2-Takte-Logik

Zwei Takte Logik

Unter Logik versteht man bekanntlich die Lehre von den Prinzipien des richtigen Denkens. Als logisch richtig wird dabei ein solches Denken angesehen, bei dem wahre Voraussetzungen auch zu einem wahren Schluß führen.

Eine durchaus wahre Voraussetzung für den optimalen Antrieb eines Flugzeuges ist dabei zum Beispiel die, daß der Antrieb besonders leicht, zuverlässig und verbrauchsarm sein muß. Forderungen, die sich seit Beginn der motorgetriebenen Fliegerei nicht geändert haben und deren Erfüllung somit darüber entscheidet, was ein sinnvoll-logischer Flugzeugantrieb ist und was nicht. Grund genug, die Erfüllbarkeit dieser drei Forderungen einmal vom Prinzip her etwas genauer unter die Lupe zu nehmen:

Der vom Prinzip her leichteste Antrieb für eine vorgegebene Leistung ist der, der den günstigsten Quotienten von Leistung und Gewicht, kg/PS, aufweist.

Dies ist, neben der Turbine, ohne Zweifel der Zweitakt-Otto-Motor. Mit ihm können heute unter Einsatz moderner Technik Leistungen von 110PS (81kW) bei einem Motorinstallationsgewicht von rund 60 kg erzielt werden. Es resultieren dabei rund 2 PS pro Kilogramm Antriebsgewicht ohne bereits die Grenzen des Machbaren erreicht zu haben. Moderne Viertaktmotoren ohne aufwendige Turboaufladung weisen dagegen ein Verhältnis von nur 1,1 PS pro kg auf. Ein Viertakter mit 80 PS wird also ein Installationsgewicht von rund 70 kg mit sich bringen - bei nur 66 Prozent der Leistung, die der gleich große, aber leichtere Zweitakter gewähren kann. Auch deswegen forschen in letzter Zeit wieder fast alle größeren Automobilhersteller am Zweitaktantrieb mit Einspritzung.

Der vom Prinzip her zuverlässigste Antrieb ist derjenige, dessen geringere Zahl an bewegten Teilen bei gleicher thermischer und mechanischer Belastung auch eine geringere Wahrscheinlichkeit für ein Fehlversagen mit sich bringt.

Ein Zweitakt-Ottomotor weist, bezogen auf einen Zylinder, nur drei Teile auf, die eine Relativbewegung ausführen: Kurbelwelle, Pleuel und Kolben. Ein Viertakt-Ottomotor einfachster Bauart weist dagegen bereits mindestens 9 bewegte Teile auf: Kurbelwelle, Pleuel, Kolben, Nockenwelle, 2 Stößel, 2 Kipphebel, 2 Ventile und die notwendige Ölpumpe. Bei verglichenen Vierzylindermotoren ergibt sich daraus ein Verhältnis von 9 zu 35 bewegten Teilen zugunsten des Zweitakters.

Hinzu kommt, daß ein Zweitakter pro Kurbelwellenumdrehung einen Arbeitstakt hat, der Viertakter diesen jedoch nur bei jeder zweiten Umdrehung aufweist. Bei gleicher Drehzahl und gleicher Leistung müssen daher beim Viertakter die Arbeitstakte deutlich intensiver und härter ausfallen. Damit verfügt der Zweitakter über eine deutlich harmonischere Belastung des Kurbeltriebs und ein harmonischeres Schwingungsbild. Bei Vierzylindermotoren fast schon turbinenhaft. Geschont werden beim Zweitakter insbesondere Kurbelwelle, Pleuel, Lager, Getriebe, Propeller und die Motoraufhängung.

Der vom Prinzip her verbrauchsoptimalste Antrieb ist derjenige, der im Bereich der überwiegend genutzten Leistung für eben diese den geringsten spezifischen Treibstoffverbrauch gewährt.

Da Viertaktmotoren prinzipbedingt schwerer sind als Zweitaktmotoren, werden sie beim Flugzeug im Reiseflug in der Regel mit 75% der möglichen Leistung betrieben. Bei einem 80 PS (59kW) starken Standard-Vierzylinder-Viertakter mit 2-Ventil-Technik entspricht dies einer Reiseleistung von 60 PS (44kW) bei einem Verbrauch von rund 16 l/h. Ein üblicher Standardwert. Für die zusätzliche Startleistung stehen dann bei einem solchen Viertaktantrieb noch 20 PS als Reserve zur Verfügung.

