Verbrennungsmotor und Abgasgegendruck

Das Funktionsprinziep eines Otto- und Dieselmotors sowohl im Zweit-, als auch Viertaktverfahren sind mir bekannt. Schleierhat ist mir allerdings, warum welches Verfahren Abgasgegendruck, mal ja, mal nein, für optimalen Lauf/Leistung benötigt. Kann mich hier jemand erhellen?

2 Taktmotoren besitzen in der Regel keine sich schließenden/öffnenden Ventile sondern nur Einlass. - / Auslasskanäle und weil Verdichtungs und Auslasstakt gleich sind wird Gegendruck von der Abgasanlage benötigt um das frisch angesaugte Gemisch nicht unverbrannt gleich wieder Richtung Abgasanlage raus zu blasen.

Beim 4 Takt sind die Schritte voneinander getrennt und durch die vorhandenen Ventile ist ein Gegendruck nicht so maßgebend wie beim 2 Takter.

Da moechte ich @amtraxx noch dahingehend ergaenzen, das es beim 4Takter noch eine Ventilueberschneidung geben kann, wo beide noch etwas geoeffnet sind.
Da brauchts keinen Gegendruck- im Gegenteil, sondern durch die Massetraegheit des "frei " im Rohr stroemenden Abgas wird ein Sogeffekt verursacht, der den Ladungswechsel unterstuetzt.
Einen Auspuff richtig abzustimmen ist wirklich eine Wissenschaft fuer sich- einfach nur Laut ist eher kontraproduktiv- lernen die meissten Mopedfahrer aber erst spaeter (wenn ueberhaupt ;) ).


:mlp:

@amtraxx
@Syndrom
Danke für Eure erhellenden Ausführungen! "Allmy bildet".

Eine spontane Frage hat sich mir bei der Erwähnung von Zweitakter und Viertakter noch gestellt (off-Topik): Gibt es auch Dreitakt-Motoren? Ja, scheint es gegeben zu haben. Hat aber noch nicht mal einen Wiki-Artikel.

@Mr.Stielz

Der 3-Takt-Motor - Funktionsweise leicht erklärt...

https://www.helpster.de/der-3-takt-motor-funktionsweise-leicht-erklaert_82401

Und wenn wir schon dabei sind ja es gibt auch 5 Takt und 1 Takt Motoren.

Neue Erfindung 1 Takt Motor Implosionsmotor.

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Opel Kadett mit 5-Takt-Motor - Verbrauch: 2 Liter auf 100 km - allererster Start

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5-Takt-Motor - Konzept

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Danke für die Infos, soweit nachvollziehbar. Gibt es einen Grund, warum ein Viertakter Gegendruck brauchen könnte?

Generell gilt bei einem (Viertakt) Turbomotor, dass der Abgasgegendruck so klein wie möglich sein soll, um dem Motor das Ausstoßen der Abgase zu erleichtern, damit der Energie-Verlust beim 4. Takt minimal bleibt.
Jeder Widerstand im Abgasstrang vergrößert den Abgas-Gegendruck.

Es ist übrigens ein Gerücht, dass jeder (Viertakt) Motor "etwas Gegendruck" benötigt.

Selbst bei Saugmotoren ist zwar Unterstützung des Abgasstroms durch Resonanz(!) erwünscht und möglich, aber eben kein Gegendruck!
Der gewünschte Resonanzeffekt sieht so aus, das dieser gewissermaßen die Abgase "mitzieht", da Gegendrücke Energie vernichten, weil die/die Kolben erhöhte "Abgaqsausschiebearbeit" verrichten müssen.

Außerdem wird (nicht so offensichtlich) der Abgas-Gegendruck erhöht, wenn die Abgase sich auf dem Weg ins Freie zu sehr abkühlen. Das liegt daran, dass das Gas umso dichter (und damit schwerer) wird, umso mehr es abkühlt, und damit muss der Motor mehr Energie aufwenden, um das kalte dichte Gas aus dem Abgasstrang hinauszuschieben.
Eine kurze Auspuffanlage ist hier von Vorteil, was sich allerdings negativ auf die Lärmentwicklung auswirkt.

MettMax schrieb:Generell gilt bei einem (Viertakt) Turbomotor, dass der Abgasgegendruck so klein wie möglich sein soll

Das ist unmittelbar einsichtig. Beim Viertakter will man eine perfekte Entleerung, beim Zweitakter dagegen eine möglichst gute Schichtung der ausströmenden und der gleichzeitig einströmenden Phase, damit einem das Benzin nicht zum Auspuff rausläuft.

