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Jul 01, 2023

10 Fakten über den Rotationsmotor: Wie er funktioniert und welche Vorteile er hat

In der Automobilindustrie gab es verschiedene Motorenkonstruktionen, aber keines davon hat die Welt mehr im Sturm erobert als der einzigartige Wankelmotor. Im Laufe der Geschichte hat die Automobilindustrie verschiedene Motoren hervorgebracht

In der Automobilindustrie gab es verschiedene Motorenkonstruktionen, aber keines davon hat die Welt mehr im Sturm erobert als der einzigartige Wankelmotor.

Im Laufe der Geschichte hat die Automobilindustrie verschiedene Motorkonstruktionen und -konfigurationen hervorgebracht. Der gebräuchlichste Motortyp ist der Kolbenmotor, bei dem die Zylinder in einer geraden Reihe, horizontal gegenläufig (Boxer) oder in einer „V“-Konfiguration angeordnet sind. Unter diesen Juwelen verbirgt sich der bahnbrechende und einzigartige Wankelmotor, der in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts die Welt im Sturm eroberte.

Sofern Sie keinen besitzen oder mit einem solchen zu tun haben, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Sie nur ein grundlegendes Verständnis dafür haben, wie sich der Wankelmotor vom herkömmlichen Kolbenmotor unterscheidet. Sehr verbunden mitMazda Viele Menschen wissen nicht, dass der Wankelmotor alles antreibt, von Flugzeugen über Traktoren bis hin zu Motorrädern. Aber dank HotCars haben Sie hier die Chance, alles über den revolutionären Motor zu erfahren. Verbringen Sie die nächsten Minuten damit, herauszufinden, warum dieser Sonderling ein Wunderwerk der Technik war. Hier sind jedoch 10 Fakten über den Wankelmotor, seine Funktionsweise und seine Vorteile.

Kurz gesagt handelt es sich bei einem Rotations- oder Wankelmotor um eine Art Otto-Motor, der anstelle von Kolben für die Verbrennung einen oder mehrere dreieckige Rotoren verwendet, um den Verbrennungsdruck in Drehbewegung umzuwandeln. Ein zentraler Rotor dreht sich, um Strom zu erzeugen, der dann über ein Übertragungssystem auf die Räder übertragen wird.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Kolbenmotor mit feststehendem Zylinderblock und rotierender Kurbelwelle verfügt der Wankelmotor über eine feststehende Kurbelwelle und einen gesamten Zylinderblock (dreieckigen Rotor), der sich um diese dreht. Der Wankelmotor wurde zu einer Alternative zum Kolbenmotor in der Automobilindustrie.

Obwohl viele Menschen glauben, dass der Wankelmotor im 20. Jahrhundert aufkam, ist die Wahrheit, dass sein Ursprung bis ins 16. Jahrhundert zurückreicht. Ja das ist richtig. Agostino Ramelli, ein italienischer Ingenieur, erfand 1588 die erste Wasserpumpe mit Rotationskolben. Etwa zwei Jahrhunderte später, 1769, entwickelte James Watt die erste Rotationsdampfmaschine.

Dr. Felix Wankel (1902-1988) war jedoch das Genie, das den Wankelmotor in der Automobilindustrie populär machte. Im jungen Alter von 22 Jahren richtete Wankel – ohne formelle Ausbildung – ein Forschungslabor ein und begann, seinen Kindheitstraum zu verwirklichen, einen Motor zu erfinden, der zur Hälfte aus Turbine und zur Hälfte aus Hubkolben bestand. 1951 ging er eine Partnerschaft mit NSU (einem Motorrad- und Automobilhersteller) ein. Sechs Jahre später stellten die beiden den ersten funktionsfähigen Prototyp eines Wankelmotors namens DKM fertig. Obwohl er über einen dreieckigen Rotor und ein rotierendes kokonförmiges Rotorgehäuse verfügte, wurde der DKM von 1958 mit einem statischen Rotorgehäuse zum wahren Urvater des revolutionären Wankelmotors.

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Das Herzstück des Wankel- oder Wankelmotors ist ein trochoiden-/dreieckförmiger Rotor, der sich um eine unkonventionelle Welle in einem kokonförmigen Rotorgehäuse dreht. Durch diese Innenkonstruktion entstehen drei Räume zwischen Rotorgehäuse und Rotor, wodurch Kammern für den Verbrennungsprozess entstehen.

