Wie funktioniert eigentlich: Der Zweitaktmotor

Ob Motorroller, Moped oder Motorsäge: Jahrzehntelang arbeiteten sie fast ausnahmslos im Zweitakt, klangen charakteristisch hell, schnell und oft etwas rau. Und verbreiteten eine charakteristische Rauchfahne mit entsprechendem Geruch. Während ein Viertaktmotor vier Kolbenbewegungen für einen vollständigen Arbeitszyklus benötigt, erledigt der Zweitakt-Ottomotor dieselbe Aufgabe mit nur zwei. Das macht ihn leicht, kompakt und leistungsstark – hat aber auch einige Nachteile.

Diese Bauweise kommt ohne den aufwendigen Ventiltrieb vieler Viertaktmotoren aus. Klassische Zweitakter benötigen weder Nockenwelle noch Einlass- und Auslassventile. Die Steuerung übernimmt weitgehend der Kolben selbst, indem er während seiner Bewegung Öffnungen in der Zylinderwand freigibt oder verschließt. Das funktioniert beim klassischen Zweitaktottomotor im Detail so: Bewegt sich der Kolben im Brennraum nach oben, wird das bereits im Zylinder befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch zusammengedrückt. Kurz vor dem oberen Totpunkt entzündet eine Zündkerze das Gemisch. Die Verbrennung erhöht den Druck und drückt den Kolben nach unten. Gleichzeitig wird im Kurbelgehäuse unter dem Kolben bereits frisches Gemisch vorverdichtet. Kurz vor dem unteren Ende der Kolbenbewegung öffnet der Kolben zunächst den Auslasskanal, sodass die verbrannten Gase entweichen können. Wenig später wird ein Überströmkanal freigegeben. Das frische Gemisch strömt aus dem Kurbelgehäuse in den Zylinder und verdrängt möglichst viel Abgas. Anschließend bewegt sich der Kolben wieder nach oben – der Ablauf beginnt von vorn.

Hohe Drehzahlen bei geringem Gewicht

Durch den Verzicht auf Ventile und Co. besitzt der Motor relativ wenige bewegliche Teile und kann bei geringem Gewicht hohe Drehzahlen erreichen. Weil bei jeder Kurbelwellenumdrehung eine Verbrennung stattfinden kann, ist zudem theoretisch eine hohe Leistungsdichte möglich. Bei einem Viertaktmotor gibt es dagegen nur bei jeder zweiten Umdrehung einen Arbeitstakt.

Die Einfachheit hat allerdings ihren Preis. Bei älteren Konstruktionen gehen während des sogenannten Spülvorgangs Teile des frischen Kraftstoff-Luft-Gemischs direkt durch den Auslass verloren. Das erhöht Verbrauch und Schadstoffausstoß. Hinzu kommt die Schmierung. Weil das Kurbelgehäuse für den Gaswechsel genutzt wird, kann dort nicht wie bei vielen Viertaktmotoren einfach ein Ölbad für die Kurbelwelle untergebracht werden. Traditionell wird deshalb Schmieröl dem Kraftstoff zugemischt oder über eine getrennte Ölpumpe dosiert. Ein Teil davon verbrennt mit. Das ist der Grund für den typisch bläulichen Abgasrauch älterer Zweitakter.

Die Geschichte des Prinzips reicht bis ins 19. Jahrhundert zurück. Besonders im 20. Jahrhundert verbreiteten sich Zweitaktmotoren überall dort, wo niedriges Gewicht, einfacher Aufbau und hohe Leistung wichtiger waren als größtmögliche Effizienz. Motorräder, Mopeds, Außenbordmotoren, Motorsägen oder Rasenmäher wurden millionenfach damit ausgerüstet. Auch im Motorsport spielten hochgezüchtete Zweitakter lange eine bedeutende Rolle. Durch exakt berechnete Auspuffanlagen konnten Ingenieure sogar Druckwellen im Abgas nutzen, um die Zylinderfüllung zu verbessern – ein Grund für die enorme Literleistung mancher Rennmotoren.

Aus vielen Alltagsfahrzeugen ist der klassische Zweitakter inzwischen verschwunden. Strengere Abgasvorschriften haben Konstruktionen mit Vergaser und Gemisch-Schmierung zunehmend unattraktiv gemacht. Technisch komplett erledigt ist das Prinzip damit jedoch nicht. Moderne Zweitaktmotoren können mit Kraftstoffeinspritzung, elektronischer Motorsteuerung und getrennten Schmiersystemen deutlich sauberer arbeiten. Auch große Schiffsdieselmotoren arbeiten häufig nach dem Zweitaktprinzip – allerdings mit einer völlig anderen Konstruktion als der kleine Motor eines Mopeds.

In Zukunft dürfte es der Zweitakter abseits von Spezialanwendungen zunehmend schwer haben. Denn Viertaktmotoren sind meist sparsamer und emissionsärmer, Elektromotoren benötigen überhaupt keine Verbrennung und liefern bereits aus dem Stand hohes Drehmoment. Gerade bei Gartengeräten, kleinen Fahrzeugen und Maschinen werden Akkuantriebe deshalb immer wichtiger.