2Takt und 4 Takt motor Vor und Nachteile?
könnte mir jemand die vor und nachteile des 2 und 4 takt motors aufzählen ?
2 Antworten
Vor- und Nachteile des Verfahrens
Bis in die 1950er Jahre wurde dem Zweitaktmotor auch für Pkw und Lkw viel Entwicklungspotential zugesprochen.[7]
In vielen Bereichen hatte der Zweitaktmotor besondere Vorteile[8]:
- Gleichmäßigere Drehmomentabgabe durch häufigere Zündungen ("3=6" Werbung von DKW)
- Im einfachsten Fall nur drei bewegte Teile: Kolben, Pleuel und Kurbelwelle, dadurch
- wartungsarmer und zuverlässiger Betrieb und
- geringes Gewicht.
- Durch eine innere Abgasrückführung (hohe Restgasgehalte) können im Teillastbetrieb niedrige Stickoxid-Rohemissionen erreicht werden.
- Lageunabhängiger Einsatz bei Gemischschmierung, was für mobile Arbeitsgeräte besonders vorteilhaft ist
Es stellte sich jedoch heraus, dass sich viele prinzipbedingten Nachteile dieser Motorbauart nicht beseitigen ließen. Zu den wesentlichen Punkten gehören:[8]
- Gaswechsel: Für das Ausstoßen des Abgases und das Füllen des Zylinders mit Frischgas steht nur eine kurze Zeit um den unteren Totpunkt herum zur Verfügung. Viertaktmotoren hingegen arbeiten zwei Arbeitstakte als Kolbenpumpe, schieben in einem Takt das Abgas aus und saugen im folgenden Takt Frischgas an. Zweitaktmotoren brauch hierzu ein eigenes Spülgebläse, in der Regel ein Kolbengebläse. (Gebläse steht für eine Vorrichtung zum Transport von Gasen bei vernachlässigbarem Druckgefälle.) Bei kleinen Ottomotoren ist Kurbelkastenspülung üblich, bei denen der Kolben mit seiner Unterseite als Spülpumpe wirkt. Sie erfordert bei mehrzylindrigen Motoren gegebenenfalls eine gasdichte Trennung der einzelnen Kurbeltriebe. Alternative ist die Spülung mit externen Gebläsen, die meistens mit Drehkolben arbeiten (typisch als Roots-Gebläse oder Drehschieberpumpen). Die Aufgabe muss bereits beim Start erfüllt werden, so dass Turbolader, die zum Antrieb heiße Abgase brauchen, zum Start unterstützt werden müssen, etwa durch ein elektrisch angetriebenes Anfahrgebläse.
- Spülverluste entstehen, weil sich Ab- und Frischgas beim Ladungswechsel vermischen können und so Frischgas in den Auspuff oder Abgas im Zylinder verbleiben könnte. Diese lassen sich allerdings durch eine Kraftstoff-Direkteinspritzung erheblich vermindern. Ohne Direkteinspritzung ergibt sich ein Zielkonflikt zwischen Restgas und ausgespültem Frischgas, siehe auch Fanggrad. Infolgedessen ist der Kraftstoffverbrauch von Zweitakt-Ottomotoren vergleichsweise hoch, sodass in Pkw nur Zweitaktmotoren mit maximal drei Zylindern und 1,2 Liter Hubraum eingesetzt wurden. Eine Ausnahme bildet der Aero 50 mit Vierzylinder-Zweitaktmotor und 2 Liter Hubraum; sein Kraftstoffverbrauch wird mit 12–16 l/100 km angegeben. Der DKW 4=8 hatte zwar ebenfalls vier Zylinder, aber in der größten Ausführung einen Hubraum von 1054 cm³. Der von Hans Müller-Andernach konstruierte V6-Zweitaktmotor ging nicht in Serie und wurde nur nachträglich in einige Auto Union F 102 eingebaut. Dieser Motor hatte einen Hubraum von 1288 cm³.