Der Rotor verfügt über einen feststehenden Zahnkranz mit Innenverzahnung, während die Exzenterwelle über ein feststehendes Zahnrad mit Außenverzahnung verfügt. Beim Drehvorgang beträgt die Drehzahl zwischen Rotor und Welle 1:3. An der Spitze des Rotors befinden sich Dichtungen, die gegen das Rotorgehäuse abdichten. Auf einer Seite des Rotorgehäuses befinden sich Einlass- und Auslassöffnungen, während sich die Zündkerzen direkt gegenüber befinden.

Das Funktionsprinzip des Wankelmotors ähnelt dem typischen Otto-Prinzip eines Viertakt-Kolbenmotors. Das bedeutet, dass eine Seite des Wankelmotors bei jeder Rotorumdrehung den vierstufigen Zyklus (Einlass, Kompression, Zündung und Auslass) abschließt.

Im Gegensatz zu einem Kolbenmotor hat der Wankelmotor jedoch drei Seiten, was bedeutet, dass bei einer vollständigen Rotorumdrehung alle Seiten gleichzeitig arbeiten. Das bedeutet, dass der Wankelmotor pro Rotorumdrehung drei Leistungsimpulse hat. Und da sich die Abtriebswelle dreimal schneller dreht als der Rotor, erzeugt der Wankelmotor bei jeder Wellenumdrehung einen Kraftimpuls. Als Referenz: Ein Kolbenmotor führt den Viertaktzyklus in zwei Wellenumdrehungen (Kurbelwellenumdrehungen) durch. Der Wankelmotor hat also doppelt so viele Leistungsimpulse pro Wellenumdrehung.

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Der Wankelmotor ist ein Wunderwerk der Technik und wir können sein einfaches und effizientes Design nicht leugnen. Der größte Vorteil dieses Motors besteht darin, dass er im Vergleich zu seinem Kolbenkonkurrenten ein besseres Leistungsgewicht aufweist, wodurch er besser für Hochleistungsautos geeignet ist.

Da keine sich hin- und herbewegenden Teile vorhanden sind, ist die Leistungsabgabe gleichmäßig, wodurch Motorvibrationen vermieden werden. Ein Zweischeiben-Wankelmotor ist beispielsweise doppelt so laufruhig wie ein Vierzylinder-Kolbenmotor. Weniger bewegliche Teile machen den Wankelmotor leichter, zuverlässiger und kostengünstiger in der Verpackung und Massenproduktion. Es kann auch höhere Motorgeschwindigkeiten (Umdrehungen pro Minute) erreichen als ein Kolbenmotor.

Der französische Flugzeughersteller Gnome et Rhône begann 1910 mit der Produktion von Rotationsantrieben für Flugzeuge. Diese Flugzeuge spielten im Ersten Weltkrieg eine bedeutende Rolle, und der Rotationsmotor wurde zu einem wichtigen Triebwerksdesign in der Luftfahrtindustrie.

Eine weitere erfolgreiche Anwendung eines Wankelmotors war das Norton F1-Motorrad von 1989, das eine unglaubliche Höchstgeschwindigkeit von 140 Meilen pro Stunde erreichte. In der Automobilindustrie haben mehrere Hersteller wie NSU, American Motors, Daimler-Benz, General Motors, Ford und Citroën den Wankelmotor in ihren Autos getestet, aber der endgültige Durchbruch gelang Mazda.

Ohne Mazda wäre der Wankelmotor unserer Meinung nach nicht so beliebt wie heute. Der japanische Autohersteller ist dafür verantwortlich, das Designkonzept von Wankel zu übernehmen und es zu einem vollwertigen Automotor weiterzuentwickeln. Die Geschichte von Mazda mit dem Wankelmotor reicht bis ins Jahr 1961 zurück, als Tsuneji Matsuda (der damalige Mazda-Präsident) einen Lizenzvertrag mit NSU aushandelte.

