Geschichtliche Entwicklung

Zu Ehren der Pionierleistungen der Entwicklung von Verbrennungsmaschinen (Motoren) gegen Ende des 18. Jh., sprechen wir heute von Otto- und Dieselmotoren. Diese unterscheiden sich in 4-Takt-Verfahren (Steuerung über Ventile) und den 2-Takt-Verfahren (Steuerung über Kanäle als Grundprinzip).
Dem 2-Takt-Verfahren soll hier besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden, wobei Betrachtungen zum Dieselmotor außen vor bleiben sollen.
Das 2-Takt-Verfahren kam vorwiegend in "kleinen" Motoren zur Anwendung, d.h. in Hubraumgrößen zwischen 0,3 und 1000 ccm.. Die 2-Takt-Motoren wurden vorwiegend in Zweiräder montiert, daher soll die Entwicklung der Motorräder mit diesem Antriebsaggregat betrachtet werden.
Das erste "Motorrad" von 1885 leistete 1,1 PS aus 460 ccm Hubraum und entwickelte im hölzernen Zweirad mit eisenbereiften Holzrädern 12 km/h.
1900 begann die große Zeit der Motor-Radfahrer mit 1- und 2-Zylinder-Motoren, welche nach dem 2. Weltkrieg noch einmal eine "Blüte" erlebten.
Der Flugpionier Hans Grade entwickelte 1903 die erste Membran, welche als Tellerventil an einem 2-Takter eingesetzt wurde. Am Beispiel "Membran" möchte ich aufzeigen, wie lange eine Erkenntnis (Erfindung) bis zur Alltagstauglichkeit dauern kann.
Eingangs sprach ich von Materialtechnologien und Sport als Träger auf der Suche nach mehr Leistung. Es gilt im Motorenbau auch das Sprichwort: "Eine Kette ist so stark wie ihr schwächstes Glied". Die Motoren haben einige "Glieder" und sicher war man auf sportlichem Gebiet risikofreudiger als im Serienfahrzeugbau. Aber nichts für ungut, kennen wir nicht heute noch Rückrufaktionen?

Für die Membran gibt es in der Literatur unterschiedliche Namen für das System, welches oft nach der Bauform bezeichnet wurde. Bis 1920-22 wurden verschiedene Systeme mit mehr oder weniger Erfolg eingesetzt. Die Problematik der Materialermüdung/Brüche der aus Federstahl gebauten Teile war mit der ersten "Großserie" nicht vom Tisch.
Die DKW-Motoren immer für Innovationen im 2-Takt-Motorenbau gut, setzten dieses leistungssteigernde Einlaßsteuersystem im Serienbau ein.
Die Blütezeit für die Membran der 20-iger bis Ende der 30-iger Jahre mündete im Einsatz für Rennmotoren, wo sich auch Privatfahrer mit der Einlaßsteuerung auseinandersetzten. So wurden spezielle Siebe hinter der Membran montiert, um abgerissene Federn aufzufangen, da diese in der Regel den kompletten Motor zerstörten. Die Membran im Motorradbau verlor immer mehr an Bedeutung, dennoch war das System in den Köpfen der Motorradkonstrukteure immer gegenwärtig. So kamen verbesserte Bauformen und Materialien zum Einsatz. Der Einsatz nach dem 2. Weltkrieg in Fahrradmotoren bzw. für den Zweck mit umgedrehten Vorzeichen (nicht Höchstleistung, sondern Laufkultur und Wirtschaftlichkeit) waren die Prämissen (Harley-2-Takter und Fichtel&Sachs). Bis in die 60-iger Jahre galt diese Aussage, dann bewiesen amerikanische Bootsmotorenbauer wieder das Gegenteil (Drehzahlen und Höchstleistung) in den Marken Mercury, Johnson und Evinrude.
Durch die rasante Entwicklung verbunden mit wissenschaftlichen Untersuchungen am 2-Takt-Motor in den 60-igern kamen trotz Schwierigkeiten mit der Standfestigkeit die Hersteller Bultaco, Husqvarna und Harley-Davidson mit der Membran auch im Rennsport auf den Markt. Ein wichtiges Element an der Membrankonstruktion, die Hubbegrenzungsbügel, hielten Einzug.

