Wankelmotoren - Vorteile und Nachteile


Hnweis in eigener Sache: Ich habe diesen Text vor vielen, vielen Jahren begonnen, die Erstfassung war ca. halb so lang.  Mir begegnete dann aber immer wieder ein erwähnenswerter Aspekt, der Text wurde dadurch jedesmal um einen Absatz länger. So ist dieser nun zu verzeichnende Umfang entstanden.

Wie bereits beschrieben darf man den C111 keinesfalls allein mit dem Wankelmotor in Verbindung bringen - doch stellt dieser natürlich eine wesentliche Komponente im "rollenden Versuchslabor" dar. Die Geburtsstunde des Wankelmotors legen viele auf den 1. Februar 1957, an welchem zum ersten Mal ein Prüfstandslauf im Hause NSU erfolgreich verlief. Es handelte sich hierbei noch um einen Drehkolbenmotor (DKM), bei welchem sich sowohl das Gehäuse als auch der dreieckförmige Kolben zwar in die gleiche Richtung, aber mit verschiedenen Drehzahlen bewegen. NSU entschloß sich später das Trochoiden-Gehäuse festzusetzen und dafür den Kolben auf einer Exzenterwelle rotieren zu lassen, womit der Wandel vom Drehkolben- zum Kreiskolbenmotor (KKM) vollzogen wurde - entgegen den Absichten von Felix Wankel. NSU glaubte ohne viele Zweifel an Rotationsmaschinen - Entwicklungsleiter Dr.-Ing. Walter Froede ließ 1962 wissen: ”Im Leistungsbereich zwischen 10 und 500 PS sind die Vorteile des Kreiskolbenmotors gegenüber dem Hubkolbenmotor so überzeugend, daß für alle Anwendungsgebiete mit einem Vordringen des KKM zu rechnen ist.
 

Blick auf Mazda-Equipment: Trochoide und Kreiskolben eines defekten Motors. Das Zahnrad im Kolben dient nicht der Kraftübertragung, sondern zur Führung. Es greift in ein (hier nicht gezeigtes) feststehendes Ritzel der Gehäuse- seitenwand und “erzwingt” so eine genau definierte Bewegung des Kolbens gegenüber dem Gehäuse; das Ritzel enthält auch ein Hauptlager der Exzenterwelle.

Dem Fahrer wird die Exzenterwellendrehzahl vom Drehzahlmesser angezeigt, der Kolben dreht sich jedoch nur mit einem Drittel. Schon in der frühen Wankelentwicklungs-Phase machten sich entscheidende Personen über einen Leistungsvergleich bzw. über ein sogenanntes Hubraumäquivalent zum Hubkolbenmotor (HKM) Gedanken. Wichtig dabei war, daß a) der KKM zwingend mit einem Viertakt-HKM in Relation gebracht wird, b) die Exzenterwellendrehzahl mit der Kurbelwellendrehzahl gleichzusetzen ist, c) das gleiche Gemischvolumen angesaugt wird und d) die gleiche Anzahl von Zündungen pro Wellenumdrehung berücksichtigt wird. Ein HKM-Zweitakter zündet ebenfalls wie ein Einscheiben-KKM auf jeder Wellenumdrehung, der KKM ist aber Viertakter. Daher wird für den Einscheiben-KKM zum Vergleich ein Zweizylinder-Viertakt-Hubkolbenmotor ”nötig”, welcher ebenfalls auf jeder Wellenumdrehung einmal zündet, wobei das Volumen einer (von drei) Kammer(n) mit dem Volumen von einem von zwei Zylindern übereinstimmen muß.

Einscheiben-KKM und Zweizylinder-Viertakt-HKM lassen sich gut vergleichen, wenn sie gleichzeitig und das gleiche Volumen zünden (Größe einer Kammer = Größe eine von zwei Zylindern). Beim Einscheiben-KKM zünden die Kammern nacheinander, beim Zweiyzlinder-Viertakt-HKM zünden die Zylinder fortlaufend abwechselnd. Hier Originaltöne:

  • Wolf-Dieter Bensinger (Mercedes-Benz Wankelmotoren-Entwicklung): “Um ein dem Hubkolbenmotor vergleichbares Arbeitsvolumen VH angeben [...] zu können, ist zu setzen: Zweimal VK (Kammervolumen).”
  • Helmut Dobler (Mitarbeiter Mercedes-Benz Wankelmotoren-Entwicklung): “Kammervolumen: Mit zwei multipliziert entspricht es dem vergleichbaren Volumen eines Hubkolbenmotors.
  • Prof. Eugen W. Huber (extern an NSU-Wankelmotoren-Entwicklung beteiligt): “Das zweifache Kammervolumen ist vergleichbar dem Hubvolumen eines Viertaktmotors.”
  • Georg Jungbluth (Abteilungsleitung NSU-Wankelmotoren-Konstruktion): “Zum Vergleich [des Einscheiben-KKM] wäre ein Zweizylinder-Viertakt-Hubkolbemotor heranzuziehen, dessen Zylinderhubvolumen [Hubvolumen eines(!) Zylinders, von zwei vorhandenen] gleich dem Kammervolumen des [Einscheiben-]Wankel-Motors ist.
  • Felix Wankel: “Der Durchsatz und die Anzahl der Zündungen bzw. Leistungsabgaben bei der 2-zylindrigen Hubkolbenmaschine und der 3-kammerigen Kreiskolbenmaschine [= Einscheiben-KKM] sind gleich.”

