Eine Revolution im Motorenbau, geboren aus dreißigjähriger Tüftelei und dem unermüdlichen Geist von Felix Wankel: Tauchen Sie ein in die faszinierende Geschichte des Wankelmotors, einer bahnbrechenden Erfindung, die die Automobilwelt für immer verändern sollte. Von den ersten Prototypen in den NSU-Werken über den legendären NSU Wankel Spider, mit dem Siegfried Spieß die Rennstrecken eroberte, bis hin zum futuristischen NSU Ro 80, der in der Oberklasse für Aufsehen sorgte, verfolgen Sie den Aufstieg und Fall eines innovativen Antriebskonzepts. Erleben Sie die Ära, in der Mazda mit dem Cosmo Sport und dem unvergessenen Le Mans-Sieg des RX-7 die Wankel-Technologie zu neuen Höhen führte. Doch die Geschichte des Wankelmotors ist mehr als nur eine Aneinanderreihung von Erfolgen. Entdecken Sie die Herausforderungen und Kompromisse, die mit dieser Technologie verbunden sind, von thermodynamischen Schwierigkeiten bis hin zu Fragen der Dichtigkeit. Erfahren Sie, wie die Wankel Rotary GmbH unter der Leitung von Dankwart Eiermann die Vision von Felix Wankel in die Zukunft trägt, mit Anwendungen in Flugmotoren, Kompressoren und innovativen Antriebssystemen. Dieses Buch ist eine Hommage an den Pioniergeist, die Ingenieurskunst und die unstillbare Neugier, die den Wankelmotor zu einem unvergesslichen Kapitel der Automobilgeschichte machen. Eine Reise durch die Entwicklung, die Funktionsweise und die Vor- und Nachteile dieses außergewöhnlichen Motors, der bis heute Ingenieure und Autoenthusiasten gleichermaßen fasziniert. Analysiert werden die technischen Aspekte, die den Wankelmotor so einzigartig machen – vom Rotationskolben und der Exzenterwelle bis hin zu den Vor- und Nachteilen im Vergleich zu herkömmlichen Hubkolbenmotoren. Ein Muss für alle, die sich für Automobiltechnik, Motorenbau und die Geschichte visionärer Erfindungen interessieren. Der Leser erhält einen tiefen Einblick in die Welt des Wankelmotors, seine Vergangenheit, Gegenwart und mögliche Zukunft.
Wankelmotor
GESCHICHTE HINTERGRUND
Am 1.2.1957 lief nach 35-jähriger Entwicklungszeit zum ersten Mal der von Felix Wankel erfundene Kreiskolbenmotor. Über Untersuchungen an Abdichtungen war Wankel auf brauchbare ventillose Gaswechselsteuerungen auf Drehkolbenverdichter und schließlich auf Dreh- und Kreiskolbenmotoren gestoßen! In dieser Entwicklungszeit forschte er unter anderem auch für BMW, betrieb eine eigene Wankelversuchswerkstatt und wurde aber auch durch die Nazis und nach dem Krieg durch die Alliierten für kurze Zeit inhaftiert. Nach dem Krieg beginnt Wankel die Zusammenarbeit mit den NSU Motorenwerken.1960 wurde versuchsweise in den NSU-Prinz ein Wankelmotor eingebaut. Dies war das erste Auto mit Wankelmotor, wenn auch nur versuchsweise. 1963 wurde der NSU-Wankel-Spider vorgestellt, der von 1964-67 in Serie gefertigt wurde, 1967 stellt auch Mazda nach Lizenzkauf ein Auto mit Wankelmotor vor, den Mazda-Cosmo-Sport.Im Jahre 1966 wurde Karlheinz Pannowitz Deutscher Gran-Tourisme-Rallye Meister und 1967 wurde Siegfried Spieß auf dem NSU Wankel-Spider Deutscher Automobilbergmeister aller Hubraumklassen und Kategorien. Von 1967-1977 wird der NSU Ro80 gefertigt, ein deutsches Auto mit Wankelmotor, das sich in der Preisklasse eines Daimler Benz bewegte. NSU RO80 1971 wurde der Prototyp des hochseefähigen Wankel-Gleitflossen-Motorboots mit dem Namen Zisch vorgestellt, das Autobahn Reisegeschwindigkeit erreichte.
