Der Zweitaktmotor hat heutzutage nicht den besten Ruf. Klar: Wer an die Technik denkt, hat meist direkt den Trabi und jene blauen Dunstschwaden vor Augen, die er aus seinem Auspuff bläst. Gleichwohl sieht es derzeit danach aus, als erlebe das Zweitakt-Verbrennerprinzip ein Revival. Immer mehr Firmen entwickeln Technologien für entsprechende Triebwerke; Zulieferer ebenso wie die Autohersteller selbst. Jüngstes Beispiel ist General Motors mit einem neuen, jüngst beim amerikanischen Patent- und Markenamt USPTO veröffentlichten Patent (Nummer US 2025/0354528 A1).
Der Trick ist ein bewegliches Ventilelement
Die im Patent beschriebene zentrale Neuerung ist ein bewegliches Ventilelement, das zwischen dem Kolben und der Zylinderwand in der Nähe der Öffnungen für die Zufuhr von Ansaugluft und die Abgabe von Abgasen positioniert ist. Das Teil gleitet entlang der Zylinderachse und bewegt sich koordiniert mit dem Kolben. Seine Aufgabe ist es, die Öffnungen zum richtigen Zeitpunkt im Verbrennungszyklus zu öffnen oder zu schließen. In der geschlossenen Position deckt das Ventilelement die Öffnung ab, sodass keine Gase entweichen können, und in der offenen Position ermöglicht es den normalen Durchfluss.
Ein elektronisch gesteuerter Stellantrieb koordiniert die Bewegung des Ventils in Abhängigkeit von der Kolbenposition während jedes Arbeitszyklus. In einigen Ausführungsformen ist das Ventilelement in der Patentschrift wie eine Hülse um den Zylinder herum geformt, während es in anderen Varianten das Ventil in separate Einlass- und Auslassöffnungen unterteilt.
Bessere Abdichtung als bei herkömmlichen Zweitaktern
Ziel des GM-Patents ist es obendrein, den Zylinder besser abzudichten, als dies bei bisherigen Zweitaktern der Fall ist. Während der Kolben Dichtringe enthält, ist das Ventilsystem so konstruiert, dass die Ringe nicht an den Kanten der Einlass- oder Auslassöffnungen hängen bleiben. Stattdessen schiebt sie das Ventilelement reibungslos über die Öffnungen hinweg und verhindert so, dass die Ringe gegen die freiliegenden Öffnungen schlagen. Diese Konstruktion hilft auch dabei, den Zeitpunkt des Einlassens und Auslassens zu steuern.
Mit dieser Idee will Erfinder Alan G. Holmes von der GM-Entwicklungsdivision GM Global Technology Operations LLC die größten Schwachstellen des Zweitakter-Prinzips ausmerzen: Weil die in der Regel festen Öffnungen für Ansaugung und Abgasabführung nach dem Passieren des Kolbens kurzzeitig freiliegen, weisen diese Motoren schlechtere Verbrauchs- und Abgaswerte auf, da Teile des Kraftstoffs unverbrannt im Abgas landen. Gleichzeitig treibt das den Schadstoffausstoß nach oben, genau wie die Tatsache, dass die bisherigen Zweitakter Öl verbrennen. Die tendenziell große Geräuschentwicklung gehört ebenfalls zu den Minuspunkten dieser Motorbauart.
Vorteile beibehalten, Nachteile eliminieren
Mit seinem beweglichen Ventilelement erinnert das GM-Patent an die Motorentwicklung "REV Force" des Spezialisten Alpha-Otto Technologies und an ein vor drei Jahren von Mazda angemeldetes Patent. General Motors verspricht eine bessere Effizienz, eine längere Lebensdauer des Motors, einen geringeren Kraftstoffverbrauch und einen saubereren Betrieb. Hinzu kommen die bekannten Vorteile wie eine kompakte, leichtere und simplere Bauweise, die kraftvolle Leistungsentfaltung aufgrund der Kraftstoffzündung bei jeder einzelnen Kurbelwellenumdrehung sowie der ruhigere Motorlauf.
GM gibt in der Patentanmeldung Hinweise, dass der neue Zweitaktmotor in Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen könnte. Da parallel zum Zweitakt- ein kleines Range-Extender-Revival stattfindet, ist ebenso denkbar, dass der Verbrenner gar nicht selbst die Räder antreibt, sondern als Generator zum Laden der Batterie dient. Grundsätzlich könnten mit der patentierten Technik ausgerüstete Motoren jedoch in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, darunter neben Kraftfahrzeugen auch Elektrowerkzeuge, Motorräder, Baumaschinen oder Flugzeuge.