Beispielhaft ergeben die drei Kammern zu je 600 ccm eines C111-I insgesamt 1800 ccm und entsprechen einem Viertakt-HKM mit 3.6 Litern Hubraum. In Mazda-Kreisen dagegen wird bis heute wiederkehrend das Wunschdenken weiterverbreitet, der RX-8 würde 231 PS aus nur 1.3 Liter “Vergleichshubraum” generieren, um halt an Stammtischen “ihren” Wankelmotor als glorreich-verkannte Erfindung dastehen zu lassen.

Da im Modellvergleich immer eine (von drei vorhandenen) Kammer(n) eines Einscheiben-KKM zeitgleich und parallel zu einem (von zwei vorhandenen) Zylinder(n) zündet, muß bei der Betrachtung des Oberflächen-/Volumenverhältnisses jedoch keine Verdoppelung des Kammervolumens vorgenommen werden - es zünden schließlich immer dieselben Volumina zeitgleich: Eine Kammer und ein Zylinder gleicher Größe. Rein rechnerisch kann die Leistung des Wankelmotors über die Zweitaktformel des Hubkolbenmotors erfolgen - Prof. Huber schrieb dazu: “Aus der zufälligen Gleichheit der Formel für den KKM mit der für den Zweitakt-HKM ist fälschlich die Aufassung vertreten worden, der KKM sei einem Zweitakt-HKM gleichzusetzen.” Die Gleichheit ergab sich nach Kürzen des Bruches in der Formel.

Historisch gab es auch Diskussionen zu einer “thermodynamischen Vergleichs-Betrachtung” des Einscheiben-(Dreikammer)- Kreiskolbenmotors mit einem dreizylindrigen Hubkolbenmotor, wobei auch hier die Kammergröße dem Volumen eines der drei Zylinder entsprechen sollte. Bei gleicher Drehzahl haben die Motoren jedoch unterschiedliche Anzahlen von Durchläufen der vier Takte (Arbeitsspiele); der Dreizylinder-Hubkolbenmotor verzeichnet bei 2000 U/min 3000 Arbeitsspiele, beim Einscheiben-KKM sind es bei 2000 U/min dann nur 2000; um hier Vergleichbarkeit zu schaffen, müßte der KKM getriebeseitig “ins Schnelle” übersetzt werden.

 

Prinzipieller Aufbau eines Kreiskolbenmotors mit Umfangsein- und -auslaß. Links die Verteilerkappe mit Anschlüssen für zwei Zündkerzen, ergo ein später Motor.

Schiefe Vergleiche an Wankelstammtischen gibt es auch anderweitig: Ein Zweischeiben-KKM entspräche einem Sechszylinder-HKM. Das gilt für Massenkräfte und -momente; bei der Anzahl der Zündungen bezogen auf die Drehzahl entspricht der Zweischeiben-KKM einem Vierzylinder-HKM und der Vierscheiben-KKM einem Achtender-HKM.

Im Gegensatz zum HKM wird beim KKM das Gemisch in Drehrichtung weitertransportiert, die Steuerung des Gaswechsels wird durch Öffnungen im Gehäuse (Umfang oder Seite) und damit durch den sich bewegenden Kolben selbst bestimmt; ein klassischer Ventiltrieb mit Nockenwelle, Stößelstange, Kipphebeln und Ventilen ist nicht vorhanden. Beim HKM wird als Brennraumform die Halbkugel angestrebt, aber auch die Wannenform oder die Keilform, weil man ggf. mehr als zwei Ventile unterbringen muß. Der Kreiskolbenmotor dagegen besitzt einen durch die Geometrie vorgegebenen, langgestreckten Brennraum mit zwei sichelförmigen Bereichen, die über die Kolbenmulde verbunden sind. Die Mulde ist eine Vertiefung an jeder der drei Seiten eines Rotationskolbens, die einen mittleren Bereich der Kolbenseitenfläche belegt; in beiden nachfolgenden Abbildungen von Querschnitten beispielhafter KK-Motoren sind die Mulden mit eingezeichnet. Sie kann eine symmetrische oder unsymmetrische Form besitzen, es läßt sich damit in gewissen Grenzen der Verbrennungsablauf beeinflussen.

Die schraffierte Fläche zeigt den ungünstigen, da langgestreckten Brennraum in minimaler Größe. Die
Kolbenmulde (Vertiefung im Boden an jeder der drei Seiten des Kreiskolbens) verbindet die beiden “Sicheln”.