Ein moderner Zweitaktantrieb ähnlichen Hubraums leistet dagegen bei 10 bis 15 kg weniger Installationsgewicht zwischen 100 PS bis 120 PS (74kW - 88kW). Die benötigte Reiseflugleistung von 60 PS (44kW) stellt sich somit bereits bei 50 - 60% der möglichen Leistungsabgabe ein. Die spezifische Triebwerksbelastung ist also deutlich geringer als beim vergleichbaren Viertakter. In diesem Teillastbereich gewährt der Zweitakter bei einer automatischen Kennfeldeinspritzung einen Verbrauch von rund 15 l/h. Er ist somit auch etwas verbrauchsgünstiger. Und für die Startleistung stehen dann beim Zweitakantrieb 40 bis 60 PS zusätzlich zur Verfügung. Mindestens das Doppelte dessen, was der vergleichbare Viertakter in der Regel als nutzbare Reserve bereitstellen kann.
  Der vom Prinzip her sinnvollste Antrieb eines Leichtflugzeuges ist derjenige, der geringstes Gewicht, höchste Zuverlässigkeit und moderaten Verbrauch mit Einstandskosten kombiniert, die den Preis des Flugsportgerätes in vernünftigen Grenzen halten.

Maßgabe für einen Preisvergleich ist das Verhältnis von € pro PS (kW). Bei modernen Zweitaktmotoren sind je nach Ausführung zwischen 50 - 75 € pro PS beziehungsweise 68 - 100 € pro kW zu entrichten. Viertaktantriebe mit ihren vielen bewegten Bauteilen müssen prinzipbedingt teurer sein. In der Regel resultieren Verhältnisse von 100- 150 € pro PS beziehungsweise 136 – 204 € pro kW.

Fazit dieser Betrachtung zur Logik eines Antriebs:

Der moderne Zweitaktantrieb ist nicht nur eine mögliche Alternative zum aufwendigen Viertakter. Sein Einsatz entspricht vielmehr den Prinzipien eines richtigen Denkens – der Logik. Und Logik war im Bereich der Technik schon immer das sinnvollste Argument.


Die neue Generation. Mit einigem Stolz können wir Ihnen jetzt unsere neue Motorenpalette präsentieren. Sie umfaßt insgesamt 15 verschiedene Motoren von 15 PS (11 kW) bis 110 PS (81 kW). Luftgekühlte Ein-, Zwei und Vierzylinder sowie  wassergekühlte Reihenmotoren decken praktisch alle Anwendungsbereiche ab. Leichte Hochleistungsmotoren auf Top-Niveau. Spezielle Kennlinienzündanlagen, kennfeldgeregelte Einspritzungen, temperaturkompensierende neue Legierungen und neue Getriebe sorgen heute für eine Laufkultur und Zuverlässigkeit, die bisher unerreichbar schienen. 

Diesen großen Schritt in die Zukunft haben wir uns einiges kosten lassen. Ein verjüngtes, innovatives Ingenieurteam, eine neue Entwicklungsabteilung, eine neue Versuchsabteilung, zwei neue Motorenprüfstände zur Simulation aller Einsatzbedingungen, eine aufwendige Qualitätssicherung, ein speziell für uns entwickeltes Öl - und und und. Future now war das Motto der Aufbruchsstimmung in den vergangenen zwei Jahren. Und bereits heute liefern wir mehr Hochleistungsantriebe in alle Welt als je zuvor. An Kunden, die Begeisterung über die neue Generation der Göbler-Hirth-Motoren zeigen, erkennt man daß sich unser hoher Einsatz wirklich gelohnt hat.

Let`s talk about tech´s 

Unter "tech´s", der Kurzform von technical specifications, versteht man die besondere technische Auslegung, mit denen ein Antrieb seine prinzipiellen Vorteile tatsächlich in die Praxis einbringt. Hier hat Göbler Hirthmotoren in den letzten zwei Jahren absolut neue Standards gesetzt. Und einige dieser Standards sollte man einfach kennen, wenn man heute kompetent mitreden will. Dazu nun ein umfassender Vergleich von "Früher und Heute":


Think big

Früher war es so, daß in Ultraleichtflugzeugen aus Gewichtsgründen fast immer derjenige leichte Zweitaktantrieb zum Einsatz kam, der die erforderliche Leistung im Doppelsitzerbetrieb gerade noch gewähren konnte. Die notwendige Folge: Diese Motoren wurden oft bei 80 bis 90 Prozent der Maximalleistung betrieben. Also in einem Leistungsbereich, der bei einem Zweitakter recht verbrauchsintensiv resultiert. 

Heute präsentieren wir bei Göbler Hirth eine große Modellvielfalt extrem leichter Zweitaktantriebe, deren Leistung von 15 PS (11 kW) bis 110 PS (81kW) reicht. So ist es dem Erstausrüster und Einzelkunden erstmals möglich, einen An-trieb auszuwählen, der seine Reiseleistung im Teillastbereich von 50 – 60 Prozent bringt. Mit viertakt-typischem Reiseflugverbrauch und enormen Start- und Steigflugreserven. Das Ingenieurteam von Göbler Hirth berät Sie über den für Sie optimalen Antrieb. 