Die neue Generation von Membranen in den 70-iger Jahren wird durch Plastwerkstoffe geprägt, womit man nach jahrzehntewährender Entwicklung das leidige Problem der gebrochenen "Zungen" als gelöst ansehen kann.
Großen Anteil hat der Amerikaner Boysen mit seinen Patenten für faserverstärkte Kunststoffzungen mit unterschiedlicher Härte oder als aufeinandergesetzte Doppelmembran zur Drehzahlanpassung.
Die Torque-Induction-Membranen von Yamaha, welche als drehmomentabhängiges System gelten, wurden der Bedeutung der Fahrbarkeit/Handlichkeit der PS-strotzenden Motoren gerecht.
1981 war es wieder Yamaha, welche mit dem Energie-Induktions-System für Furore sorgten.
Dieses System ist kein direktes Bauteil einer Membran, trägt aber erheblich zur Effektivität dieser bei. Es bewirkt, dass bei geschlossener Membran die schwingenden Frischgase nicht zum Vergaser zurückgedrückt werden. Wo diese wieder zusätzlich Kraftstoff aufnehmen würden und so das Kraftstoff-Luftgemisch überfetten würden. Dieser Vorgang wäre beim 2-Takter unbedingt mit Leistungsabfall und höherem Verbrauch verbunden. Ein weiterer positiver Effekt ist, dass bei niedrigen und mittleren Drehzahlbereichen eine bessere Füllung erreicht wird und damit mehr Leistung/Drehmoment. Diese Technologie wurde schnell in der Serie und in vielen Motocross- bzw. Enduromotoren zur Anwendung gebracht. Dieses Beispiel "Membran" hier als Entwicklung skizziert, könnte an vielen anderen Bauteilen des 2-Takters demonstriert werden.
Wir waren aber erst in der Anfangsphase der geschichtlichen Entwicklung, es sollen nachfolgend nur Stichpunkte weiterer Entwicklungen aufgezeigt werden.

" Bevor man im 2-Takter der 20-iger Jahre die Aufladung in den unterschiedlichsten Varianten einsetzte und immer weiter entwickelte bis hin zum Rootslader. Das Verbot aufgeladener Motoren im Rennsport 1951 stoppte die Entwicklung.
Vor dieser Kompressorzeit wurde alles probiert, was auf technischem Gebiet möglich war. Das Ziel war immer, Leistungszuwachs in Verbindung mit Standfestigkeit.
" Es wurden unterschiedliche Spülverfaheren ersonnen (z.B. 4-Strom, Gegenstrom, Kreuzstrom, Steilstrom)
" Die Zwangsspülung (Steilstrom) mit Nasenkolben war sicher das am häufigsten vertretene Verfahren.

" Die Garelli von 1922 demonstrierte eindrucksvoll mit 79 Weltrekorden, welch Potential im 2-Takter steckt. Die in diesem Fall mit Doppelkolbenprinzip und 350 ccm Hubraum als Konstruktionsmerkmal ausgestattet war.
" Über Jahrzehnte richtungsweisend, die Scott-Motoren (etwa 1908-1928) der 500 ccm Twin mit Wasserkühlung, Getrenntschmierung und Dreikanalspülung
" Dieser Scott gilt als Vorbild für die glorreichen DKW-Motoren der 20-iger und 30-iger Jahre in Zschopau.
" In diesen Zeitabschnitt fällt auch der noch nicht erwähnte Walzendrehschieber als innovatives Einlasssteuersystem.
" Die Umkehrspülung von Adolf Schnirle und Flachkolben sind Konstruktionsmerkmale, welche sich im 2-Takt-Motorenbau komplett durchsetzten und ab den 60-iger Jahren durch japanische Marken, hervorzuheben Yamaha, wissenschaftlich untersucht und ständig optimiert wurden.(Zylinder mit 6u.7 Überströmkanäle)

       RT Baujahr 1953

" Aus der Erfahrung von fast 4 Jahrzehnten Fahrzeugmotorenbau wurde 1939 die RT von Herrmann Weber vorgestellt. Es wurde das meistkopierte und gebaute Gebrauchsmotorrad aller Zeiten in dieser Klasse. Der mit 125 ccm Hubraum ausgestattete Motor überzeugte durch Einfachheit mit Umkehrspülung und Schlitzsteuerung verbunden mit Zuverlässigkeit ergab den hohen Gebrauchswert. Zwangsläufig ist solch ein Erfolgsmodell Grundlage für Weiterentwicklungen, welche durch den 2. Weltkrieg zum Erliegen kamen.
" Nach dem Krieg war für viele Hersteller der 2-Takter wegen des einfachen Aufbaues und damit guten Preis-Leistungs-Verhältnisses ein wichtiges Argument zur Produktionsaufnahme. Dem Schöpfergeist in Deutschland, nun in Ost und West, ist es in den 50-iger Jahren trotz des Kompressorverbotes im Rennsport gelungen, die Weiterentwicklung des 2-Takt-Verfahrens stetig voranzutreiben.

