Verbrennungsmotoren, die nach dem Zweitakt-Prinzip arbeiten, sind in der modernen Autoindustrie ausgestorben. Zumindest ist uns weltweit kein Modell bekannt, das aktuell als Neuwagen verkauft wird und für den Vortrieb einen Zweitaktmotor nutzt. Das hat natürlich Gründe, auf die dieser Artikel später noch eingehen wird. Gleichzeitig arbeiten mehrere Unternehmen im Verborgenen an einem Comeback des Zweitaktmotors. Die japanische Marke Mazda sowie General Motors und das Start-up Alpha-Otto Technologies aus den USA haben jüngst entsprechende Patente angemeldet oder Triebwerke offiziell vorgestellt.
Die Vorteile von Zweitaktmotoren
Da fragt sich: Warum wenden sich selbst namhafte Autokonzerne wie Mazda und GM einer Technik zu, die aus der Zeit gefallen ist? Ganz einfach: Weil sie grundsätzlich Eigenschaften aufweist, die Vorteile gegenüber dem derzeit allgegenwärtigen Viertakt-Prinzip bieten. Und die könnten in einer Zukunft, in der der Kostendruck weiter steigen dürfte, die Nachteile überwiegen. Erst recht, wenn die bisherigen und nicht wegzudiskutierenden Schwächen mit neuen Erfindungen ausgehebelt werden.
Die meisten Vorteile von Zweitaktmotoren liegen in ihrer einfachen Konstruktion begründet. So gibt es weniger Komponenten, zum Beispiel keinerlei Ventile. Das spart Kosten im Einkauf sowie bei der Produktion und macht das Triebwerk weniger anfällig für Schäden. Ein Zweitakter baut zudem in der Regel kompakter und ist obendrein leichter als ein vergleichbarer Viertakter. Zudem kann er aus demselben Hubraum mehr Kraft entwickeln und läuft meist ruhiger als ein Viertaktmotor.
Das Arbeitsprinzip von Zweitaktmotoren
Das alles hängt mit der Konstruktionsweise und dem Arbeitsprinzip des Zweitakt-Hubkolbenmotors zusammen, der bei jedem Takt zündet – und nicht nur bei jedem zweiten wie der Viertakter. Anstelle von Ventilen öffnen und schließen die Kolben die Ansaug- und Auslasskanäle, während sie sich bewegen. Während sich der Kolben vom unteren zum oberen Totpunkt schiebt, wird im Kurbelgehäuse ein Unterdruck erzeugt, der das Zündgemisch ansaugt. Im Zuge der Kolbenbewegung von unten nach oben schließt er die Auslass- und Überlaufkanäle. Das Gemisch befindet sich währenddessen oberhalb des Kolbens und wird verdichtet; gleichzeitig entsteht durch den erwähnten Unterdruck ein Sog unterhalb des Kolbens.
Kurz bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, springt ein Funke über und es kommt zur Zündung. Dabei dehnt sich das Gemisch plötzlich aus (Expansion) und schleudert den Kolben nach unten, wobei dieser den Ansaugkanal verschließt und dabei das noch immer darunter befindliche Gemisch verdichtet. Parallel öffnen sich die Auslass- und die Überlauföffnung. Das komprimierte Gemisch beginnt, den Auslassrückstand herauszudrücken und tritt in den Raum über dem Kolben ein.
Die Nachteile von Zweitaktmotoren
Das eben dargestellte Arbeitsprinzip ist aber auch für die zentralen Nachteile von Zweitaktmotoren verantwortlich. Weil die festen Öffnungen für Ansaugung und Abgasabführung nach dem Passieren des Kolbens kurzzeitig freiliegen, weisen diese Motoren schlechtere Verbrauchs- und Abgaswerte auf. Aufgrund dieser Eigenheit landen Teile des Kraftstoffs nämlich unverbrannt im Abgas, wodurch der gefürchtete blaue Dunst entsteht. Noch mehr Schadstoffe entstehen, indem die bisherigen Zweitakter Öl verbrennen, weil sie dieses zur Schmierung benötigen. Die tendenziell große Geräuschentwicklung gehört ebenfalls zu den Minuspunkten dieser Motorbauart.
Doch genau diese Probleme können die Neuentwicklungen womöglich ausmerzen. Sie alle arbeiten nämlich mit Ventilen und teilweise mit Dichtringen, um die sonst kurzzeitig freiliegenden Öffnungen zu schließen und den Zylinder besser abzudichten. Allerdings befinden sich diese Technologien – von der bereits als Prototyp getesteten Alpha-Otto-Entwicklung abgesehen – noch im Patentstadium. Ob sie je zur Serienreife weiterentwickelt werden, hängt vorrangig davon ab, ob sich damit künftige Verbrauchs- und Abgasvorschriften einhalten lassen. Nur dann wird der Zweitakter noch einmal eine Chance bekommen, seine Vorteile auszuspielen.
Hinweis: In der Fotoshow über dem Artikel stellen wir Ihnen das GM-Patent für ein Ventilsystem für Zweitaktmotoren näher vor.
