Funktionsweise und Vorteile des Wankelmotors erklärt

Funktionsweise des Wankelmotors

Der dreieckige Rotor dreht sich auf einer exzentrischen Lagerung der Welle. Der Motor überträgt das Drehmoment während der Rotation, wobei die drei Ecken des Rotors in ständigem Kontakt mit der inneren Oberfläche der epitrocoidalen Gehäuseform stehen. Der Rotor beschreibt dabei eine Umlaufbahn um ein stationäres Ritzel. Der Umlauf des Rotors wird auf die Antriebswelle übertragen, wobei drei Umdrehungen des Rotors einer Umdrehung der Welle entsprechen.

In jeder der drei Kammern zwischen dem Rotor und dem Gehäuse findet ein 4-Takt-Zyklus statt. Dies bedeutet, dass pro Rotorumdrehung drei komplette Zyklen ablaufen und alle 120 Grad ein Impuls erzeugt wird.

Die vier Phasen des Wankelmotors

• Eintritt: Die Luft-Kraftstoff-Mischung strömt durch das Einlassfenster ein. Der Rotor vergrößert progressiv das Volumen der Kammer, bis das Fenster durch die Ecke des Rotors geschlossen wird.
• Kompression: Die geschlossene Kammer verringert ihr Volumen, wodurch das Gas komprimiert wird. Kurz vor Erreichen der maximalen Kompression erfolgt die Zündung durch die Zündkerze.
• Expansion: Der rasche Druckanstieg durch die Verbrennung treibt den Rotor an, während sich die Gase ausdehnen, bis der Scheitelpunkt die Auslassöffnung erreicht.
• Escape (Auslass): Die verbrannten Gase werden mit hoher Geschwindigkeit durch den Restdruck ausgestoßen. Der Rotor verringert das Volumen der Kammer, um den Vorgang abzuschließen, sobald die Ecke die Auslassöffnung passiert hat.

Vor- und Nachteile des Wankelmotors

Der Hauptvorteil dieser Motoren ist die direkte Erzeugung der Rotation, was zu einem sehr gleichmäßigen Lauf mit nahezu keinen Vibrationen führt. Zudem können hohe Drehzahlen (bis zu 9000 U/min) erreicht werden.

Vorteile:

• Sehr wenige bewegliche Teile (keine Kurbelwellen, Pleuel, Ventile oder Nockenwellen).
• Einfache Bauweise und geringes Gewicht.
• Hohe spezifische mechanische Leistung (kW/L).

Nachteile:

• Hoher Kraftstoffverbrauch bei Teillast.
• Schwierigkeiten bei der Abdichtung der Kammern (Segment-Design).
• Verschleißanfälligkeit der Dichtleisten.

Aktuell sind verbesserte Rotationsmotoren in der Entwicklung, die in Leistung und Zuverlässigkeit mit Hubkolbenmotoren vergleichbar sind. Dennoch ist die Verwendung dieser Motoren im Automobilbau derzeit gering, wobei Mazda das bekannteste Patent hält.