Wankelmotor:

Der Erfinder:
Wankel, Felix deutscher Verlagskaufmann, (* 13.08.1902, 09.10.1988)
Im Jahre 1930, die Gründung eines eigenen Unternehmens. 1957 erster Probelauf des von Wankel entwickelten Drehkolbenmotors. 1959 Vorstellung des ersten Kreiskolbenmotors und 1971 Einführung des Wankelmotors durch Mazda in den USA.

Wankelmotor

Das Viertaktprinzip:
Die Arbeitsweise des Wankelmotors erfolgt im Viertakt-Ottomotor-Prinzip, wobei - im Gegensatz zum Hubkolbenmotor, der Wankelmotor anstelle der Hubkolben dreiecksförmige Kolben/Scheiben hat, die in einem ovalen, in der Mitte leicht eingeschnürten Gehäuse rotieren und der jeweilige Arbeitsraum wird entlang der Gehäusewand verschoben (siehe Zeichnung)

Beim Umlauf des Kolbens bilden dessen drei Kanten mit der Gehäusewand drei Kammern (A, B, C) mit variablem Volumen, in denen jeweils während einer Kolbendrehung ein vollständiger Viertakt-Ottoprozess mit Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen abläuft. Es spielen sich somit in den drei Kammern immer drei von vier Arbeitstakten gleichzeitig ab und nach jeder vollen Kolbendrehung hat der Motor dreimal den kompletten Viertakt-Ottoprozess durchlaufen.

Der Kolben ist dreieckförmig, wobei seine drei gleich langen Seiten nach außen gewölbt (konvex) sind. In die drei Eckkanten sowie die Seitenflächen des Kolbens sind Dichtelemente eingelassen. Bei der Drehung liegen die drei Ecken ständig an der Gehäusewand an, wodurch der Mittelpunkt des Kolbens während der Rotation einen geschlossenen Kreis beschreibt. Diese Kreisbahn wird durch eine zentrisch im Motor angebrachte Welle bewirkt, die im Bereich des Kolbens als Exzenter ausgebildet ist. Weiterhin befindet sich im Kolben ein Hohlrad mit Innenverzahnung, das sich auf einem am seitlichen Motorgehäuse befestigten Zahnrad abwälzt. Diese Verzahnung dient lediglich zur Bewegungssteuerung des Kolbens, der sich mit seiner Innenverzahnung auf dem fest stehenden Zahnrad abstützt und dabei gleichzeitig eine Drehbewegung auf die Exzenterwelle ausübt. Die Exzenterwelle ist daher vergleichbar mit der Kurbelwelle des Ottomotors. Kolbenhohlrad und fest stehendes Ritzel (Zahnrad) haben ein Zähnezahlenverhältnis von 3 : 2, d. h., der Kolben dreht sich mit zwei Dritteln der Winkelgeschwindigkeit der Exzenterwelle.

Die Arbeitsweise des Wankelmotors:
Die einzigen bewegten Teile des Wankelmotors sind der Kolben sowie die Exzenterwelle. Die Einlass- und Auslassöffnungen (siehe Schlitze) werden vom Kolben selbst geöffnet und geschlossen. Die sichelförmigen Kammern ändern infolge der überlagerten Kreis- und Drehbewegung des Kolbens ihren Rauminhalt.

1. Takt (Ansaugen):
Die erste Kammer (dunkelgrün) vergrößert sich so, dass durch die Einlassöffnung frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch einströmen kann.

Wankelmotor

2. Takt (Verdichten):
Bei der Drehung des Kolbens wird die erste Kammer allmählich zu der zweiten Kammer. Der Rauminhalt von der zweiten Kammer verkleinert sich, wodurch das Kraftstoff-Luft-Gemisch in ihr komprimiert wird.

Wankelmotor

3. Takt (Arbeiten):
Das verdichtete Gemisch in der zweiten Kammer wird gezündet. Bei weiterer Drehung des Kolbens vergrößert sich die zweiten Kammer und wird zur dritten Kammer. Durch die Verbrennung dehnt sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus und dreht den Kolben, der wiederum die Exzentnerwelle antreibt.

Wankelmotor

4. Takt (Ausstoßen):
Die dritte Kammer wird durch die Kolbendrehung wieder zur ersten Kammer, deren linker Teil das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch beinhaltet, das durch die frei gewordene Auslassöffnung ausgestoßen wird. Bei jeder vollen Umdrehung des Kolbens erfolgen somit drei Zündungen. Damit ist der Drehmomentverlauf eines Wankelmotors wesentlich gleichförmiger als bei einem Einzylinder-Ottomotor, bei dem lediglich eine Zündung pro zwei Kurbelwellenumdrehungen stattfindet.

Wankelmotor

Allgemeines:
Bei einem Zweischeiben-Wankelmotor ergibt sich durch die um 180° versetzten Exzenter eine bessere Laufruhe als bei der zuvor beschriebenen Ausführung mit nur einem Kolben.
Ein Dreischeiben-Wankelmotor ist in der Laufruhe vergleichbar mit einem Achtzylinder-Hubkolbenmotor.
Durch dieses Aneinanderreihen mehrerer Zellen lassen sich mit geringem Bauaufwand bei kleinen Abmessungen große Leistungen verwirklichen.
Wichtige Entwicklungsschritte waren 1963 der weltweit erste PKW mit Wankelmotor (NSU Spider), 1967 der NSU Ro 80 und 1969 die Daimler-Benz-Studie C 111 mit zunächst einem Dreischeibenmotor und 1970 mit vier Kolben (260 kW/350 PS).

Quelle: Beschreibungen und Bilder von Thorsten Schaeffer, Grafiken von Matthias Müller

 
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