Es ergibt viel Sinn, den Zweitakter weiterentwickeln zu wollen. Er verbindet den effizienten Aufbau des Hubkolbenmotors mit dem Vorteil, doppelt so oft Drehmoment zu erzeugen wie ein Viertakter. Doch das hat Nachteile, denn da der Motor jede Umdrehung zündet, ist der Zylinder immer gleichzeitig mit Abgas und Frischgas gefüllt. Ein neues Patent löst das Problem mit einer sehr alten Technik und baut noch einen Kompressor ein.
GM erfindet den 2-Takter neu
So genial der 2-Takter ist, so viele Probleme hat er. Egal, wie der 2-Takter gebaut ist, bleiben die Nachteile, denn das Grundprinzip des Motors ist die Quelle des Übels. Und die heißt: Spülverluste. Sie entstehen beim Gaswechsel von Abgas zu Frischgas, da beide am Ende des zweiten Takts zeitgleich im Zylinder sind. Und da die gängigen Bauformen im Motorrad mit Quer- oder Umkehrspülung und notwendig mit Benzin-Ölgemisch laufen, entweichen Benzin und Öl im Abgas und erhöhen die Schadstoffemissionen.
Doch das Patent von GM will diese Spülverluste verhindern, benötigt keine Vorverdichtung im Gehäuse und kann sogar auf die dafür im Grunde nötige Ventilsteuerung verzichten. Die Erfindung beschreibt ein elektronisch gesteuertes Schieber-System, das den Brennraum zwischen den Ladungswechseln abdichten soll. Diese Hülsenschieber sind allerdings keine neue Erfindung, sondern eine der ältesten Formen für Gaswechselsysteme in Hubkolbenmotoren. Bekannt als Knight-Motor aus sehr frühen Mercedes-Modellen oder als Burt-McCollum-Motor, dessen Prinzip in Sternmotoren der 1930er- und 1940er-Jahre angewendet wurde.
Beiden gemein und von GM modern entwickelt: Mit dem Hub des Kolbens koaxial bewegt sich eine Hülse um den Zylinder herum, die den Einlass- und Auslasskanal nach dem Spülen verschließt und den Brennraum abdichtet. Doch bewegte Anfang 1900 noch eine von der Kurbelwelle gesteuerte Mechanik die Hülse(n), vereinfacht GM das mit einem elektromechanischen Aktuator, was im Grunde ein Elektromotor ist, der die Hülse bewegt.
Kompressor zwingend nötig
Große 2-Takter wie in Schiffen oder Nutzfahrzeugen arbeiteten fast immer ohne Vorverdichtung im Gehäuse, da sie mit Diesel liefen. Doch um genügend Luft in den Zylinder zu bekommen, benötigt diese Bauweise zwingend Kompressoren. Ebenso wie der Ansatz von GM. Ein elektrischer Kompressor lädt die Frischluft auf und erzeugt einen Staudruck im Zylinder. Erst kurz vor dem oberen Totpunkt spritzt der Motor das Benzin direkt in den Brennraum ein, was technisch eine Direkteinspritzung ist. Per Zündkerze zündet der Motor das Gemisch fremd.
Vorteile dieses Prinzips: Im Moment des Spülens ist kein Kraftstoff im Zylinder. Und da ebenfalls kein Öl im Gas enthalten ist, bleibt das Abgas sauber. Nachteil: Da sich Abgas und die komprimierte Ansaugluft beim Spülen trotzdem vermischen, ist die zum Verbrennen vorhandene Luft nie gleich. Hier müsste GM mit Sensoren arbeiten, um ein stöchiometrisches Gemisch sicherzustellen.
Kompressor und Turbo kombiniert
Äußerst interessant im 2-Takter-Patent von GM ist das Kombinieren von Kompressor und Turbo in einer Baugruppe. Bei niedrigen Drehzahlen läuft ein Elektromotor als Antrieb des Spiralladers. Ab einer bestimmten Drehzahl wird der Kompressor zum Turbo, da der Auslass ebenfalls ein Flügelrad besitzt und bei hohem Druck und schnellen Ladungswechsel rein vom Abgas angetrieben wird. So kann der Motor auch zum Generator werden und Strom erzeugen oder sogar hybrid arbeiten, wenn der Abgasdruck sinkt.
Hülsenschieber verlangt viel Aufmerksamkeit
Grundlegend ist die Idee von GM, einen 2-Takter mit einem Hülsenschieber zu steuern, auf die Verlustschmierung zu verzichten und einen Turbo mit Kompressor zu kombinieren, hochinteressant. Waren die Hülsen früher große Bauteile mit schwerer Mechanik, könnte GM heute kleiner bauen und durch das Steuern der Hülse per Elektromotor, sogar noch den Gasdrall im Zylinder je nach Lastzustand optimieren, wenn die Kanäle nicht voll geöffnet würden. Doch keine Antwort gibt das Patent auf das gut 125 Jahre alte Problem des Schmierens der Hülsen. Vor diesem Problem standen schon die Väter der Technik und Mercedes-Kunden, deren Motoren starben.
Wenn GM die Hülse per Öl schmiert, gelangt über die Laufbahn an der Zylinderaußenwand trotzdem immer etwas Öl in den Brennraum. Weiterhin liefen die Kolbenringe des Zylinders bei jedem Hub über die Kanten der Kanäle, was zu erhöhtem Verschleiß führen kann.
Kein Hochleistungsmotor erfunden
Trotz aller Euphorie über den 2-Takter mit Turbo und Kompressor: GM hat keinen Hochleistungsmotor erfunden. Zwar lockt der Gedanke, den als Einzylinder in ein Motorrad einzubauen, doch GM ist Autobauer und für nichts anderes ist dieser Motor – wenn er je kommt – bestimmt. Und sogar in einer ungewöhnlichen Bauform als Gegenkolben-Motor mit 2 Kurbelwellen. Sinn des Ganzen: Als Range Extender, soll der 2-Takter Strom erzeugen, um eine Traktionsbatterie zu laden. Der Antrieb selbst dürfte rein elektrisch sein.