In der Zeit nach Einstellung der Serienproduktion ab 1977 und Entscheid des VW Konzerns (über die AUDI AG, mittlerweile Eigentümer von NSU AG) die Kreiskolbentechnik nicht mehr weiter zu verfolgen, entwickelten die Ingenieure und Techniker um Dankwart Eiermann, mit dem Wankel seit 1961 zusammen arbeitete, Motoren, insbesondere Flug- und Diesel/kerosinmotoren, Klima und Luftkompressoren sowie weitere Techniken der Kreiskolbenanwendungen.
1993 wurde die neue Firma Wankel Rotary GmbH mitSitz in Korb (BW, dem Ursprungsland des Wankelmotors) gegründet und nach und nach die gesamten alten, weltweit verstreuten Wankelfirmen liquidiert und in die Firma Wankel Rotary eingegliedert. Diese junge Firma hat schon einige Lizenzen vergeben, so z.B. an die VW AG und an die Ogura Clutch Co. in Japan.
Wankel Rotary richtet ihre Entwicklung und Serienproduktion derzeit auf:
-Motoren und Antriebssysteme (klein, leicht, zuverlässig und laufruhig)
-mechanische Aufladetechnik (OGURA, hält Fertigungslizenz für Japan)
-Druckluftkompressoren
-Bypasslüftersysteme für die Bahntechnik
-Klimakompressoren (VW ist Lizenznehmer für Modell "Climastar")
Außer Wankel Rotary arbeitet zur Zeit vor allem Mazda mit Wankelmotoren. Sie produzieren auch das gegenwärtig einzige Auto mit Wankelmotor, den RX 7. 1991 startete ein Super-RX-7 allen Unkenrufen zum Trotz in Le Mans und gewann das harte 24 Stunden Rennen.Der Sportler mit dem Kreiskolbenmotor wird noch in Japan angeboten.
Es laufen Entwicklungen für Diesel-, Benzin-, Methanol-, Hybridfahrzeugantriebe, Diesel- und Kerosinflugmotoren, Bootsantriebe, Kraft-Wärme-Kälte-Koppelungsantriebe für Kleinblock-Heizkraftwerke, Energieerzeugerantriebe und eine Reihe weiterer technologischer Spitzentechniken um den kreisenden Kolben.
FUNKTION DES WANKELMOTORS
Der Brennraum des Wankelmotors hat annähernd die Form einer 8 ( abgeflacht). In dessen Mitte ist ein feststehendes mit dem Gehäuse fest verbundenes Zahnrad(1). Im Brennraum bewegt sich ein dreieckiger Rotationskolben(4), der eine Innenverzahung(5) hat, welche auf das Zahnrad übergreift. Der Rotationskolben dreht sich exzentrisch um das Zahnrad, das heisst der Drehpunkt des Dreiecks liegt nicht im Mittelpunkt. Dabei dreht er sich auch um sich selbst. Die Kraft wird nicht, wie man durch die Zeichnung / Animation meinen könnte über die Innenverzahnung des Rotationskolbens und das Zahnrad übertragen, sondern durch eine durch den Rotationskolben gehende Exzenterwelle(2), deren Drehpunkt der selbe ist, wie der des Rotationskolbens. An jeder der drei Ecken des Rotationskolbens ist eine Dichtleiste(8) angebracht, die permanent die Innenwand des Brennraumes berührt. Dadurch wird der Brennraum je nach Situation ( Lage des Rotationskolbens ) in zwei oder drei Teile unterteilt, in denen folgende Funktionen stattfinden:
1)-Ansaugen des Treibstoffgemisches durch den Einlasskanal (9)
2)-Komprimierung des Treibsoffgemisches(6)
3)-Zündung des Treibsoffgemisches durch die Zündkerze(3) und dadurch erneute Ausdehnung(11), wodurch der Kolben bewegt wird
4)-Ausstossen der Verbrennungsgase durch den Auslasskanal(10) Gekühlt wird der Motor durch Kühlwasser(7), das über ganze Gehäuse verteilt ist, bei kleinen Motoren wird auch mit Luft gekühlt.