Die Automobilindustrie brachte dem Wankelmotor das größte Interesse in den 1960er Jahren entgegen. Der Charme versprühende Aufbau mit wenigen Teilen, die Kompaktheit und die prinzipbedingte Laufruhe ohne oszillierende Teile ließen viele Ingenieure in aller Welt an Entwicklungspotential dieses Antriebs glauben. Fast 30 Lizenznehmer konnte NSU gewinnen, darunter General Motors, Daimler-Benz, MAN, Mazda, Porsche und sogar Rolls-Royce. Die im Wettbewerb stehenden Unternehmen wollten ihren jeweiligen Konkurrenten keinen Vorsprung ermöglichen bzw. bei der Grundlagenermittlung nicht in Rückstand geraten. Es galt, die bisher erkannten Nachteile dieses Konzeptes auszuräumen oder in ihrem Ausmaß zu reduzieren. Wolf-Dieter Bensinger als Mercedes-Motorenchef zeigte sich bei der Präsentation der frühen Dreischeibenmodelle des C111 recht sicher über die Qualitäten des Wankelmotors: "Alle wesentlichen Forderungen, die an einen Rotationskolbenmotor gestellt werden müssen, erfüllt der Wankelmotor in vollem Maße ... die Schwierigkeiten, die heute noch bestehen, sind mit bekannten Mitteln der Technik zu lösen. Es sind nur noch Fleißaufgaben ..." (1970). Die damaligen Fleißaufgaben identifizierte Audi dagegen noch in den frühen 1980er Jahren als die wesentlichen Probleme und Kurt Obländer (Mercedes-Benz) bewertete diese später einmal als klar konzeptbedingt: ”Der günstigste Brennraum ist kugelförmig. Beim Wankelmotor haben sie eine ganz schmale, also die ungünstigste Form. Hinzu kommen nachteilige Verluste an der Gehäusewand. Das sind vorgegebene Werte, die kann der klügste Ingenieur nicht ändern.”
 

Ansaugen und Auspuffen bei einem Vergasermodell: Die weiß lackierten Elemente stellen die “Scheiben” dar. Oben der Umfangseinlaß mit montiertem Ansaugtrakt, unten der Umfangsauslaß ohne Abgasanlage.

Interessanterweise räumte Bensinger schon damals einem Diesel-Wankel sehr geringe Chancen ein, da dieser “die notwendige Verdichtung nur bei sehr großen R/e erreicht, der Brennraum dann noch länger und die wärmeabführende Fläche untragbar groß wird”. Mit einem Verhältnis R/e zwischen 9 und 10 erreicht man rechnerisch eine Verdichtung von 18:1. Über zwanzig Jahre später dagegen kommt Soziologe A. Knie in seinem Buch ‘Wankel-Mut in der Autoindustrie’ zum Schluß: “Die Geschichte der Versuchsprogramme [zum Wankel-Diesel] offenbarte erneut die sozialen Voraussetzungen für Erfolg und Mißerfolg grundlegend neuer Techniken.” Daß es aber manchmal Hürden gibt, die man schwerlich oder gar nicht überspringen kann, wie etwa Höchstgeschwindigkeiten von Flugzeugen mit Propellerantrieb, bleibt unberücksichtigt. Selbst der Wankel-Befürworter Max Bentele (Curtiss-Wright) schrieb über Wankeldiesel: “Eine über ein Verdichtungsverhältnis von etwa 10 hinausgehende Verdichtungserhöhung bringt für den KKM erhebliche Nachteile ... Sie erfordert eine Erhöhung des k-Faktors, was mit einer Vergrößerung des spezifischen Raumbedarfs, des Oberflächen-Volumenverhältnisses ... und mit festigkeitsmäßigen Schwierigkeiten ... verbunden ist.” Selbst der spätere NSU-Motorenkonstruktion-Abteilungsleiter Georg Jungbluth, unter dessen Führung der Ro 80 seinen Motor bekam, versuchte sich erfolglos am Wankel-Diesel; die erzielten Verbrauchswerte waren jenseits jeder Entscheidung für Folgeaktivitäten.
 

Diesel-Versuch von Rolls-Royce: Erste Wankelstufe (unten) für Vorverdichtung und Nachexpansion, in der oberen Stufe läuft der eigentliche Dieselprozess ab. Durch die Kopplung von zwei Wankelmotoren geht die ursprüngliche Einfachheit der Konstruktion verloren. Nachteilig gegenüber Hubkolbendieseln war ein schlechterer Wirkungsgrad aufgrund höherer Wärme- und Überstromverluste. Ein mehrstufiges Zusammenwirken von Einzelkomponenten gab es bereits bei Dampfmaschinen (Verbundsysteme), daher kam die Idee für dieses Konstrukt.

