- Kreiskolbenmotor: Die Entwicklung von Felix Wankel
- Kreiskolbenmotor: Die Entwicklung von Felix WankelDer von Felix Wankel (1902-1988) bei der Firma NSU in Neckarsulm entwickelte Kreiskolbenmotor arbeitet nach dem Prinzip des Viertakt-Ottomotors, hat jedoch anstelle der Hubkolben dreiecksförmige Kolben/Scheiben, die in einem ovalen, in der Mitte leicht eingeschnürten Gehäuse (Kurvenform einer Epitrochoide) rotieren. 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 Drittel der Winkelgeschwindigkeit der Exzenterwelle.Arbeitsweise des WankelmotorsDie einzigen bewegten Teile des Wankelmotors sind der Kolben sowie die Exzenterwelle. Die Einlass- und Auslassöffnungen (Schlitze) werden vom Kolben selbst geöffnet und geschlossen. Die sichelförmigen Kammern ändern infolge der überlagerten Kreis- und Drehbewegung des Kolbens ihren Rauminhalt.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. Bei einem Zweischeiben-Wankelmotor ergibt sich durch die um 180 º 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 Motorzellen lassen sich mit geringem Bauaufwand bei kleinen Motorabmessungen große Leistungen verwirklichen.Wichtige Entwicklungschritte 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). Obwohl in den 1970er-Jahren auch zahlreiche Motorradhersteller Wankelstudien vorstellten, wurde die Entwicklung und insbesondere die Massenfertigung von Kreiskolbenmotoren in den Folgejahren weitgehend eingestellt.Vor- und Nachteile des WankelmotorsNeben der hohen Laufruhe durch den gleichmäßigen Drehmomentverlauf liegt ein weiterer Vorteil in der geringen Teileanzahl und im geringen Raumbedarf. Von Nachteil sind, neben der schweren Realisierung eines Dieselmotors, der hohe Fertigungsaufwand sowie Kraftstoff- und Ölverbrauch. Zudem ist die Emission gesundheitsschädigender Kohlenwasserstoffe höher als z.B. beim Ottomotor.
Universal-Lexikon. 2012.