    MZ - RT/3 letzte Variante der RT Serie

" Die Erfindung des Flachdrehschiebers durch Daniel Zimmermann ermöglichte es, unsymmetrische Steuerzeiten einzusetzen und somit erhebliche Leistungsgewinne zu erzielen. Der im Trabantmotor angewendete Drehschieber dürfte eines an Stückzahlen unübertroffenes System im Motorenbau sein. 

" Die 60-iger Jahre waren speziell durch Mehrzylindermotoren aus dem Fernen Osten im Rennsport geprägt, welche das Potential der 2-Takter erahnen ließen. Dies wurde speziell im Rennsport durch zahlreiche WM-Titel unter Beweis gestellt.
"Die bei 2taktern unter bestimmten Betriebsbedingungen sichtbare "Fahne" der Auspuffgase, sind durch das Kraftstoff/Oelgemisch gegeben.Hier konnten durch bessere Technologien der Oelzusatz ständig gesenkt werden.Wurden die ersten Motoren mit Mischungsverhätnissen von 1:18 gefahren, sind wir heute bei 1:50 angekommen.
Noch günstiger kann mit der Getrennt-Schmierung gearbeitet werden, welche in den 20`ern erfunden wurde, bis in den 60´ern über Mechanische und heute mit Elektronischer Regelung arbeitet.
"Die neuen Erkenntnisse über die Resonanz-Anlage (Auspuff) im Zusammenhang mit den Spülvorgängen vom Einlaß über Kurbelgehäuse, Kanäle, Verbrennung bis zum Austritt der verbrannten Gase aus dem Auspuff wurden zur Leistungssteigerung umgesetzt.
" Die Auseinandersetzung mit den Reibverlusten und der Standfestigkeit ergab aus der Entwicklung und den Einsatz der nikasilbeschichteter Zylinder durch Mahle in Zusammenarbeit mit Kreidler und Porsche.
" Die Hochtechnologie im Rennsport nahm unter den Konkurrenten Entwicklungen an, welche im besonderen mit "gut und böse" bezeichnet wurden. Es entstanden z.B. 50 ccm mit 4-Zylinder-Motoren (4-Takt) und 18 Getriebeabstufungen oder 4- und 6-Zylinder-Motoren in der 250 ccm Klasse (2- und 4-Takter).
" Neuer Einschnitt in der Entwicklung
Die auf der einen Seite explodierenden Kosten für Mehrzylindermotoren und nach damaliger Aussage der japanischen Hersteller das "Einbremsen" technischen Fortschritts, wurde 1969 nach neuen FIM-Bestimmungen die Straßen-WM ausgetragen. Es wurde festgelegt, 6 Getriebegänge für alle Klassen und die Hubräume 50 ccm mit einem Zylinder, 125 und 250 ccm mit max. 2 Zylindern sowie 350 und 500 ccm mit max. 4 Zylindern zuzulassen.

Da die Entwicklung in den 70-iger und 80-iger Jahren so rasant voranging, ist es mir unmöglich, alle Innovationen namhafter Hersteller aufzuzeigen.
Durch die nun erreichten Leistungen im 2-Takter sah sich sogar die 4-Takt-Legende Honda gezwungen, das 2-Takt-Verfahren in ihr Programm aufzunehmen.
Dies galt speziell nach dem WM-Titel 1975 in der werbewirksamen 500er Straßen-WM durch Yamaha mit dem Fahrer Agostini. Hier wurde demonstriert, dass bis dato das 2-Takt-Prinzip nicht nur in kleinen Hubraumklassen erfolgreich sein kann.
In dieser Epoche konnte auch in der Serienproduktion ein schwunghafter Anstieg mit 2-Takt-Motoren im Motorradbau verzeichnet werden. Nicht selten wurden innovative Neuerungen aus dem Rennsport der Werksrennmaschinen nach einem Jahr in die Serie oder zumindest in die Produktionsrennmaschinen übernommen.

Die Produktion von Serienmotorrädern mit 2-Takt-Verfahren beschränkt sich heute ausschließlich auf Motorgrößen unter 150 ccm.
Hubraumgrößere 2-Takt-Motoren werden unter anderem als Bootsmotoren, in Schneemobilen und in weiteren Sport- und Spaßgeräten eingesetzt.

Die Frage der technischen Entwicklung, in Zusammenhang mit dem Schadstoffausstoß, wurden stetig vorangetrieben.
Ich möchte an der Stelle die Frage offen lassen, ob es wirklich nicht machbar ist,
die geforderten Abgaswerte zu erfüllen oder vielleicht nur die Randbedingungen
nicht stimmen?

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