Zweitaktmotoren mit Benzineinspritzung
Dirk W. Köster
Ein Teil der Probleme, die Zweitaktmotor bietet, lassen sich lösen, wenn man anstelle eines Vergasers eine Benzineinspritzung verwendet. Man hat dies bereits in den 1950er Jahren versucht - und das Auto, in das der erste Zweitakter mit Benzin-Direkteinspritzung eingebaut wurde, war der Gutbrod Superior von 1950.
Dieser Wagen war übrigens überhaupt das erste deutsche Auto mit einem Benzin - Einspritzmotor !
Hier die Technik von 1950 - 2-Taktmotor mit Benzineinspritzung und Getrenntschmierung - alles mit mechanischen Baugruppen.
Die Einspritzung hat folgende Vorteile :
Die Spülung erfolgt gründlicher und durch reine Luft. Die Einspritzung beginnt erst, wenn der Auslasskanal geschlossen ist, es kann also kein unverbranntes Kraftstoff - Luft - Gemisch in den Auspuff gelangen.
Es kommt kein Kraftstoff in das Kurbelgehäuse. Deshalb hat der Motor einen wesentlich geringeren Ölverbrauch als ein entsprechender Vergasermotor.
Auf Basis dieser Erkenntnisse versucht man immer noch, aus dem Zweitakter einen brauchbaren und den heutigen Anforderungen an die Abgaswerte entsprechenden Autoantrieb zu machen, z.B. bei der Firma Orbital in Australien.
Wiederbelebung des Zweitakt-Direkteinspitzer :
Für die einen ist der Zweitakter der genial einfache wie kultivierte Antrieb schlechthin, für die anderen ein gescheitertes Relikt. Die australische Firma Orbital hat ihn aber längst noch nicht abgeschrieben - im Gegenteil.
Ungeachtet der Diskussion über Sinn und Unsinn des Zweitakters hat im australischen Perth die Technologiefirma Orbital ihren neuen OCP Motor entwickelt, wobei Umweltverträglichkeit und niedriger Verbrauch ganz vorn im Lastenheft standen.
Das Motorprinzip : Zweitakt ! Warum ?
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Ein Zweitakter erzeugt pro Umdrehung einen Arbeitshub, theoretisch also doppelte Leistungsdichte. Die Vergangenheit lehrte das Gegenteil. Die Theorie scheiterte bei DKW, Wartburg und Co. stets an den beim Spülvorgang entstehenden unverbrannten Kraftstoffanteilen.
Die aus dem Kurbelgehäuse überströmenden Frischgase werden dazu benutzt, die verbrannten Gase aus dem Zylinder zu spülen. Diese zu entsorgenden Altgase saugen aber einen erheblichen Teil der Frischgase mit zum Auspuff heraus. Dort verursachen sie nicht nur Gestank und hohen Verbrauch, sondern sind auch für das lästige Schieberuckeln durch unkontrollierte Fehlzündungen verantwortlich.
Orbital packt das Übel an der Wurzel :
Durch elektronisch gesteuerte Direkteinspritzung wird ein in einer Düsenkombination vorgemischtes Luft-Kraftstoff Gemisch direkt in den Brennraum injiziert, und zwar erst dann, wenn der Auslassschlitz geschlossen ist und nichts mehr in den Auspuff entweichen kann.
Wie beim normalen Zweitakter wird auch hier der Zylinder mittels Frischgasspülung vom Altgas befreit. Da vor der Verbrennung nur mit reiner Luft gespült wird, gibt es Spülverluste nur in Form von in den Auspuff verlorenen Luftanteilen. Reine Luft kann weder zu Fehlzündungen führen, noch kann sie die Umwelt verpesten. Die Abgasreinigung übernimmt ein Oxidations - Katalysator.
Daraus resultiert ein sauberes Abgasverhalten. Die Euro - 3 - Norm wird laut Orbital erfüllt, und auch den sonst beim Zweitakter so kritischen Ölausstoß haben die Australier im Griff. Die Nadel - und Rollenlager, die sich durch geringen Ölbedarf auszeichnen, werden über die angesaugte Luft mit Öl versorgt, das mit einer elektronisch geregelten Ölpumpe fein dosiert wird.
Überschüssiges Öl wird dem Schmierkreislauf wieder zugeführt. So sollen die fünf Liter Orbital - Spezialöl, ein Mineralöl mit Additiven zur umweltfreundlichen Verbrennung, für zehn bis zwölftausend Kilometer reichen.
Wo liegen die Vorteile ?
Schon DKW gab den Zweitaktern den Beinamen 3=6. Ein Dreizylinder - Zweitakter zündet alle 120 Grad Kurbelwinkel, genau wie ein Sechszylinder - Viertakter, woraus ein besonders ruhiger Motorlauf resultiert. Zur Unterstützung der Laufkultur verfügt der Orbital zusätzlich über eine Ausgleichswelle.
Das maximale Drehmoment von 125 Nm ist bereits bei 3.500/min verfügbar ? für nur 1,2 Liter Hubraum ein beachtlicher Wert. Die Höchstleistung von 56 KW (76 PS) liegt bei 4.500/min an. Dabei entwickelt der Zweitakter ein ungewohntes Geräusch, da er doppelt so oft zündet wie der Viertakter. Die kräftigen Abgasrohre zeugen ebenfalls von der raschen Zündfolge : Hier ist doppelter Durchsatz gefragt.
Der entwickelte 2-Takt 3 Zylindermotor mit Direkteinspritzung
Ein gleich starker Vierzylinder-Viertakter besteht aus etwa 560 Teilen, der Orbital nur aus 340. Zudem wiegt er nur 85 Kilogramm, ein Viertaktkollege brächte rund 120 kg auf die Waage. Durch Wegfall des Ventiltriebs baut der Orbital Motor 30 Prozent kompakter und eignet sich speziell für kleine, aerodynamische Autos.
