Wie die Kraftstoffeinspritzung die beiden veränderte

Zweitaktmotoren waren aufgrund ihrer Leichtbauweise und Leistung früher im Dirtbike-Rennsport allgegenwärtig. Verpackt in einem Dirtbike-Rahmen sorgen sie dafür, dass das Motorrad in Kurven verspielt und bei Vollgas sehr schnell ist. Die Hersteller arbeiteten jahrzehntelang an ungefähr dem gleichen Rezept, bis Yamaha sein Viertakt-Dirtbike YZ400F auf den Markt brachte, das sein erstes Rennen (Las Vegas Supercross 1997) relativ leicht gewann. Dieser Erfolg markierte den Anfang vom Ende des weit verbreiteten Einsatzes von Zweitaktmotoren im professionellen Rennsport.

Nach dem ersten Erfolg von Yahama waren andere Hersteller gezwungen, diesem Beispiel zu folgen und eigene Viertaktmotoren zu entwickeln. Der völlig neue Motocrosser war die Antwort der japanischen Marke auf die immer strengeren Umweltvorschriften Kaliforniens – die Zweitaktmotoren niemals einhalten konnten. Allerdings brachten diese futuristischen Motorräder noch viel mehr Vorteile mit sich als nur saubereres Fahren. Viertakter lieferten mehr nutzbare Leistung und Drehmoment (insbesondere im unteren Drehzahlbereich), was das Fahren viel einfacher und fehlerverzeihender machte. Während sich die Marken mit der Entwicklung dieser neu entdeckten Technologie beschäftigten, ruhte die Zweitaktentwicklung weitgehend. Zum Glück wollten die großen Köpfe des KTM-Ingenieurteams diesen Old-School-Motoren mit Kraftstoffeinspritzung eine Chance geben.

Die neue Reihe von Zweitaktmotoren mit Kraftstoffeinspritzung zielt darauf ab, den Motoren neues Leben einzuhauchen, die Motorräder einfacher zu fahren, leichter anzuziehen und die Umwelt zu schonen. Herkömmliche Zweitaktmotoren sind aufgrund der Ineffizienz des Vergasers und der Verbrennung von Öl im Zylinderkopf viel umweltschädlicher als Viertaktmotoren. Zweitaktmotoren müssen mit einem Öl-Gas-Gemisch betrieben werden, damit der Motor ordnungsgemäß geschmiert bleibt. Glücklicherweise beseitigt die Kraftstoffeinspritzung den größten Teil dieser Ineffizienz, wodurch die neuen Motorräder sauberer laufen als ihre Pendants mit Vergaser, was den Kraftstoffverbrauch senkt und gleichzeitig das traditionell mikroskopisch kleine Leistungsband erweitert.

Allerdings verfügen diese österreichischen Zweitaktmaschinen nicht wie Ihr Auto über eine Kraftstoffeinspritzung. Unter der Haube verfügen die meisten modernen Motoren über eine Direkteinspritzung, bei der der Kraftstoff direkt in den Brennraum gespritzt wird. KTM hätte 2015 beinahe Direkteinspritzer-Motorräder auf den Markt gebracht, fand die Technologie aber letztendlich zu kompliziert, um sie auf Dirtbikes anzuwenden. „Die thermische Belastung von Bauteilen wie Kolben und Pleuel sowie die schwierige Luft-Kraftstoff-Gemischaufbereitung sind für ein Motocross-Bike ein No-Go“, sagt Florian Bretterebner, Leiter der Offroad-Motorenentwicklung bei KTM. „Ein Fahrrad mit Direkteinspritzung wäre schwerer, weniger leistungsfähig und viel teurer als das von uns gewählte System.“

Das System, für das sie sich zunächst entschieden haben, war Transfer-Port-Injection (TPI), eine viel bessere Alternative für die Enduro-Reihe 2018 der Marke – und perfektionierte die Technologie kontinuierlich bis zu den aktuellen Motorrädern des Modelljahres 2023. TPI-Motorräder verwenden Kraftstoffeinspritzdüsen im Überströmkanal zwischen Kurbelgehäuse und Zylinder. Die neuesten Motorräder mit Drosselklappeneinspritzung (TBI) verwenden jedoch eine Weiterentwicklung des ungefähr gleichen Konzepts, mit Kraftstoffeinspritzdüsen im Drosselklappengehäuse anstelle der Überströmöffnung. Laut KTM ermöglicht dieses neue Design ein viel homogeneres Luft-Kraftstoff-Gemisch, was zu einer verbesserten Verbrennung führt.

Vergaser nutzen den durch den Ansaughub des Motors erzeugten Unterdruck, um Luft durch ihre Öffnungen und Kanäle zu drücken. Beim Durchströmen der Luft wird gleichzeitig Kraftstoff in den Brennraum gedrückt. Der Kraftstoff wird dann durch winzige Kanäle, sogenannte „Düsen“, zugeführt, die steuern, wie viel Gas in die Brennkammer strömt. Die meisten Vergaser verfügen über zwei Düsen, wobei die Hauptdüse das Kraftstoffgemisch bei mittleren bis hohen Drehzahlen und die Pilotdüse von Leerlauf bis Drehzahl steuert in der Mitte des Drehzahlbereichs. Auch wenn Vergaser eine elementare Funktion haben, ist ihre richtige Abstimmung eine langwierige und mühsame Aufgabe, die nur erfahrene Mechaniker perfektionieren können.

„Sobald man 95 Prozent des Weges mit einem Zweitaktmotor zurückgelegt hat, sind es die letzten 5 Prozent, die wirklich schwer zu erreichen sind“, sagt Joe Adragna, ein Amateur-Motocross-Rennfahrer, der in seiner Kindheit Zweitakter gefahren ist.

