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Zweitakt-Motor

Einleitung zum Sinn und Zweck dieser Seite:

In der Motorrad-, insbesondere der Motorradoldtimerszene- herrscht leider bei einigen die Meinung, dass ein Zweitaktmotor ja nur 3 bewegliche Teile hat und daher von Aufbau und Funktion anspruchsloser Kinderkram ist. Daher ist er auch die optimale Einstiegsvariante für Anfänger. 

Um es kurz zu machen: Diese Meinung ist falsch!

Sehr wohl ist ein Zweitakt-Motor (trotz weniger beweglicher Teile) sehr anspruchs- voll und quittiert mangelndes Grundwissen über seine Funktionszusammenhänge und die daraus resultierende Nichtpflege mit stinken, qualmen und unrunden Lauf. Und weil häufig diese zwingend notwendige Pflege einiger Unwissender ausblieb, brachte ihn der daraus resultierende Ölgestank bei dahinterfahrenden in Misskre- dit. Vielen Dank auch!!

Darum versuchen wir hier zu erklären, wie ein Zweitakt-Motor überhaupt funktioniert. Und nach dem Lesen dieser Seite (wenn sie denn mal fertig ist) wird manch einem bewusst sein, warum ein solcher Motor z. B. ohne Auspuff gar nicht vernünftig laufen kann.

Die Erklärung der Funktionsweise erfolgt anhand der Bauweise, wie sie von NSU vor dem 2. Weltkrieg verwendet wurde (Dreikanalbauart mit Nasenkolben/ Flach- kolben und Schlitzsteuerung) .

Für historisch Interessierte sei noch kurz angemerkt: 

Der Motor in dieser Funktionsausführung war bereits gegen Ende des 19.Jahr- hunderts entwickelt.                                                                                                    Und vor dem 2. Weltkrieg waren über 3/4 aller Motorräder in Deutschland mit einem Zweitaktmotor ausgestattet.

Der Motor

1. Funktion

Der 4-Takt-Motor benötigt für jeden Arbeitsschritt einen Hub(2 Hub = 1 Umdrehung):

                       Ansaugen        (Kolben geht nach unten)                                                                      Verdichten       (Kolben geht nach oben)                                                                       Verbrennen    (Kolben geht nach unten)                                                                     Ausstoßen        (Kolben geht nach oben)

Diese Arbeitsprozesse sind beim 2-Takt-Motor genauso vorhanden, jedoch überschneiden sich diese zeitlich. Er macht also eigentlich auch vier Takte, bloss eben im Prinzip zwei gleichzeitig. Daher dieser Name. Stellt euch mal vor, ihr habt den Motor zusammengebaut und wollt ihn nun starten. Ihr tretet auf den Kicker. Der Kolben geht nach oben. Dabei öffnet er mit seiner Kolbenunterkante den Einlaßschlitz zum Kurbelgehäuse. Der Kolben geht nach oben und es entsteht im Kurbelgehäuse ein Unterdruck. Hierdurch wird das Gasgemisch (1) in das Kurbel- gehäuse gesaugt. Dann durchläuft der Kolben den oberen Totpunkt . Genau im Scheitelpunkt ist die Ansaugphase beendet. Der Kolben läuft wieder nach unten. Er läuft am Einlaßschlitz vorbei, schließt ihn und läuft weiter nach unten. Hierbei presst er das zuvor ins Kurbelgehäuse angesaugte Gasgemisch zusammen. Kurz bevor er den unteren Totpunkt durchläuft, öffnet er mit seiner Kolbenoberkante den Spülkanal (auch Überströmkanal genannt). Das zusammengepresste Gasgemisch möchte sich ja gerne wieder entfalten und drückt aufgrund dieses Bedürfnisses durch den Spülkanal nach oben in den Brennraum. Der Kolben hat nun den unteren Totpunkt durchschritten und läuft wieder nach oben. Er schließt den Spülkanal, öffnet den Einlaßschlitz (durch den wieder entstehenden Unterdruck im Kurbelgehäuse saugt er neues Gasgemisch (2) an) und verdichtet nun das Gasgemisch (1). Kurz vor dem oberen Totpunkt zündet er das Gasge- misch (1). Durch die Explosion wird er nach unten gedrückt. Auf dem Weg nach unter schließt er nicht nur den Einaßschlitz, sondern öffnet zum einen den Auslaßschlitz, aber auch den Spülkanal. Das Gaschgemisch (2) drängt nun in den Brennraum. Dabei trifft es auf das verbrannte Gasgemisch (1) und drückt dieses durch den Auslaßschlitz ins Freie, bleibt selber aber im Brennraum. Nun fängt alles von vorn an:                                                                                                                                      Ansaugen + Verdichten    (Kloben geht nach oben)                                                      Verbrennen + Ausstoßen   (Kolben geht nach unten

Eigentlich grundsätzlich doch ganz einfach, oder?                                                    Wahrscheinlich ist dem einen oder anderen schon hier bewusst geworden, warum man hier nun von der Dreikanalbauart spricht. Hier noch einmal zur Verdeutlich- ung :                      

                                   1. Kanal = Einlasskanal                                                                                                 2. Kanal = Spülkanal (auch Überströmkanal  genannt)                                                  3. Kanal = Auslasskanal

Der Motor ist schlitzgesteuert, heißt nichts anderes, als der Zeitpunkt indem der Motor das Gasgemisch ansaugt und in den Brennraum (über-)spült und nach der Verbrennung ausstößt durch den Kolben bestimmt wird. Man könnte sicher auch sagen: “Der Motor ist kolbengesteuert”, aber die Konstrukteure habe eben nun mal für die Bezeichnung “Schlitz” entschieden.

