhen.
Nachteile eines Zweitaktmotors:
- Unökologisch aufgrund der Einmischung von Öl in den Kraftstoff.
- Hoher Kraftstoffverbrauch durch häufiges Austreten des unverbrannten Gemischs in den Auspuff beim Spülen.
- Höherer Motorölverbrauch im Vergleich zu einem Viertaktmotor.
- Unregelmäßiger Motor Betrieb bei niedrigen Drehzahlen
- Höhere Motorgeräusche
- Vermischung von verbranntem und unverbranntem Gemisch
- Aufgrund der Lage der Kanäle seitlich am Zylinder kommt es zu einem höheren Verschleiß der Kolbenringe.