Die Serientauglichkeit stellte der Zweitakter im Genesis - Projekt unter Beweis :
100 Ford Festiva wurden als EcoSport mit dem Zweitakter versehen und in den Großversuch entlassen. Als Leihwagen, Kommunalfahrzeuge und im harten Dauertest absolvierte die Genesis - Flotte mehr als fünf Millionen Kilometer. Der Flottenverbrauch wurde mit 7,1 Liter Benzin auf 100 Kilometer ermittelt. Eines dieser Genesis Fahrzeuge stellt sich derzeit auf Testtour den harten deutschen Alltagsbedingungen.
Der Dreizylinder-Zweitaktmotor lebt !
Von Jürgen Voigt - AUTO ZEITUNG
Mit ungehobelten Wartburgs und Trabis hat der Orbital EcoSport jedoch nichts zu tun.
Autotester sollten ihre Arbeit stets ohne Vorbehalte erledigen. Doch beim Thema Zweitakter ist das gar nicht so einfach. Zu frisch sind noch die Erinnerungen an die eigene Moped - Zeit, in der schrilles Zweitakt - Gesäge und stinkige blaue Ölwolken an den Nerven zerrten. Der Billig-Kleinwagen Ford Festiva dient lediglich als Versuchsträger für den neuen Motor.
Dass es aber auch anders geht, zeigt der EcoSport, ein Dreizylinder - Zweitakt-Direkteinspritzer der australischen Firma Orbital. Wir hatten Gelegenheit, ein ehemaliges Versuchsfahrzeug zu fahren, das in Eigeninitiative nach Europa importiert wurde.
Als unwürdiger Versuchsträger für das innovative Aggregat dient ein Ford Festiva, ein billiger - und ebenso billig wirkender - Kleinwagen, der in Australien mit einem gewöhnlichen Viertaktmotor angeboten wird. Was uns jedoch interessiert, ist nicht das Auto, sondern der Motor.
Und der benimmt sich zunächst überraschend kultiviert. Sauber, rund und ohne Vibrationen nimmt der Dreizylinder die Arbeit auf. Von lästigen Fehlzündungen oder blauen Ölwolken keine Spur. Kein Wunder, denn der Ölverbrauch soll sich auf unsichtbare 0,48 Liter pro 1000 Kilometer beschränken.
Auch der Antritt aus unteren Drehzahlen des 1,2-Liter-Motörchens kann sich sehen lassen. Das Drehzahlniveau bleibt ohnehin recht niedrig, liegt doch die Nennleistung von 76 PS bereits bei 4.500/min an. Dennoch haben Fahrer und Insassen das Gefühl, dass der Motor viel höher dreht, weil die Anzahl der Verbrennungen pro Umdrehungen doppelt so hoch ist wie beim Viertakter.
Von der Laufkultur, die theoretisch so gut sein soll wie bei einem Sechszylinder - Viertaktmotor, ist der EcoSport noch ein Stück entfernt. So dringen hochfrequente Virbrationen bis zu den Passagieren durch, was zum Teil auf den rollen- und nadelgelagerten Kurbeltrieb zurückzuführen ist. Laufruhigere Gleitlager wie beim Viertakter würden hier jedoch mangels Ölversorgung versagen.
Auch der Testverbrauch, ermittelt im AUTO ZEITUNG - Testzyklus, erfüllt unsere Erwartungen nicht. Mit 7,6 l/100 km liegt er auf einem Niveau mit der üblichen 75-PS-Kleinwagenkonkurrenz. Jedoch bleibt zu berücksichtigen, dass Schalt - und Achsgetriebe noch nicht an den Orbital - Motor angepasst sind. Mit passendem Getriebe und etwas technischem Feinschliff ließe sich der kompakte Dreizylinder als unkomplizierter, preiswerter und sparsamer Kleinwagenantrieb etablieren.
Hier wird die kompakte Bauweise deutlich: Die Nebenaggregate nehmen mehr Platz ein als der Motor selbst.
- Orbital_2T_Nebenaggregate.jpg (9.89 KiB) 7153 mal betrachtet
Inzwischen scheint man dieses Projekt bei Orbital aber wieder aufgegeben zu haben.
Es ist auch fraglich, ob sich das ganze lohnt. Durch die Zusatzaggregate, die bei einer Einspritzung erforderlich sind, wird der wegen seiner Einfachheit billige Zweitakter komplizierter und natürlich teurer !
Und nun die Frage, die mich beschäftigt :
Wie baue ich eine Einspritzdüse in den Zylinderkopf des Wartburgmotors ein ?
Eine Einspritzdüse im Saugrohr ändert nicht viel an den Abgasen. Ein Einbau in die Überströmkanle wäre auch noch möglich. Aber die Wirkung ist wie oben.
Und viel Zeit bleibt für die Einspritzung auch nicht.
Bei 78° nach UT schliesst der Auspuffschlitz und erst dann kann ich Einspritzen. Aber bei 22° vor OT erfolgt die Zündung. Somit verbleiben 56° KW für die Einspritzung.
Einfach interessant zu lesen. Schauen wir einmal ....
Wartburgschrauber(-fahrer) aus Leidenschaft 
Ich bin niedisch, das Ich nicht mit Ihnen das gemacht hatte. Wenn Sie ein eigene Steuerteil haben sind das manchmal besser als eine von Evinrude verwenden versuchen. Sie habe alle Möglichkeiten und Freiheiten ein gute Programm für Wartburg machen. Und Sie habe die Steuerteil schon geprüft und ES FUNKTIONIERT! Das hatte Ich für die schwerigste Dinge gehalten.