Das Treibstoffgemische wird durch den Einlasskanal eingesaugt und nachdem es im Brennraum alle 4 Takte durchlaufen hat durch den Auslasskanal als Verbrennungsgase ausgestoßen. Da die Kammern immer vollständig abgeschlossen sind, braucht man am Auslasskanal keine Ventile.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
VOR- NACHTEILE
Der Wankelmotor hat eigentlich viele Vorteile gegenüber anderen Motoren, allerdings hat er auch einige gravierende Nachteile die ihn derzeit zum Nischenprodukt machen.
Vorteile:
Der Wankelmotor hat nur zwei bewegte Teile, den Kreiskolben und die Exzenterwelle. Da er keine Ventile besitzt braucht er auch keine Nockenwelle, Steuerkette "und ganzen Schrott der zu einem Ventilbetrieb sonst noch gehört". Auch hat er einen vibrationsfreien Lauf, da die Massen im Gegensatz zum Hubkolbenmotor exakt ausgewuchtet werden können. Durch seine geringe Baugröße, und sein dadurch geringes Gewicht, weist er ein gutes Leistungsgewicht auf. Im Gegensatz zu Hubkolbenmotoren ist der Wankelmotor sehr gut für Wasserstoff als Brennstoff geeignet, da der Einlassbereich des Kreiskolbenmotors "kalt" ist, während bei einem Hubkolbenmotor die Ventile sehr heiss werden und der Wasserstoff sich dort selbst entzündet.
Nachteile:
Die Brennraumform des Wankelmotors hat eine relativ schlechte Thermodynamik, wodurch leider einen sehr hohen Verbrauch entsteht (Entwicklungspotential ist vorhanden). Außerdem sind die Dichtflächen des Drehkolbens sehr groß, was sich problematisch auswirkt.
Was passieren wird, ob man sich für die Vorteile des Wankelmotors, oder gegen die Nachteile entscheidet, und wie sich die Motorenindustrie dann entwickeln wird werden wir sicher mit Spannung verfolgen.
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Der Kreiskolbenmotor
Der Wankel-Kreiskolbenmotor wurde von dem deutschen Ingenieur Felix Wankel in den fünfziger Jahren entwickelt - der erste Testlauf war 1957. Der Wankelmotor, in dem ein Rotationskolben anstatt senkrechter Kolben zum Einsatz kommt, kann bis zu einem Drittel leichter als herkömmliche Fahrzeugmotoren sein, da er weniger Zündkerzen, Kolbenringe und andere Maschinenteile benötigt.
Die ersten serienmäßig gefertigten Fahrzeuge mit Kreiskolbenmotoren wurden von den NSUMotorenwerken gebaut (NSU-Spider). Der etwa zur gleichen Zeit in der Entwicklung befindliche Ro-80 wurde in den Jahren 1967 bis 1977 ebenfalls von NSU (später Audi-NSU) gebaut (knapp 34 000 Fahrzeuge).
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Bild oben: Der Motorraum eines der ersten Ro 80. Der Motor selbst befindet sich halb verdeckt vom gewaltigen Luftfiltergehäuse etwas oberhalb der Mitte des Fotos.
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Geschwindigkeiten in den Gängen:
I. = 0 bis etwa 80, II. = 0 bis etwa 135, III. = ab 0 km/h
Reiseverbrauch (Normalbenzin):
11,5 bis 22 L/100 km, Im Mittel 16,7 L/100 km
Die einzigen bewegten Teile des Wankelmotors sind der Kolben sowie die Exzenterwelle. Die Einlass- und Auslassöffnungen (Schlitze) werden vom Kolben selbst geöffnet und ge- schlossen. Die sichelförmigen Kammern ändern infolge der überlagerten Kreis- und Drehbewegung des Kolbens ihren Rauminhalt.
1. Takt (Ansaugen): Kammer A vergrößert sich von Stellung a) bis d), sodass durch die Einlassöffnung frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch einströmt.
2. Takt (Verdichten): Bei der Drehgung des Kolbens wird Kammer A allmählich zu Kammer
B. Der Rauminhalt von Kammer B verkleinert sich von Stellung a) bis in Stellung c), wodurch das Kraft-Stoff-Gemisch in ihr komprimiert wird.