Während Sie mit einem Vergaser das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellen können, handelt es sich dabei eher um ein Gerät, das Sie einfach einstellen und vergessen können. Die Kraftstoffeinspritzung (oder Drosselklappeneinspritzung bei KTM-Zweitaktmotoren) ist stufenlos variabel. Der Prozess wird jetzt automatisch über ein integriertes Motormanagementsystem gesteuert, das stets ein nahezu perfektes Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewährleistet. Mit mehr nutzbarer Leistung und höherer Kraftstoffeffizienz fühlen sich diese Motoren beim Öffnen des Gashebels viel näher an einen Viertaktmotor an.

„Wir haben die Vorteile auf der Viertaktseite gesehen, als wir vor mehr als 14 Jahren von Vergaser auf EFI umgestiegen sind“, sagt Bretterebner. „Einige dieser Vorteile gelten noch mehr für einen Zweitaktmotor, der empfindlicher auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis reagiert.“

Da Zweitaktmotoren mit Kraftstoffeinspritzung nahezu fehlerfrei ab Werk laufen, können Fahrer mehr Zeit mit dem Fahren verbringen und müssen weniger Zeit mit dem Basteln am Vergaser verbringen. Während es für Wochenendbastler großartig ist, unnötige Fahrradarbeiten zu erledigen, ist es für professionelle Rennfahrer wie Taylor Robert von größter Bedeutung, die nicht immer sofort Zugang zu einem Mechaniker haben, der ihr Fahrrad in Topform hält.

„Als professioneller Rennfahrer muss ich mir darüber keine Sorgen machen, das ist ein ganz anderes Element“, sagt Robert, der seit 2018 auf jeder Generation von KTM-Zweitakt-Dirtbikes mit Kraftstoffeinspritzung angetreten ist. „Ich kann einfach rausgehen und.“ fahren, ohne sitzen und an meinem Fahrrad herumbasteln zu müssen.

Zweitakter mit Kraftstoffeinspritzung zahlen sich auch für Hard-Enduro-Fahrer wie Robert bei Rennen wie dem Sea to Sky-Event von Red Bull aus, das am Strand auf Meereshöhe beginnt und auf einem Berg in fast 9.000 Fuß Höhe endet. „Das Coole an der Kraftstoffeinspritzung ist, dass das Motorrad die ganze Zeit gut läuft, egal wo man sich auf der Strecke befindet“, sagt Robert; Genau wie wir Menschen benötigt ein Motor in der Höhe viel mehr Luft, um ordnungsgemäß weiterzulaufen. Während dies eine komplette Neuabstimmung erfordern würde, verfügen die Zweitakter mit Kraftstoffeinspritzung von KTM über ein Motormanagementsystem, das kontinuierlich ein nahezu perfektes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechterhalten kann. „Ich bin dieses Rennen auf einem Motorrad mit Vergaser gefahren, das kaum lief, als ich oben ankam“, sagt Robert.

Robert erwähnte auch, dass diese Zweitaktmotoren mit Kraftstoffeinspritzung nicht nur gut in unterschiedlichen Höhenlagen laufen, sondern auch ihr Versprechen einlösen, das Fahrrad wie einen Viertakter fahren zu lassen. „Die frühen TPI-Motorräder hatten eine flachere Leistungskurve, aber nicht viel Top-End“, sagt Robert. „Für hartes Enduro möchte man, dass die Leistung bei niedrigen Drehzahlen ankommt, wo man eine gute Traktion hat und die Räder nicht durchdrehen.“ Die TPI-Leistungskurve reichte für hartes Enduro-Fahren aus, bei dem schnelles Drücken des Gashebels (und der Kupplungssteuerung) erforderlich ist, um die Hindernisse auf der Strecke erfolgreich zu überwinden. Dieser Zustand könnte sich jedoch beim Motocross als problematisch erweisen, da dort viel höhere Geschwindigkeiten erforderlich sind – und daher mehr Zeit mit Vollgas verbracht wird.

Hier kommen die Motorräder mit Drosselklappeneinspritzung (TBI) ins Spiel, da sie die lineare Leistungsabgabe von TPI beibehalten und gleichzeitig die zuvor kraftlose Spitzenleistung eliminieren. „Man hat jetzt diese pure Kraft, wenn man zum Beispiel auf Anhieb schnell ist oder ein Rennen startet“, sagt Robert. Klar, KTM kann nicht jedes Mal einen Holeshot versprechen, wenn Sie bei einem TBI-Bike die Kupplung loslassen, aber bei Vollgas steht Ihnen mehr Leistung zur Verfügung – was Ihnen dabei helfen wird, dorthin zu gelangen. „Ich möchte nicht sagen, dass diese Motorräder den Sport einfacher gemacht haben, aber sie haben dazu beigetragen, den Sport zu verbessern“, sagt Robert.

Es ist unklar, ob diese Technologie ein Revival des Zweitaktmotors auslösen wird, aber KTM bleibt bestrebt, diesen alten Hunden neue Tricks beizubringen. Und das ist nicht ganz überraschend, da nicht wenige Gelegenheitsfahrer und sogar professionelle Rennfahrer immer noch das Old-School-Feeling und den Sound dieser Motoren bevorzugen. Dies zeigt sich besonders deutlich im Enduro-Rennsport, wo Manuel Lettenbichler von KTM die FIM Hard Enduro-Weltmeisterschaft 2022 auf einem Zweitakter mit Kraftstoffeinspritzung gewann. Letztendlich sagt der österreichische Hersteller, dass er diese Fahrräder weiterentwickeln wird, solange eine ausreichende Nachfrage seitens der Käufer besteht.

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