Wer genauer hinsieht, wird im Buch ‘Wankel-Mut in der Autoindustrie’ Lücken entdecken. Knie führte Interviews mit einer Vielzahl von Zeitzeugen, doch einige der wichtigsten wurden nicht befragt: Ferdinand Piech stand offensichtlich nicht zur Verfügung - zumindest diesem Autor. In einem Interview gegenüber US-Schreibern aber erklärte Piech zum Schicksal der Kreiskolbenmotoren bei Audi-NSU: “My first experience with Wankel was while i was still with Porsche. Porsche [..] having paid a lot for the license, and found out that fuel consumption was 5 to 15 percent higher than a normal combustion engine. Emissions were a lot more than conventional gasoline engines [..]. When i showed Audi-NSU the results [..] they said, don’t tell anyone - you’ll get the license for free.” Piech stellte seinerzeit bei Wankelmotoren für den Sporteinsatz (auf Leistung getrimmt) einen Mehrverbrauch von 25% fest.

Motorenbauer Prof.-Dr.-Ing. Hans Scherenberg wurde von Knie ebenfalls nicht befragt. Scherenberg, bei DB früher zuständig für Diesel- und Flugmotoren, später mitverantwortlich für die Einführung von Benzin-Einspritzung bei Gutbrod und Mercedes, war offenbar kein uneingeschränkter Wankel-Befürworter. Als Mann vom Fach und als Vorgesetzter von Wolf Dieter Bensinger hätten seine Aussagen zweifelsfrei Gewicht. Statt aber direkt an ihn Fragen zu richten, kommt im Buch ein anonymisierter Zeitgenosse zu Wort, der ihm unterstellt, er hätte zu wenig Mut gehabt. Dann Dr. Kurt Obländer, späterer DB-Motorenchef und anerkannter Abgasspezialist, hat sich einstmals gegen Wankel ausgesprochen. Warum hakte Knie hier nicht nach? Seine Interview-Partner rekrutierte er größtenteils aus der Pro-Wankel-Fraktion. Hinsichtlich “soziologisches Umfeld” hätte der Schreiber von ‘Wankel-Mut in der Autoindustrie’  übrigens die Tatsache intensiver beleuchten müssen, daß Wankel und Bensinger sich bereits seit den 1930er Jahren kannten. Mag vielleicht nur dies der Grund dafür gewesen sein, warum Daimler-Benz überhaupt mit Kreiskolbenmotoren experimentierte? Ist das der Grund, warum Daimler-Benz 100 Mio D-Mark für die Wankelentwicklung ausgab? Interessante Fragestellungen, besonders für Soziologen. Dieses Thema ist eigentlich noch breiter zu betrachten: Bei der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt traf Felix Wankel in den 1930ern sowohl auf Walter Froede (später eben NSU-Entwicklungsleiter) als auch auf Wolf-Dieter Bensinger, der Motorenchef beim Daimler werden sollte.

In diesem Zusammenhang könnte man allgemein auch die These aufstellen, ob nicht der Wankelmotor die Weiterentwicklung des Hubkolbenmotors für ein ganzes Jahrzehnt erheblich beeinträchtigt hätte. Was mußte die Automobilindustrie für den erfolglosen Wankelweg insgesamt an Kosten aufbringen? BMW nichts, sie kauften keine Lizenz; die Münchner wollten aber ofenbar durch Taktiererei mittels Einsprüche bei der Patentvergabe Lizenzen günstiger erhalten ...

Das Buch des Soziologen jedenfalls vermittelt den Eindruck, als wollte sich die Automobilindustrie damals nicht vom gut bekannten Hubkolbenmotor als Standardantrieb trennen, aus Trägheit und/oder geringer Risikobereitschaft, verbunden mit mangelnder Kenntnis über die Arbeitsweise der KKM. Er wird dabei als bedeutende Innovation, als eine Bedrohung des HKM bewertet (im Band Kapitel 2). Doch wie ist es dann zu erklären, daß eine sehr große  Zahl von Unternehmen, aus eigener Motivation, ohne besondere Notwendigkeit, sich an Gasturbinen versuchte? Rover fuhr sogar Le-Mans-Rennen, Mercedes wandte sich später intensiv der Turbine zu, es gab diverse Protoypen von Fiat, Chrysler, General Motors, Ford, Renault, VW und Ford - dies alles sowohl vor als auch nach der Wankelzeit. Die Suche nach Antriebsalternativen zum Hubkolbenmotor ist seit Jahrzehnten ein andauernder - oder regelmäßig wiederkehrender - Vorgang in der Automobilindustrie. Auf dem FISITA-Kongreß von 1970, mit über 700 Ingenieuren aus 25 Ländern, wurden unterschiedliche Motorkonzepte und deren jeweiliges Potential vorgestellt. Bewertungskritierien waren (Reihenfolge kennzeichnet die damalige Bedeutung):

  1. Spezifischer Kraftstoffverbrauch als Maß für die Gesamtwirtschaftlichkeit
  2. Ölverbrauch
  3. Preis je PS
  4. Leistungskonzentration nach Gewicht und Bauraum
  5. Wartungskosten
  6. Lebensdauer
  7. Drehmomentcharakteristik
  8. Vielstoff-Fähigkeit
  9. Regelverhalten und Startzeit
  10. Geräuschverhalten
  11. Abgasqualität
  12. Schwingungsverhalten, Massenausgleich