3. Takt (Arbeiten): Das verdichtete Gemisch in Kammer B wird gezündet. Bei weiterer Drehung in Stellung d) vergrößert sich Kammer B und wird zur Kammer C. Durch die Verbrennung dehnt sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus und dreht den Kolben, der wiederum die Exzenterwelle antreibt.
4. Takt (Ausstoßen): Kammer C wird durch die Kolbendrehung zu Kammer A, deren linker Teil das verbrannteKraftstoff-Luft-Gemisch beinhaltet, das in Stellung d) und a) durch die frei gewordene Auslassöffnung ausgestoßen wird.
Häufig gestellte Fragen zum Wankelmotor
Was ist der Wankelmotor und wer hat ihn erfunden?
Der Wankelmotor ist ein Kreiskolbenmotor, der von dem deutschen Ingenieur Felix Wankel entwickelt wurde. Der erste Testlauf fand am 1. Februar 1957 statt, nach 35 Jahren Entwicklungszeit.
Welche Automobilhersteller haben den Wankelmotor eingesetzt?
NSU (mit Modellen wie NSU-Spider und NSU Ro80) und Mazda (mit Modellen wie Mazda Cosmo Sport und RX-7) waren bedeutende Hersteller, die den Wankelmotor in ihren Fahrzeugen verwendeten. NSU baute den Ro-80 von 1967 bis 1977.
Wie funktioniert der Wankelmotor?
Der Wankelmotor verwendet einen dreieckigen Rotationskolben, der sich in einem Brennraum in Form einer 8 bewegt. Der Kolben dreht sich exzentrisch und teilt den Brennraum in Kammern, in denen die vier Takte (Ansaugen, Verdichten, Zünden/Arbeiten, Ausstoßen) ablaufen. Es gibt keine Ventile; der Kolben selbst steuert die Ein- und Auslassöffnungen.
Was sind die Vor- und Nachteile des Wankelmotors?
Vorteile: Weniger bewegliche Teile (Kolben und Exzenterwelle), vibrationsfreier Lauf, geringe Baugröße und Gewicht, gut für Wasserstoff als Brennstoff geeignet.
Nachteile: Hoher Verbrauch aufgrund der ungünstigen Brennraumform und Probleme mit der Abdichtung der großen Dichtflächen des Drehkolbens.
Was ist Wankel Rotary GmbH?
Wankel Rotary GmbH ist ein Unternehmen mit Sitz in Korb (Baden-Württemberg), das aus den alten Wankel-Firmen hervorgegangen ist. Sie entwickeln und produzieren Motoren, Antriebssysteme, mechanische Aufladetechnik, Druckluftkompressoren, Bypasslüftersysteme und Klimakompressoren.
Wird der Wankelmotor noch produziert?
Mazda war lange Zeit der einzige Hersteller, der das Auto mit Wankelmotor (RX-7) produzierte. Aktuell laufen Entwicklungen für Diesel-, Benzin-, Methanol- und Hybridantriebe.
Wie sind die Geschwindigkeiten in den Gängen und der Reiseverbrauch des NSU Ro 80?
Die Geschwindigkeiten in den Gängen des NSU Ro 80 waren: I. = 0 bis ca. 80 km/h, II. = 0 bis ca. 135 km/h, III. = ab 0 km/h. Der Reiseverbrauch lag bei 11,5 bis 22 Litern pro 100 km, im Mittel bei 16,7 Litern pro 100 km.
Welche Funktionen der Wankel Rotary werden derzeit entwickelt und produziert?
-Motoren und Antriebssysteme (klein, leicht, zuverlässig und laufruhig)
-mechanische Aufladetechnik (OGURA, hält Fertigungslizenz für Japan)
-Druckluftkompressoren
-Bypasslüftersysteme für die Bahntechnik
-Klimakompressoren (VW ist Lizenznehmer für Modell "Climastar")
- Quote paper
- Steffen Baeumer (Author), 2000, Die Funktion und Geschichte des Kreiskolbenmotors von Felix Wankel, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/98491