- Hubverlust: Die Verdichtung beginnt erst, wenn der Kolben Einlass- wie Auslassschlitze verschlossen hat. Der Viertakter kann mit der Verdichtung ab dem unteren Totpunkt beginnen, wenn man von der Gasdynamik oder speziellen Zyklen wie Miller oder Atkinson absieht.
- Thermische Belastung: Durch die höhere Zahl der Arbeitstakte und den Energieumsatz stellen sich für Zylinder, Kolben und Kolbenbolzen höhere Wärmeströme ein, die beispielsweise durch Kühlung oder geringere Leistung gemindert werden können. Der Kolbenkühlung mit Spritzöl steht allerdings speziell die Kurbelkastenspülung (auch: Kurbelgehäusespülung) entgegen. Wenn das Abgas über Schlitze ausgeblasen wird, stellen sich an der Gleitfläche der Kolbenringe und am Schmierfilm höhere Temperaturen ein als beim Viertaktmotor. Das Problem vergrößert sich, weil beim Zweitaktmotor wesentlich mehr Wärme über den Kolben abgeführt werden muss, als beim Viertakter.
- Mechanische Belastung: Speziell die Kolbenringe sind im Bereich der Einlassschlitze gefährdet. Dadurch, dass der Kolben und Lager ständig unter Druck stehen, ist die Erhaltung des trennenden Schmierfilms schwieriger. Beim Viertakter ändert sich die Druckrichtung auf diese Bauteile beim Ausschieben und Ansaugen, so dass Öl in den Spalt von selbst nachströmen kann.
- Ölversorgung: Bei einer Kurbelkastenspülung mit minimierter Schmierung muss die Kurbelwelle in Nadellagern statt in Gleitlagern gelagert werden, um die Schmiersicherheit zu gewährleisten. Dadurch verzichtet man auf die Vorteile der Gleitlager, die weniger mechanische Geräusche verursachen und seltener ausfallen als Wälzlager.
- Steuerzeiten: Die Steuerzeiten können bei Steuerschlitzen nicht verändert werden.
- Bauhöhe: Wenn die Steuerschlitze durch den Kolben verschlossen werden, muss ein längeres Kolbenhemd und ein entsprechend langer Zylinder vorgesehen werden. Um weiterhin einen Tauchkolben verwenden zu können, muss auch das Pleuel entsprechend länger ausgeführt werden. In der Praxis kann ein Viertaktmotor trotz der Ventilsteuerung kompakter gebaut werden als ein Zweitakter.
- Abgase: Die Gemischqualität ist wegen der Forderung nach sicherer Entflammbarkeit schlechter bei λ=1 zu regeln, als beim Ottomotor. Daher ist die katalytische Reduktion der Schadstoffe im Abgas schwieriger. Da die Steuerschlitze in der geschmierten Zylinderlauffläche liegen und bei Mischungsschmierung die Ölzufuhr weniger genau auf den tatsächlichen Bedarf einstellbar ist, führen Zweitakter mehr Öl als Viertakter im Abgas mit. Hoher HC-Anteil im Abgas und schlechtes Leerlaufverhalten durch hohen Restgasanteil.[9]
- Laufruhe: Unruhiger Lauf im Schubbetrieb sogenanntes Schieberuckeln. Wenn bei Gemischschmierung im Schubbetrieb das ölhaltige Gemisch ausbleibt, sind bei längeren Fahrten im Gefälle Motor- oder Lagerschäden möglich. Durch Getrenntschmierung kann die Schmierung im Schub verbessert werden. Viele Zweitakt-Fahrzeuge sind zudem mit einem Freilauf ausgestattet, der Schubbetrieb verhindert.
Da in vielen Anwendungsbereichen guter Verbrauch und gute Abgaswerte verlangt werden, hat sich der Einsatzbereich der Zweitaktmotoren auf wenige Bereiche reduziert.