Als für den Hubkolbenmotor mögliche Antriebsalternativen kamen folgende Systeme in Betracht:

  • Stirlingmotor  (gegenüber HKM 5x Vorteile, 5x ähnliche Eigenschaften, 2x Nachteile)
  • Dampfmotor   (gegenüber HKM 4x Vorteile, 4x ähnliche Eigenschaften, 4x Nachteile)
  • Wankelmotor (gegenüber HKM 5x Vorteile, 2x ähnliche Eigenschaften, 5x Nachteile)
  • Gasturbine     (gegenüber HKM 9x Vorteile, 1x ähnliche Eigenschaften, 2x Nachteile)

Der Turbine - und nicht dem Wankel - schrieb man schon 1970 das größte Ablösepotential zu. Daimler-Benz wird sich Mitte der 70er Jahren gegen den Wankelmotor entscheiden, die Entwicklung an Gasturbinen forcieren und Ergebnisse 1981 im Auto 2000 vorstellen. Nicht viel später fährt man bei Audi Versuche mit einer 100 KW Gasturbine im auf Heckantrieb umgerüsteten Ro 80, nur kurz nach Fertigstellung der KKM 871-Entwicklung.

Der Elektromotor soll an dieser Stelle auch erwähnt werden. Eine Bosch-Studie von 1970 zeigt, daß dieser kaum konkurrenzfähig war - nach damaligen Möglichkeiten und absehbaren Entwicklungen. Für PKW legte man die notwendige Motorleistung auf ca. 30 KW fest und kam auf machbare Reichweiten von ca. 50 Kilometern - mit einer Batterieladung. Für LKW sah man mindestens 80 KW als sinnvoll an, als max. Reichweite ergaben sich ca. 100 Kilometer. Erforderliche Batteriegewichte betrugen dann, bei den genannten Annahmen für Fahrleistungen und Aktionsradien, 20-35% des Fahrzeuggewichtes. Mehr als ein Jahrzehnt später, 1982, präsentierte Mercedes-Benz ein Elektroauto auf Basis des W123-Kombi, welches dank Nickel-Eisen-Batterie eine gegenüber der Blei-Version doppelte Energiedichte besaß. Eckdaten sind hier 32 KW / 41 PS, 100 Kilometer Reichweite und eine Vmax. von 80 km/h. Der notwendige Batterie-Satz füllte dabei den gesamten Laderaum bis zur Fensterunterkante aus. Zu diesem Zeitpunkt testete Mercedes-Benz Elektroantrieb, Gasturbine und Wasserstoff parallel. Es kann also keine Rede davon sein, daß sich die Automobilindustrie kaum um Alternativen zum Hubkolbenmmotor kümmerte.

Die Weiterentwicklung bei Wankelmotoren ging in Deutschland noch voran, den Höhepunkt der Entwicklung bei NSU stellt der Motortyp KKM (EA) 871 dar. In Japan produzierte Mazda relativ kurze Zeit große Stückzahlen, beschränkte sich im Verlauf weniger Jahre auf eine Handvoll Modelle, um zu Beginn der 90er das Wankel-Programm auf ein einziges Fahrzeug zu reduzieren. Das Leadermodell war hierbei der RX-7 in all' seinen Varianten, der über zehn Jahre recht konstant und in nennenswerter Zahl (50 - 70.000 Stück je Jahr) abgesetzt wurde. Der Wankelmotor feierte 2007 bei Mazda den vierzigsten Geburtstag, wobei man auf  eine Gesamtproduktion von annähernd 2.000.000 Stück verweisen konnte; die eine Hälfte baute man in den ersten zehn Jahren, die zweite Million verteilt sich, im Absatz merklich zäher fließend, auf die daran anschließenden 30 Jahre.

Die Produktionszahlen zeigen überdies, daß die von Seiten der Wankelfahrer gern gebrachte These eher haltlos ist, nach welcher die heimische Industrie mehr oder minder unfähig gewesen wäre, die Vorteile des Wankelmotors zu erkennen und diesen am Markt erfolgreich einzuführen; ausländische Ingenieure dagegen hätten die Chance genutzt. Mazda steht es frei, in jeder Fahrzeugklasse Wankelmotoren anzubieten, jedoch bedient man nur eine winzige Nische. Möglicherweise rechnete man ab Präsentation des RX-8 in 2003 mit Verkaufszahlen mindestens wie ehemals beim RX-7, tatsächlich liegen diese weit darunter. Inzwischen (2011) ist der Verkauf des RX-8 in Deutschland eingestellt. Für 2010 weist das KBA in Flensburg 2.920.000 Neuzulassungen aus, ganze 43 Stück davon Mazda RX-8. Bei angenommen 450 Händlern in Deutschland kann man vermuten, daß sich 10% einen Vorführwagen bestellten - dies hieße, es gab für den RX-8 wahrscheinlich keinen einzigen, echten Neuwagenkäufer; die Fahrzeuge wurden mit Tageszulassung und erheblichen Nachlässen abgegeben.