Die Kombination macht es

Früher war es so, daß die kleinen, sehr hoch belasteten Zweitakter der verschiedenen Hersteller zuweilen ihren Betrieb infolge eines Kolbenklemmers recht abrupt einstellten. Ursache dafür war in vielen Fällen, daß der thermisch hoch beanspruchte Kolben schneller an Umfang zunahm, als die Zylinderwand ausweichen konnte. Insbesondere Paarungen mit Aluminium für den Kolben und Stahl für die Zylinderwand können da Nachteile aufweisen.
Heute führen wir bei Göbler Hirth neue Materialpaarungen ein, die solche Ausfälle ganz sicher ausschließen. Der Leichtmetalkolben besteht dabei aus einer Legierung, die sich bei thermischer Belastung langsamer ausdehnt als die Leichtmetallzylinderwand. Ein Festgehen des Motors ist so selbst unter extremsten Bedingungen ausgeschlossen. Darüber hinaus setzt Göbler-Hirth heute eine neue Legierung für die Zylinderköpfe ein, die selbst dann nicht versagt, wenn der Motor auf Dauer unter Höchstlast gefahren wird.

Öl ist nicht gleich Öl

Früher war es so, daß zum Beispiel Militärflugzeuge mit einem Öl ausgerüstet wurden, das selbst bei völligem Ölverlust Notlaufeigenschaften gewährleistete. Berühmt geworden unter dem Namen Mathee-Öl.

Heute haben wir bei Göbler Hirth das zum Anlaß genommen, in den USA ein eigenes Öl vergleichbarer Eigenschaften für unsere Motoren entwickeln zu lassen – BlueMax. Mit diesem Öl sind sowohl ein Verkleben der Kolbenringe, Ablagerungen auf Kolbenboden und im Zylinderkopf als auch Korrosionen bei langen Standzeiten ausgeschlossen. Darüber hinaus wurden mehr als ein Dutzend Motoren auf den Prüfständen gezielt zerstört, bis endlich diejenige Ölqualität gefunden war, die ein Festgehen des Antriebs auch unter Extrembedingungen ausschließt.

Rennsport-Kurbeltrieb

Früher war es so, daß sich die leichten Kurbelwellen von Zweitaktmotoren manchmal nicht den Belastungen gewachsen sahen, die große Unter-setzungen und schwere Propeller zwangsläufig mit sich brachten.

Heute verwenden wir bei Göbler Hirth für die ausschließlich im eigenen Hause gefertigten Kurbelwellen ausschließlich Stahl der Vergütungsklasse 42 CroMo 4. Eine extrem harte, aber auch extrem zähe Legierung. Aufwendig in der Verarbeitung, aber unerreicht standfest. Aber nur so ist es möglich, daß Göbler Hirth heute jedem Motor eine Drei-Jahres-Garantie auf die Kurbelwelle mitgegeben kann – unabhängig von der erreichten Betriebsstundenzahl. Garantie also dort, wo andere längst einen teuren Wechsel dieser Bauteile anmahnen.
 Hinzu kommt, daß wir für unsere Zweitaktmotoren ein Vergütungsverfahren für die Zylinderlaufflächen vorsehen, das den Verschleiß auf ein nicht mehr zu unterschreitendes Mindestmaß herabsetzt. Tatsächlich weisen die neuen Motoren so in Kombination aller Maßnahmen nach 1.000 Stunden Betriebszeit einen Zylinderwandabtrag von nur zwei tausendstel Millimeter auf. Zylinder- und Kolbentausch nach wenigen hundert Betriebsstunden? Vergessen Sie es!

Vom Denkvermögen einer Nadel

Früher war es so, daß eine konische Nadel im Vergaser die Benzinzufuhr der Zweitaktmotoren regelte. Schlicht nach der Vorgabe der Pilotenhand am Gas-hebel. Eine Lösung, die im Hochleistungsbereich einiges an Wünschen offen läßt.

Heute haben wir bei Göbler Hirth für unsere Motoren die kennfeldgeregelte Saugrohreinspritzung entwickelt. Mit ihr werden folgende Betriebsparameter erfaßt: Motordrehzahl, Drosselklappenstellung, Lufttemperatur, Luftdruck, Motortemperatur und Abgastemperatur. Und mit der Erfassung all dieser Größen ist es dann möglich, dem Motor ganz exakt dasjenige Benzin-Luft-Gemisch zukommen zu lassen, das er wirklich braucht. So viel Benzin wie nötig, so wenig wie möglich. Bis zu 40% weniger als früher.