Im Jahr 1967 brachte Mazda den weltweit ersten Zweischeiben-Wankelmotor in den mittlerweile beliebten und begehrten Cosmo Sport. Mit einer Leistung von 110 PS verfügte der 10A-Wankelmotor über neu entwickelte Carbon-Apex-Dichtungen, die sich nicht schnell abnutzten. Der Motor wies nicht die Rattermarken auf, die bei den vorherigen Wankelmotoren auftreten konnten. Die strengeren Emissionsvorschriften und der große Benzinhunger des Motors zwangen Mazda, den Motor nicht mehr in Personenkraftwagen einzusetzen. Stattdessen haben sie es in Sportwagen wie den RX-3, den legendären RX-7, den RX-8 und den Le-Mans-Sieger 787B eingebaut.

Sie fragen sich vielleicht, warum der Wankelmotor trotz seiner Vorteile in modernen Autos nicht üblich ist. Das liegt an den Abgasemissionen und der Kraftstoffeffizienz. Der Rotationsmotor neigt dazu, Öl zu verbrennen, das zur Schmierung der Apex-Dichtungen bestimmt ist. Wenn das Öl ausgeht, überhitzt der Motor und beschädigt die Apex-Dichtungen, was eine komplette Motorerneuerung oder einen völlig neuen Motor erforderlich macht.

Darüber hinaus ist der Wankelmotor wohl der Motor mit dem geringsten Kraftstoffverbrauch. Die Konstruktion des Motors komprimiert das Luft-Kraftstoff-Gemisch nicht so effizient wie der herkömmliche Kolbenmotor. Bei niedrigeren Drehzahlen bleibt die Kompression gering, was ihn für den Stadtverkehr ineffizient macht.

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Nach seinem Erfolg im legendären Mazda RX-7 erfreute sich der Wankelmotor aufgrund seines enormen Tuning-Potenzials großer Beliebtheit bei Tunern und Hot Rod-Fans. Sein unglaubliches Leistungsgewicht und seine hohe Drehzahl machen ihn zu einem häufigen Ersatz für Driftautos und andere Rennstreckenwaffen.

Ein Quad-Rotor-Wankelmotor zum Beispiel ist kleiner als ein Sechskolben-Boxermotor, aber täuschen Sie sich nicht, er erzeugt das Geräusch, das Sie von einem riesigen V8-Motor hören würden. Ein Wankelmotor kann eine Leistung von etwa 150 PS pro Rotor erzeugen. Wenn man einen Turbolader hinzufügt, erhöht sich die Leistung des Motors auf etwa 300 PS pro Rotor. Der Motor dreht hart und erzeugt heiße Abgasimpulse, die leicht gewaltige Turbos in Gang bringen können. Top Gear präsentierte kürzlich einen reifenverbrennenden 2.000 PS starken RX-7 mit Rotationsantrieb, der einen der besten Soundtracks produziert.

Mazda hielt den Wankelmotor jahrzehntelang am Leben, ließ ihn jedoch 2012 fallen, als der japanische Autohersteller den RX-8 ausmusterte. Obwohl Mazda seitdem aus verschiedenen Gründen versprochen hatte, den Wankelmotor wieder einzuführen, erklärten ihn viele für tot. Etwa ein Jahrzehnt später führte Mazda den Wankelmotor im MX-30 R-EV 2023 wieder ein.

Der MX-30 R-EV ist ein Plug-in-Hybrid-Crossover und der Wankelmotor fungiert als Range Extender und nicht als primäre Antriebsquelle des Fahrzeugs. Es handelt sich um einen einrotorigen Wankel-Saugmotor, der 74 PS leistet und sich einschaltet, wenn die Batterie leer ist, wodurch die Reichweite des MX-30 auf 372 Meilen erhöht wird. Obwohl es sich nicht um den legendären Wankelmotor der Vergangenheit handelt, beweist der MX-30 R-EV, dass der Wankelmotor sehr lebendig ist.

Quellen: Mazda, Energy Education, How a Car Works, Rotary Revs und How Stuff Works

Dennis Kariuki ist ein Technikbegeisterter, der für Hotcars.com schreibt. Zuvor schrieb er für the.car. Er berichtet gerne über die Verbindung zwischen Technologie und Autos. Außerdem ist er ein großer F1-Fan. Nachdem er die Woche über unermüdlich gearbeitet hat, können Sie sicher sein, dass er sonntags höchstwahrscheinlich Motorsportveranstaltungen genießt und verfolgt.