Die Mazdas wurden lange Zeit in der sympathische Rolle des Außenseiters gesehen und Punktzahlen in Vergleichstests wohlwollend verteilt. Aber wie würden Wankelautos bewertet, wenn ein bedeutender Teil der am Markt verkauften Autos mit Kreiskolbenmotoren ausgerüstet wären? Im Jahre 2003 testete Auto, Motor und Sport den damals neu vorgestellten Mazda RX-8. Autor Westrup zeigte sich nicht unbedingt begeistert, und für die Leser des Testes (Heft 25/2003) schien er zwischen den Zeilen die Frage zu stellen, was denn nun die gegenüber der Konkurrenz unschlagbaren Attraktionen - besser gesagt: die kaufentscheidenden Alleinstellungsmerkmale - des Wankel-Mazdas seien. Hiermit liegt er wiederum auf einer Linie mit anderen Artikeln der frühen 70er Jahre, die dem Wankelmotor gegenüber dem Hubkolbenmotor "nicht ausreichendes Ablösepotential" bescheinigten. Auf den Test antwortete sogleich die auf Wankelmotoren eingeschworene Gemeinde und wies unter anderem in etwas naiv-kindlicher Art darauf hin, daß man auch nach anderen Maßstäben bewerten kann. Den kleineren RX-8-Motor mit 192 PS charakterierte AMS als drehunwillig und “zahnlos”. Und als Folge dieser wiederkehrenden Diskussionen Pro und Contra steht immer noch im Mittelpunkt, welche der Eigenschaften denn nun eher subjektiven Präferenzen zugerechnet werden können, und was objektiv, also technisch, nachweis- und belegbar ist. Greift man auf Aussagen der Macher zurück, kristallisieren sich die nachfolgenden Aspekte als bestimmende Merkmale heraus.

 

Vorteile des Wankelmotors
  • Geringe Baugröße bei zum HKM vergleichbarer Leistung (ca. 50% kleiner, ohne Berücksichtigung von Nebenaggregaten)
  • In vielen Fällen geringeres Gewicht bei vergleichbarer Leistung (ca. 30-50%), wird aber zum großen Teil dadurch aufgehoben, daß schwerere Abgasanlagen verbaut werden müssen.
  • In vielen Fällen besseres Verhältnis von Leistung pro kg Motorgewicht, jedoch nicht bei HKM für viele Sportwagen/Superbikes (der BMW-Motor P54 leistet 272 PS bei 137 kg Gewicht, der AMG-Saug-V8 mit 6.2 Liter Hubraum schafft 525 PS bei 202 kg Gewicht, die Suzuki Hayabusa erreicht 197 PS bei 100 kg Motorgewicht - allesamt besser als Mazda RX-8).
  • Geringe Anzahl von Bauteilen (kein klassischer Ventiltrieb, keine Pleuel)
  • Sehr guter Massenausgleich, nur rotierende, keine oszillierenden Bauteile (bei Hubkolbenmotoren Kolben, Pleuel, Ventile, ggf. Stößelstangen)
  • Exzenterwellen sehr dreh- und biegefest gestaltbar, bei Zweischeibenausführung auch mit nur zwei Lagern sehr gutes Betriebsverhalten
  • Mit Umfangseinlaß sehr gute Füllung möglich. Bei optimaler Abstimmung Liefergrad über 1.0, Mercedes C111 beispielhaft 1.1 = 110%. Dies ist dadurch zu erklären, daß es einen eher kontinuierlichen Gemischstrom in den Motor hinein gibt und aus der Massenträgheit der Luft sowie der im Verlaufe der Kolbendrehung sich bereits wieder räumlich verkleinernden Kammer folgt eine leichte Überladung. Für Gebrauchsmotoren ("Alltagsautos") dann aber nachteilig große Steuerzeitenüberschneidung in Verbindung mit Umfangsauslaß mit schlechterem Leerlauf- und Teillastverhalten, da Abgase in den Einlaßbereich gelangen. Dies führte beim Ro 80 und dem Citroen GS Birotor zu Schieberuckeln, weswegen die Hersteller dieses Verhalten dämpfende Wandlersysteme vor das Getriebe bauten. Hoher Liefergrad bei Umfangseinlaß gibt es aber nur bei höheren Drehzahlen, merklich geringer ist der Liefergrad bei unterer Teillast.
  • Drehmomentabgabe gleichförmiger als HKM, da dies über einen größeren Drehwinkel geschieht und aufgrund
    sanfterer Verbrennung.
  • Kreiskolbenmotoren “sterben langsam”, d.h. sie versagen nicht umgehend den Dienst, mit wenigen Ausnahmen. Für Einsatzgebiete wie die Fliegerei ein positiver Aspekt.
  • Abgase enthalten wenig Stickoxide aufgrund niedriger Verbrennungstemperaturen.
  • Mechanische Verluste durch Reibung Kolben/Brennraumwand bei niedriger Last (Anpreßdruck der Dichtleisten lastabhängig) geringer als beim Hubkolbenmotor; beim KKM 871 beispielhaft je nach Drehzahl 20-50% besser als Standard-Sechszylinder-HKM.
  • Rotationskolbenmaschinen haben geringe Ansprüche an die Kraftstoffqualität
  • Gute Eignung für Wasserstoffbetrieb, da Wasserstoff eine enorm hohe Brenngeschwindigkeit besitzt und damit der Brennvorgang in der Brennkammer vor dem Ausstoßen sicher abgeschlossen werden kann. Außerdem keine stark erhitzten Bauteile wie Auslaßventile vorhanden.
  • Seit Einführung Seitenauslaß gibt es neue Möglichkeiten der Gaswechselsteuerung (d.h. andere Steuerzeiten), der Seitenauslaß läßt die RX-8 im Alltag jedoch häufig “absaufen”, was nur eine Werkstatt bereinigen kann.

