Wankelmotor

Der Wankelmotor (auch: Kreiskolbenmotor) ist ein Verbrennungsmotor, bei dem keine zylindrischen Kolben in einem Zylinder in axialer Richtung hin- und herbewegt werden. Stattdessen findet sich die umkehrfreie Bewegung eines so genannten Kreiskolbens, der - auf einer Exzenterwelle angeordnet - in einem Trochoidgehäuse kreist und gleichzeitig um seine eigene Achse rotiert. Die Kontur des Kreiskolbens besteht aus drei abgeflachten Kreisbögen und sieht aus wie ein "bauchiges" Dreieck (Reuleaux-Dreieck). Die Ecken stehen ständig in Kontakt mit dem Trochoidgehäuse und bilden so drei unabhängige Arbeitsräume.

Benannt ist der Wankelmotor nach seinem Erfinder Felix Wankel

Beschreibung des Arbeitsablaufes für einen Arbeitsraum

Der Arbeitsraum läuft am Einlassschlitz vorbei, wobei ein Benzin-Luft Gemisch angesaugt wird, danach verdichtet der mit dem Umlauf kleiner werdende Arbeitsraum das Gemisch und führt es zur Zündkerze. Wenn der Arbeitsraum sein geringstes Volumen hat, wird das Gemisch von der Zündkerze gezündet, und dadurch steigt der Druck. Der Arbeitsraum wird nun mit der weiteren Drehung auf der Auslassseite des Trochoidgehäuses wieder größer, wodurch sich das verbrannte Gas ausdehnt und den Kreiskolben antreibt. Wenn der Arbeitsraum den Auslassschlitz erreicht wird das Abgas durch diesen ausgeschoben.

Dieser Zyklus wird von jedem der drei Arbeitsräume durchlaufen, was bedeutet, dass bei einer Kolbenumdrehung drei Zündungen stattfinden.

Vor- und Nachteile

Ein Vorteil des Wankelmotors ist sein extrem einfacher Aufbau. Er hat nur wenige bewegliche Teile (je nach Bauart unterschiedlich viele Kreiskolben, meist zwei, und die Exzenterwelle). Außerdem besitzt er eine geringe Baugröße, d. h. er ermöglicht eine hohe Leistungsdichte bei geringem Gewicht und Platzbedarf.

Desweiteren läuft ein Wankelmotor durch den guten Massenausgleich sehr vibrationsarm.

Der Hauptnachteil ist sein sehr flach-langgestreckter Verbrennungsraum, der im Vergleich mit dem Hubkolbenmotor ein sehr ungünstiges Verhältnis zwischen Brennraumvolumen und -oberfläche hat und deshalb viel Energie als Wärme ungenutzt über das Gehäuse abführt. Zudem wird relativ viel Gemisch unverbrannt beim Auslassschlitz ausgeschoben. Der Wirkungsgrad ist prinzipbedingt schlechter als der des Hubkolbenmotors. Dem Problem der uneffizienten Verbrennung kann versucht werden durch 2-Punkt-Zündung innerhalb des Arbeitsraumes (zwei Kerzen in einem Arbeitsraum) entgegenzuwirken, was das Problem allerdings nur reduziert. Weitere Nachteile sind die komplizierte Abdichtung der Kolbenecken, die in den Anfangsjahren zu hohem Verschleiß geneigt hat, und die, durch die relativ hohen Drehzahlen auch an Anbauteile bedingten, hohen Anforderungen an Materialgüte und Fertigungsgenauigkeit.

Während beim Hubkolbenmotor der Brennraum im Ansaugtakt durch das Frischgas gekühlt wird, bilden sich beim Wankel heiße Zonen aus, da die Verbrennung immer an der selben Stelle des Gehäuses stattfindet und im Bereich hinter der Zündkerze nie kaltes Gas vorbeiströmt. Das wiederum führt zu höherem thermischen Verzug, als beim Hubkolbenmotor.

Fahrzeuge mit Wankelmotor

Automobile

Mazda RX-8 (seit 2003)
Mazda RX-7 (1978 - 2000)
Mazda RX-5 (19?? - 19??)
Mazda Rx-3 (19?? - 19??)
Mazda Rx-2 (19?? - 19??)
Mazda 787B (1991)
NSU RO80 (1967 - 1977)
NSU Wankel Spider (1964 - 1967)
Citroën GS Birotor (19?? - 19??)
Citroën M35 (19?? - 19??)
Datsun ?? (19?? - 19??)
Mercedes C111 (1969 - 197?)
IFA (MZ, Trabant, Wartburg), einzelne Prototypen von 1961 bis Ende der 1960er Jahre
Lada (1970er - 1990er Jahre)

Motorräder

Hercules W 2000 "Staubsauger"
Suzuki RE 5
Van Veen OCR 1000
Norton P41 "Interpol II"
Norton P43 "Classic"
Norton P52 "Commander Police"
Norton P53 "Commander Civilian"
Norton P55 "F1"
Norton P55B "F1 Sports"

Weitere Anwendungen

Anwendung findet der Wankelmotor auch als Flugzeugantrieb.

Eine Variante ist der "Wankel-Diesel", ein Vielstoffmotor, arbeitet mit Fremdzündung für den Antrieb von sogenannten Drohnen. Zwar wird hier Diesel als Kraftstoff mit eingespritzt, jedoch kommt die dieseltypische Selbstzündung nicht zum Einsatz. Die 1998 begonnene Entwicklung ist bis zum heutigen Tage (2004) nicht zu einem Abschluss gekommen. Grund ist unter anderem der hohe spezifische Treibstoffverbrauch.

Kraftfahrzeugsteuer (in Deutschland)

Die Höhe der KFZ-Steuer bemisst sich in Deutschland nach dem Hubraum. Da Wankelmotoren keinen Hubraum im eigentlichen Sinne haben, werden sie nach dem zulässigen Gesamtgewicht besteuert.

Weblinks

Literatur

Andreas Knie, Wankel-Mut in der Autoindustrie, 290 Seiten - Edition Sigma, ISBN 3894041455
Richard F. Ansdale, Der Wankelmotor. Konstruktion und Wirkungsweise.228 Seiten - Motorbuch Vlg., Stgt, ISBN 3879432147