Das bringt mich zur nächsten Frage: In der Jugend hat es mir geträumt von allen möglichen Fahrzeugen mit einem spritsparenden Viertaktmotor, der sich bei Bedarf auf Zweitakt umschalten lässt ("emergency double power" :D). So etwas scheint es nicht zu geben und ist dann wohl auch technisch kompletter Blödsinn, weil Abgasauslass, Benzineinspritzung und Auspuff komplett anders funktionieren?

Mr.Stielz schrieb:Beim Viertakter will man eine perfekte Entleerung

Diese hätte man beim klassischen Zweitakter auch gern, was aber bauartbedingt nicht funktioniert, Stichwort Spülungsverluste.

Das es einen "von Vier,- auf Zweitakt umschaltbaren Motor" gibt oder gab, wäre zumindest mir nicht bekannt.

Ideal wäre 100 % (zum Motor) passende Resonanz in allen Drehzahlbereichen was aber in gewisser Weise auch wieder Staudruck bedeuten würde und 0% Abgasgegendruck, was allerdings auch keinerlei gerichtete Strömung neben Lärm und fehlender Abgasnachbehandlung bedeuten würde.

Also faktisch die Quadratur des Kreises im Motorenbau.

Alle modernen Motoren, ob 2- oder 4-Takt, muss man als Strömungsmaschinen mit schwingenden Gassäulen sehen, bedingt durch die hohen Drehzahlen. Die Länge eines Abgassystems definiert die Frequenz der Rück-Schwingung die eine erhöhte Ladung des Verbrennungsraumes herbeiführt. Über elektronisch gesteuerte Klappen in der Abgasanlage kann die Frequenz der Schwingung verändert werden.

Der Japanische Autobauer Mazda hat sich auf den Hosenboden gesetzt und über den Zweitakter nachgedacht.





Herausgekommen ist ein Motor mit 2 Ventilen und einem Kompressor für Druckluft, der zwar nach dem Viertaktprinzip arbeitet,
aber jede Umdrehung zündet, indem das Abgas mit Druckluft ausgeblasen wird und dann verdichtet wird und Kraftsoff eingespritzt wird.

DAS sieht nicht nur interessant aus sondern ist es auch!

Quelle

https://www.speedweek.com/katalog/news/187751/Mazda-Zweitakter-mit-Ventilen-und-Kompressor.html

EchoM1 schrieb:der zwar nach dem Viertaktprinzip arbeitet,

Das ist wohl nicht korrekt, wie in dem verlinkten Artikel auch zu lesen ist:

Es gibt also im Prinzip nur zwei Arbeitstakte, die jedoch ineinander übergehen: Abgase ausstossen/vorverdichtete Luft einströmen; Luft verdichten, Benzin einspritzen und zünden.

Quelle: https://www.speedweek.com/katalog/news/187751/Mazda-Zweitakter-mit-Ventilen-und-Kompressor.html

Auch zweifelt man zurecht daran, das dieses Prinzip sauberer/effizienter daherkommt als "gewöhnliche" Zweitaktmotoren:

Wie das genau gehen soll, dass sich Abgas und einströmende Luft nicht vermischen, geht aus den Bildern der Patentschrift nicht hervor. Fast sicher ist: Mit der in den Zeichnungen abgebildeten, konventionellen Anordnung der Ventile und Kanäle dürfte das kaum gelingen.

Quelle: https://www.speedweek.com/katalog/news/187751/Mazda-Zweitakter-mit-Ventilen-und-Kompressor.html

Technisch gesehen ist das ohnehin ein "alter Hut", zeigt es doch (vom fehlenden Einlassventil abgesehen) das Prinzip eines Zweitakt - Schiffsdiesels. Gerade unter folgendem Aspekt:

Naheliegend ist, dass der Motor mit sehr magerem Gemisch betrieben wird und sich dieses zumindest teilweise selbst entzündet.

Quelle: https://www.speedweek.com/katalog/news/187751/Mazda-Zweitakter-mit-Ventilen-und-Kompressor.html

Bei großen Dieselmotoren wird die Frischluft durch Einlassschlitze (‚ports‘) im unteren Bereich der Laufbuchse eingeblasen und die Abgase über die Auslassventile im Zylinderkopf ausgestoßen. Dadurch entsteht ein Gasfluss von ‚kalt‘ nach ‚heiß‘ und damit ein besserer thermischer Wirkungsgrad. Den Überdruck der Frischluft erzeugt in der Regel ein Turbolader – seltener ein Roots-Lader.

Quelle: Wikipedia: Zweitakt-Dieselmotor#/media/Datei:Diesel engine Uniflow.PNG

Hier noch eine Animation der Arbeitsweise eines Zweitakt - Dieselmotors:

2 Stroke Diesel Engine Animation

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