Darstellung des Verbrennungsablaufs mit den sich ausbreitenden Flammenfronten und den Bereichen, in welchen
unverbranntes Gemisch zu erwarten ist. Zu sehen ist eine der drei Seiten des Kreiskolbens, kurz nach der Zündung.
Die jetzt noch sphärische Flammenfront würde zuerst den Boden der Kolbenmulde erreichen, und sich dann
nach links (nacheilend) und rechts (voreilend) ausbreiten. Die Kolbendrehrichtung ist hier rechtsherum (Pfeil).

Kein Vorteil des Wankelmotors in der Realität ist sein meist positiv bewertetes Drehvermögen - es gab zu allen Zeiten Motoren, die höher drehen konnten als es die kreisenden Kolben erlaubten. Der LeMans-Mazda von 1991 schaffte 9.000 U/min, die Formel-1-Ferrari drehten schon Ende 1970er an die 12.000 U/min. Der RX-8 regelt ebenfalls bei 9.000 U/min ab (wir erinnern uns: ein Kreiskolben dreht dann nur 3.000 U/min), bei der Suzuki Hayabusa beginnt der rote Bereich erst bei 11.000 U/min. Die Vergleiche lassen sich fortsetzen.

 

Nachteile des Wankelmotors
  • Ungünstige, ausgesprochen nachteilige Brennraumform, damit weniger effizient mit  höherem spezifischen Verbrauch (angegeben in Gramm Kraftstoff pro PS und Betriebsstunde, g/PSh). Ursachen:
    • Sehr langgestreckter Brennraum, im Querschnitt sogar rechteckig. Nachteile können durch Doppelzündung nur zum Teil kompensiert werden. Aus jüngerer Zeit sind Wankelmotoren mit gar drei Einspritzdüsen und drei Zündkerzen bekannt, um diese Nachteile - die Abweichung von z.B. halbkugelförmigen Brennräumen - etwas zu lindern.
    • Oberflächen-/Volumenverhältnis ungünstig im Vergleich zu HKM. Bei größeren Kammervolumina um 500 ccm sind doppelte Werte bekannt, Fichtel & Sachs-Versuchsleiter Dieter Klauke (Buch “Wankelmotor - da war doch mal was?”) gab für das Kammervolumen 300 ccm den vierfachen Wert an.
    • Dauer der Verbrennung zeitlich länger in die Expansionsphase hinein. Bei hohen Drehzahlen wird Kraftstoff erst im Auspuff verbrannt und verrichtet somit keine Arbeit mehr am Rotationskolben. Daß die Verbrennung erst nach Verlassen der Brennkammer erfolgt, führt auch zum deutlich höheren Abgasgeräusch (fortgesetzte Expansion des Gemischs = nicht genutzter Druck), was voluminöse und gewichtige Schalldämpfer in der Auspuffanlage erfordert. Anders ausgedrückt: Die Verbrennung des Gemisch schließt nicht in der Brennkammer ab, sondern erst danach; die chemische Energie dieser Kraftstoffbestandteile kann nicht mehr in mechanische Energie umgewandelt werden.
    • Verbrennungstemperatur niedriger, auch wegen gegenüber HKM größeren Wärmeverlusten, besonders bei niedrigen Drehzahlen. Ursache ist auch hier, daß die Verbrennung zeitlich länger andauert und dadurch der Kontakt zu den begrenzenden und wärmeabführenden Wänden weitaus größer ist. Zu beachten ist  auch, daß der Rotationskolben das Gemisch kontinuierlich weitertransportiert, dadurch wächst die “berührte Wandfläche”.
    • Flamme erlischt in von der Zündkerze weit entfernten Brennraumbereichen (für Flammenausbreitung zu flache Spalträume)
    • Der Kolben des Wankelmotors “transportiert” das Gemisch schneller als es verbrennt. Beispielhaft bei 6.000 U/min mit ca. 70 m/s durch der Kolbenmulde. In Drehrichtung addiert sich diese Geschwindigkeit zur Flammenausbreitung (ca. 20-30 m/s), in allen anderen Richtungen verhindert der (schnellere) Transport die (langsamere) Verbrennung. Der Anteil in der nacheilenden Sichel wird schlecht oder gar nicht erreicht. Folge: Unverbranntes Gemisch und damit hoher Anteil Kohlenwasserstoffe im Abgas.