Damit werden zunächst Überfettung und Überhitzung des Motors bereits vor ihrem Eintritt sicher erkannt und ausgeschlossen. Darüber hinaus erfolgt die gerade im Flugzeug so wichtige Höhen- und Temperaturkompensation völlig automatisch. Genauso wie das wichtige Leanen des Motors auf den jeweils optimalen Betriebszustand. Und nicht zuletzt sind mit der kennfeldgeregelten Einspritzung auch die ansonsten so gefürchtete Vergaservereisung aus-geschlossen. 

Die Kennfeldeinspritzung von Göbler Hirth gewährt daher Antriebe, die für jeden Betriebszustand automatisch optimal eingeregelt werden und somit weit mehr an Anpassung aufweisen, als es ein Nachregeln des Piloten je ermöglichen könnte. Und das alles, weil die nicht "mitdenkende" Vergasernadel durch ein natürliches Feedback-Regelsystem ersetzt wurde. Hochleistung at it’s best.

Kennlinienzündung

Früher war es so, daß man glaubte, mit einer elektronischen Doppelzündung den Antrieb bereits optimal versorgt zu haben. Eine Anpassung der Zündzeitpunktkennlinie für den jeweiligen Einsatzfall unterblieb zumeist – zugunsten einer Standardeinstellung.

Heute verfügen unsere Göbler-Hirth-Hochleistungsantriebe über eine Doppelzündung, deren Kennlinie optimal passend zum jeweiligen Einsatzbereich abgestimmt werden kann. Sowohl beim Erstausrüster als auch beim Einzelkunden ermittelt der Fachingenieur auf Wunsch über Laptop die günstigsten Parameter und stellt die Zündung somit optimal für die jeweiligen Betriebsbedingungen ein. Ein Service, der außergewöhnlich erscheint, aber nicht mehr ist als das, was ein Flugzeughersteller oder –betreiber heute verlangen kann.

Abspecken oder aufspecken

Schon früher war es so, daß Leichtflugzeuge ein bestimmtes maximales Leergewicht nachweisen mußten, damit sie vollbetankt und im Doppelsitzerbetrieb noch innerhalb der Zulassungs- und Versicherungsgrenzen betrieben werden konnten.

Heute entscheiden bei einem Leichtflugzeug oft 15 kg darüber, ob das Produkt seine Eintragung als Doppelsitzer erhält oder behalten darf. Der moderne Vierzylinder-Einspritzer 3003 von Göbler-Hirth hat bei 92 bis 102 PS (68 - 75 kW) ein optimal günstiges Installationsgewicht im Bereich von 60 kg. Die üblichen 5 kg für Öl und Wasser entfallen, ebenso wie aufwendige Installationen von Kühlern und anderem. Trotz Mehrleistung ist ein 3003 mit Inline-Fankühlung damit genau das Richtige, um ein Leichtflugzeug gewichtsbezogen ab- und leistungsbezogen aufzuspecken. Mit einem Antrieb, dessen Laufruhe an eine Turbine erinnert. 
Glanz fürs Auge

Früher war es so, daß die Abgasanlagen von Zweitaktern oft schwarze, rußige, sogar ölige Angelegenheiten waren.

Heute haben wir bei Göbler-Hirth den Ölverbrauch unserer Antriebe durch die beschriebenen Innovationen auf Werte im Bereich von 1:100 und darüber gesenkt. Die Kaltrauchfahne und schlechte Abgasemmisionswerte gehören der Vergangenheit an. Der F30 injection bestand daher auch auf Anhieb die ICOM-Tests im Jahre 1998. Abgase also, die auch besondere Auspuffanlagen verdienen. Die neuen, leichten Edelstahlabgasanlagen von Göbler-Hirth erfüllen diese Wünsche nach leisen und glänzenden Lösungen.

Fit für die Zukunft

Früher war es so, daß man den Zweitaktantrieb als eine Zwischenlösung bis zu dem Zeitpunkt ansah, an dem möglichst leicht gebaute Viertakter den Markt erobern würden.

Heute ist es jedoch so, daß unsere leichten, kleinen Vierzylinder-Zweitakt-Einspritzer von Göbler Hirth im Leichtflugzeugbereich allen Viertaktvarianten deutlich Paroli bieten können. Mit einer Leistung und Robustheit, die von einem Viertakter prinzipbedingt kaum zu erreichen ist. Und daher gehen die vordenkenden Ingenieure im Bereich der Leichtflugzeug – und Leichthubschrauberentwicklung auch bereits davon aus, daß morgen der weit überwiegende Teil dieser Sportflugzeuge mit einer neuen Generation von Zweitaktantrieben ausgerüstet sein wird. 

Göbler Hirth ist da mit seiner neuen Motorengeneration ein Vorreiter dieser Entwicklung. Fit, um jede Heraus-forderung der Zukunft annehmen zu können. Mit drei Jahren Garantie auf jede Kurbelwelle und einem Jahr Garantie auf den Gesamtantrieb – ohne Stundenbegrenzung.
 

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