Umkehrspülung

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Zweitaktmotor mit Umkehrspülung

Die Umkehrspülung ist eine Methode des Ladungswechsels im Zylinder eines Zweitaktmotors. Dabei steuert der Kolben die Ein- und Auslassöffnungen für den Ladungswechselvorgang, alle drei Öffnungen sind in der Zylinderwand nebeneinander angeordnet statt gegenüber wie bei das älteren Querspülung. Bei der Schnürle-Spülung sind daran drei Kanäle beteiligt, zwei Frischgaskanäle und ein Abgaskanal. Das Patent wurde 1925 von Klöckner-Humboldt-Deutz für Zweitaktdieselmotoren eingereicht.

DKW erwarb 1932 eine Lizenz für Umkehrspülung an Ottomotoren, und ab 1934 wurden alle DKW-Typen damit ausgerüstet. Unter Leitung von Herbert Josef Venediger wurden die Motoren entwickelt und in Serie gefertigt.

Die Frischgase werden zunächst im Kurbelgehäuse vorkomprimiert. Der Abgaskanal öffnet, kurz bevor sich die Frischgaskanäle öffnen. Die entweichenden Restgase bilden einen Unterdruck im Verbrennungsraum, der die Spülung fördert. Die Frischgase gelangen dann durch die beiden Frischgaskanäle, die sich rechts und links des Abgaskanals befinden, in den Zylinder. Dort werden sie auf die dem Abgaskanal gegenüber liegende Zylinderwand geleitet und dort nach oben und schließlich in Richtung des Auslasskanals umgelenkt (deswegen "Umkehr"spülung). Auf diesem Weg drücken sie dann das verbrannte Restgas aus dem Zylinder. Frischgas und Abgas vermischen sich bei diesem Verfahren nur geringfügig. Dabei werden Spülverluste, die den bisherigen Verfahren wie der Querstromspülung mit einem Nasenkolben anhafteten, stark verringert. Die reine Umkehrspülung hat aber immer noch höhere Spülverluste als neuere Verfahren, weswegen viele Hersteller von Zweitaktmotoren die Technik mit einer Spülluftvorlage kombinieren. Der spezifische Verbrauch wird verringert und die Leistungsfähigkeit des Motors vergrößert. Neuere Motoren arbeiten mit vier Überströmkanälen, wobei ein Kanal aus der Kurbelgehäusepumpe führt, der sich erst in zwei und dann jeweils in weitere zwei aufteilt. Mit dieser Technik lassen sich zwei verschiedene Schusswinkel des Frischgases in den Arbeitsraum realisieren.

Dieses Verfahren wurde weiter verfeinert. Es gab verschiedene Ansätze, die Patente von DKW zu umgehen, was zum Teil auch gelang. So wurden Stützüberströmkanäle integriert, die den Ablauf des Spülens verbessern und auch die Bildung von Abgaskernen im Verbrennungsraum vermeiden; bei einigen Konstruktionen werden hierbei durch Kolbenfenster die Strömungen durch das Kolbeninnere hindurch geführt. Im Fahrzeugbereich ist die Umkehrspülung heute das am weitesten verbreitete Verfahren für die Spülung von Zweitakt-Motoren, sie kommt in handgeführten Motorgeräten (z. B. Motorsägen) fast ausschließlich und bei Glühzündermotoren im Modellbau häufig zum Einsatz.

Literatur[Bearbeiten]

  • Helmut Werner Bönsch: Der schnelllaufende Zweitaktmotor. Stuttgart: Motorbuch Verlag, 1982, ISBN 3879438005
  • Herbert J. Venediger: Zweitaktspülung insbesondere Umkehrspülung. (= Bücher der MTZ, Band 1) Stuttgart, Franckh, 1947
  • Heinz Britsch: Charakterisierung des Umkehr-Spülvorgangs am schlitzgesteuerten Zweitakt-Ottomotor. Dissertation Freiberg, Bergakademie, 2010
  • Matthias Boltze: Ladungswechselberechnung am Zweitakt-Motor. Dissertation Dresden, Technische Universität, 1995
  • Wolf Albrecht Doernhoeffer: Zweitakt-Praktikum. Stuttgart, Franckh-Kosmos, 1942. Nachdruck unter dem Titel Zweitakt-Praxis Eschborn: Rieck, 1995. ISBN 3-924043-19-1
  • Tim Gegg: Analyse und Optimierung der Gemischbildung und der Abgasemissionen kleinvolumiger Zweitakt-Ottomotoren (= Forschungsberichte aus dem Institut für Kolbenmaschinen der Universität Karlsruhe, Band 2007,1) Dissertation Karlsruhe, Universität, 2007. Berlin: Logos-Verlag 2006. ISBN 978-3-8325-1723-6