Warum heißt der nun der Nasenkolben?                                                                     Er heißt nur so, weil er die Form einer Nase hat. Der Begriff “Nasenkolben” hat sich nun einmal so eingebürgert. Der Fachbegriff ist Profilkolben, die Nase heißt Leitschaufel. Aber damit kann wohl kaum noch einer was anfangen.

 

                                                                                                                                     Warum nun ein Nasenkolben?                                                                                     Hätte man damals Ende der 20-er Jahre einen Flachkolben verwendet, würde das Frischgas nach dem Öffnen des oberen Spülkanals in den Brennraum einströmen und zu einem großen Teil gleich wieder durch den Auslaßschlitz auf der gegen- überliegenden Seite nach draußen entfleuchen. Dem Altgas im oberen Teil des Brennraums wäre wiederum der Weg in die Freiheit versperrt.  Nun kommt der Kolben ja wieder nach oben und schließt den Brennraum. Frisch- und Altgas vermischen sich nun. Hierdurch nimmt die zündfähige Gasqualität merklich ab. Die Folge kann sich jeder von Euch sicher denken.                                                          Der Nasenkolben hat also die Aufgabe, das Frischgas gleich nach Eintritt in den Brennraum nach oben zu drücken. Dabei schieb es das Altgas vor sich her in Freie. Kurz bevor nun auch das Frischgas ins Freie gelangt, ist der Kolben schon wieder auf dem Weg nach oben und macht den Ausgang zu. Nun wird (theoretisch) nur Frischgas verdichtet und gezündet.                                                                             Man war halt zu diesem Zeitpunkt (Ende der 20-er Jahre) konstruktiv noch nicht soweit, DKW aber schon kurz davor.

Und der Flachkolben?                                                                                                 Bei NSU wurde bei der NSU 201 ZDB ab 1938 ein Flachkolben (der Kolbenboden ist leicht konvex gebogen) verwendet. Wie jeder Motor wurde auch dieser stets und ständig weiterentwickelt. Ab 1938 hatte man die Spülmethode soweit weiter- entwickelt, dass hatte man die Anordnung und Wege der Spülkanäle so konstru- ierten konnte, dass man nicht mehr den Spülstrom durch den Kolben lenken lassen musste.                                                                                                                        DKW verwendete ab 1930 den Flachkolben im Zweitakt-Motor.

Warum ist der Flachkolben besser?                                                                            Die Nasenkolben erfüllen ihre Aufgabe (Ausdrücken des Altgases) bei stark variierenden Drehzahlen und Belastungen recht unvollkommen. Neben ihrem größeren Gewicht nimmt auch ihre größere Oberfläche mehr Wärme auf und sie verkoksen sehr schnell. Das macht sie pflegeintensiv. Zu einem späteren Zeitpunkt kommen wir darauf zurück.

Noch einmal möchten/müssen wir kurz historisch werden. Führender 2-Takt- Motoren-Hersteller war in den 30-er Jahren ganz klar DKW. Ihr Gründer Jörgen Skafte RASMUSSEN (1878 - 1964) begann schon 1919 unmittelbar nach dem Ende des 1. Weltkrieges intensiv mit 2-Takt-Motoren zu experimentieren. Er beschäftigte den Konstrukteur Adolf SCHNÜRLE (1896 - 1951). Dieser entwickelte 1930 die Um- kehrspülung, bei der zwei Spülkanäle symmetrisch an beiden Seiten neben dem Auslaßkanal münden.  Sie blasen über einen Flachkolben zwei Spülströme auf die gegenüberliegende Zylinderwand. Dort treffen sie zusammen und werden nach oben abgelenkt. Hierdurch spülen sie den Zylinder gründlich schleifenförmig aus. Den Auslaßschlitz erreicht der Spülstrom erst, wenn der aufwärtsgehende Kolben diesen bereits verschlossen hatte.  In der Praxis bedeutete dies neben deutlich mehr Drehmoment auch deutlich weniger Kraftstoffverbrauch. Dkw hatte also bereits 1930 einen Flachkolbenmotor.

Ja und all die anderen (NSU, Zündapp, Triumpf, usw.)? Waren die zu blöd so etwas zu bauen? Nein, sie konnten bloss einfach nicht, weil DKW die Umkehrspülung patentieren liess und setzte damit  Nacharmern einen Riegel vor. Und so dauerte es seine Zeit, bis z.B. für NSU ihr Konstukteur Otto REITZ einen anderen Weg zum Flachkolbenmotor fand.

Das Patent lief übrigens erst 1952 aus, also jenem Jahr, indem fast alle deutschen Hersteller neue Modelle mit neuen Zweitakter-Motoren auf den Markt brachten. Ist dieser Zeitpunkt für neue Modelle nur Zufall?

a)Querspülung  b)Umkehrspülung  c) Umkehrspülung mit drittem Kanal  d) Vier- kanalspülung

Man sieht bei der obigen Darstellung verschiedener Spülungen, wie phantasievoll die Konstrukteure waren.

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