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Allgemeines
Bei
Verbrennungskraftmaschinen mit offener Prozessführung und innerer Verbrennung
kommen dem Gas- oder Ladungswechsel zwei entscheidende Aufgaben zu:
1.
Das Arbeitsgas wird durch Austausch auf den Ausgangspunkt des Kreisprozesses
gebracht.
2. Der zur Kraftstoffverbrennung erforderliche Sauerstoff wird in Form von
Frischluft bereitgestellt.
Erfolgt
der Gaswechsel bei jeder Kurbelwellenumdrehung am Ende der Expansion im Bereich
des unteren Totpunkts, spricht man vom 2-Takt-Verfahren.


Das
2-Takt-Prinzip
Das
Arbeitsspiel (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten, Ausstoßen) eines Zweitaktmotors
läuft gleichzeitig oberhalb und unterhalb des Kolbens ab, damit sind für ein
Arbeitsspiel nur zwei Takte (Kolbenhübe) oder eine Kurbelwellenumdrehung notwendig.
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Ansaugen:
Kolben
fährt nach oben. Es entsteht ein Unterdruck im Kurbelgehäuse; Membranventil
öffnet, Frischgas strömt ein. Kurbelgehäuse wird gefüllt und Frischgas
strömt über den Überströmer nach oben in den Brennraum.
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Überströmen:
Kolben
fährt nach oben, Gas wird aus dem Kurbelgehäuse über die Überströmkanäle
in den Spülraum oberhalb des Kolbens geleitet, wobei kurzzeitig Frischgas
in geringen Mengen durch den noch geöffneten Auslasskanal in das Auspuffsystem
entweichen kann.

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Verdichten:
Kolben
fährt nach oben, schließt Überströmkanäle und Auslasskanal und komprimiert
das eingeschlossene Frischgas. Ca. 1 bis 2 mm vor O.T. entzündet ein
Funken (Zündkerze) das Gasgemisch.

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Arbeiten
und Ausstoßen:
Entzündetes
Gasgemisch dehnt sich explosionsartig aus und drückt den Kolben nach
unten, Auslass-Schlitz wird geöffnet, heißes Abgas wird in das Auspuffsystem
abgeleitet.

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Um
den Gaswechsel ohne zusätzliche Umdrehung der Kurbelwelle zu erreichen, werden
beim Zweitaktverfahren die Gase am Ende der Expansion und zu Beginn des Kompressionshubs
getauscht. Im Rennsport werden Membransteuerungen oder
Drehschiebersteuerungen eingesetzt, da damit ein breiteres Leistungsband,
d. h. Leistung im unteren und mittleren Drehzahlbereich erreicht werden kann.
Oben gezeigter Membran-Motor ist vom Prinzip der am weitesten verbreitete
Motor im Kartsport und im Motorradsport, wobei hier Hubraumklassen von 50
ccm bis 500 ccm zum Einsatz kommen. Drehschiebersteuerungen
sind deutlich aufwändiger und damit teurer und seltener.
Bei
der sogenannten Schlitz-Steuerung der Ein- und Auslasszeitpunkte übernimmt
der Kolben die Aufgabe der Steuerung. Der Kolben überfährt bei jeder
Umdrehung (Kolbenhub) die im Zylinder angeordneten Ein-, Auslass- und Überströmkanäle
(Schlitze). Zur Steuerung der Ein- und Auslasszeitpunkte überfährt
der Kolben den im unteren Bereich des Zylinders angeordneten Einlasskanal
und gibt nach Überfahren kurzzeitig den Einlass-Schlitz frei. Da im Kurbelgehäuse
zu diesem Zeitpunkt ein Unterdruck herrscht, strömt Frischgas in das
Kurbelgehäuse ein, bis das Kurbelgehäuse gefüllt ist. Der Auslasskanal
ist durch den im oberen Totpunkt befindlichen Kolben zu diesem Zeitpunkt geschlossen,
der Kolben komprimiert das eingeschlossene Frischgas, das durch den Zündfunken
1 - 2 mm vor O.T. entzündet wird. Das Gas dehnt sich explosionsartig
aus, der Kolben wird nach unten gedrückt und öffnet bei der Abwärtsbewegung
den Auslasskanal, das Abgas entweicht in das Auspuffsystem. Fast gleichzeitig
werden die Überströmkanäle geöffnet, und das Frischgas
strömt aus dem Kurbelgehäuse in Richtung Brennraum (Verwirbelung).
Da zu diesem Zeitpunkt der Auslasskanal noch offen steht, entweicht ein geringer
Teil des Frischgases in das Auspuffsystem, um teilweise mit dem Altgas vermischt
wieder zurückgedrückt zu werden. Dieser Vorgang bedingt allerdings
symmetrische Steuerzeiten mit dem Problem der Kurzschluss-Spülung. Außerdem
können 15...20% des Kolbenhubs nicht zur Arbeitsgewinnung genutzt werden,
da nur das Füllungsvolumen Vf und nicht das Hubvolumen Vh Arbeit leisten kann.
Da ein separater Ansaug- bzw. Ausschubhub fehlt, muss der Zylinder mit Überdruck
befüllt bzw. gespült werden. Bei den meisten Zweitaktern wird durch optimale
Auslegung der Kurbelwelle, Pleuel und Kolbeninnenseite quasi der Kurbeltrieb
als Spülpumpe verwendet.
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