Im Automobilbau konnte sich das Zweitaktverfahren nicht erfolgreich etablieren; im Laufe der 1950er/60er Jahre hatten Automobilhersteller wie Saab, Suzuki, Mitsubishi und DKW das Zweitaktverfahren fallengelassen. Besonders lange wurde der Zweitaktmotor im Automobilbau der DDR beibehalten; noch 1962 sah man sich als eine Domäne des Zweitaktmotorenbaus und war voller Erwartung, die prinzipbedingten Nachteile dieses Motors noch zu bewältigen.[10] Dies gelang nicht, und dennoch hielt man am Zweitakter fest, sodass die bis 1990 gebauten Fahrzeuge Trabant 601 und Barkas B 1000 die weltweit letzten serienmäßigen Pkw und Lkw mit Zweitaktmotor waren.
Längeren Bestand hatte der Zweitakter im Motorradbau. Viele Motorradfahrer störten sich nicht an den Geräusch- und Abgasemissionen oder am unkultivierten Leerlaufverhalten. Im Motorradrennsport spielte der Zweitaktmotor seine prinzipbedingten Vorzüge gegenüber Viertaktmaschinen aus. Ab 1994 verdrängten gesetzliche Verbote aus Gründen der Luftreinhaltung die Zweitakter.
Heute findet sich der Zweitaktmotor nur noch in Anwendungsbereichen, in denen die Vorteile des Verfahrens, wie Lageunabhängigkeit, Einfachheit und geringes Gewicht, wichtig sind. Dazu zählen kleine mobile Arbeitsgeräte, Bootsmotoren und Kleinmotoren (Modellbau). Die KTM Freeride 250 R ist gegenwärtig das einzige Zweitaktmotorrad, das in Deutschland mit Straßenzulassung erhältlich ist. Zum Erreichen der gesetzlichen Abgaswerte, musste die Motorleistung stark gedrosselt werden.
Große Zweitakt-Dieselmotoren sind die effizientesten Kraftmaschinen und werden in Schiffen verwendet. Dort zählt allein die Wirtschaftlichkeit, da Abgasemissionen in der Schifffahrt bis heute kaum gesetzlich reguliert sind.
4 Takt Motor
Vorteile und Nachteile des Viertaktmotors gegenüber dem Zweitaktmotor sind:
Vorteile- Der Gaswechsel erfolgt großteils durch Volumenverdrängung im ersten und vierten Takt (Ausstoßen / Ansaugen), und nur zu einem geringen Teil durch die Dynamik der Gassäule während der Ventilüberschneidung. Dadurch werden Frischgas und Abgas über einen weiten Drehzahlbereich gut voneinander getrennt, was den Kraftstoffverbrauch verringert und das Abgasverhalten verbessert.
- Ein geschlossener Ölkreislauf mit Druckumlaufschmierung ist Standard, dadurch ist der Schmierölverlust sehr niedrig. Nur das Öl, das zur Schmierung der Kompressionsringe dient, geht dabei prinzipbedingt verloren. Durch die Fertigungsqualität moderner Motoren tendiert dieser Schmierölverlust gegen Null. Zweitaktmotoren können zwar auch mit einer geschlossenen Druckumlaufschmierung ausgelegt sein, was jedoch meist nur in aufwändigen Großmotoren umgesetzt wird. Beim Wankelmotor muss die Laufbahnoberfläche mit Verlustöl geschmiert werden.
- Die thermische Belastung ist tendenziell geringer, da nur bei jeder zweiten Kurbelwellenumdrehung eine Verbrennung erfolgt.
- Eine geringere Leistungsdichte des Viertakt-Hubkolbenmotors. Grund dafür ist der Leerhub: Jeder Zylinder liefert nur bei jeder zweiten Umdrehung einen Arbeitstakt und läuft eine Umdrehung als Spülpumpe. Daraus resultiert eine ungleichmäßige Abgabe des Drehmomentes. Das trifft jedoch nicht auf den Wankelmotor zu.
- Viertaktmotoren haben einen mechanisch aufwändigeren Aufbau als Zweitaktmotoren. Der Aufwand erklärt sich aus den gesteuerten Ventilen und der fast immer verwendeten Druckumlaufschmierung.
- Höhere Herstellungskosten
Dr. Google und Dr. Wikipedia helfen hier sehr gerne
2-Takt: Sehr einfach zu bauen
4-Takt: Ruhigerer Lauf