    • Durch Weitertransport des Gemischs trennen sich schwere von leichten Kraftstoffteilchen (Fliehkräfte durch Kreisbewegung). Die schweren finden sich im nacheilenden, die leichten im vorderen Bereich des Brennraumes. Durch die Entmischung wird die Entzündung erschwert, da es für Kraftstoff-Luftgemische Zündgrenzen fett & mager gibt, an welchen die Flammengeschwindigkeit auf nur noch ca. 15 m/s sinkt. Dies eine weitere Erkenntnis aus Arbeiten bei Fichtel & Sachs.
  • Brennraum-Abdichtung mit Dichtleisten und -streifen mit Mängeln gegenüber HKM behaftet - Merkmale:
    • Dichtleisten müssen ca. 50% höhere Gleitgeschwindigkeiten verkraften als Kolbenringe
    • Die größten Verbrennungsdrücke treten während der höchsten Gleitgeschwindigkeiten auf, im Gegensatz zum Hubkolbenmotor: Größte Verbrennungsdrücke hier im Bereich des Kolbenstillstands.
    • Dichtstreifen der Kolbenseiten häufig zweifach, Dichtleistenausführung der Kolbenkante jedoch nur einfach möglich. Die Dichtleisten “schwenken” im Betrieb (d.h. bei einem Umlauf ändert sich der Winkel zur Laufbahn), die Dichtleiste muß daher zwingend abgerundet sein, sie darf kein kastenförmiges Profil besitzen; die Abrundung erlaubt nur noch eine Linienberührung mit der Trochoidenlaufbahn. HKM besitzen meist drei Kolbenringe.
    • Blow-By-Verluste (Leckgasmenge) merklich größer als beim HKM. Zitat Jungbluth: “Beim Rückblasen von Gasen aus der verbrennenden in die ansaugende Kammer tritt starker Liefergradabfall und Leistungsverlust auf.”
    • Große Abdichtungslänge des Arbeitsraumes, kleinere beim Hubkolbenmotor (trotz Berücksichtigung Ventilsitze), je nach Motor doppelter Wert.
    • Mechanische Verluste durch Reibung Kolben/Brennraumwand bei hoher Last größer als beim Hubkolbenmotor, z.B. beim KKM 871 20-40% schlechter als bei einem Sechszylinder-Hubkolbenmotor, was einer der Faktoren für eine Drehzahlbegrenzung ist. Und dies, obwohl beispielhaft bei 6000 U/min der Kolben selbst nur 2000 Touren dreht.
  • Zündkerze kann nicht in optimaler Position in den Verbrennungsraum hineinragen. Es ist dafür eine Art Kanal vorhanden, der von den Dichtleisten des Kolbens im Betrieb überstrichen wird. Systembedingt verbrennt der Wankelmotor Öl, und u.a. diese Verbrennungsrückstände (als auch kondensierender Kraftstoff beim Kaltstart) werden von den Leisten in diesen Kanal hineingeschoben.
  • Bei Seiteneinlaß deutlich reduzierte Füllung
    • Liefergrad nur noch zwischen 0.8 und 0.9, bedingt durch zusätzliche Umlenkung des Gemischstromes, des fehlenden Aufladeeffekts des Umfangseinlasses und durch die Tatsache, daß beim Seiteneinlaß der Kolben die Einlaßöffnung überstreicht (verschließt), was bei Motoren mit Umfangseinlaß kaum der Fall ist. Beispielhaft für frühen NSU-Motor: Mit Umfangsein- und -auslaß 100 PS bei 6.000 U/min, bei Seiteneinlaß mit Umfangsauslaß 70 PS bei sonst gleichen Parametern. Weitere Angabe (Jungbluth): Motoren mit 6-7000 U/min bei Umfangseinlaß mittlerer effektiver Druck 9-11 bar, bei Seiteneinlaß 7-9 bar.
    • Bei Seiteneinlaß kann die Steuerzeit Einlaß öffnet grundsätzlich nur spät erfolgen.
  • Bei Motoren mit gemischgekühlten Kolben grundsätzlich niedriger effektiver Mitteldruck.
  • Rotationskolbenmaschinen sind nicht frei von komfortmindernden Vibrationen. Einscheibenmotoren besitzen einen mäßiges Laufverhalten wg. ihrer Art der Drehmomentabgabe. Die Kolben führen eine Taumelbewegung um die Längsachse der Exzenterwelle aus, was zur Belastung der Exzenterwellen-Lager führt und u.a. dadurch die Drehzahl begrenzt. Ein Grauguß-Kolben besitzt ein Gewicht im Bereich zwischen 4-5 kg, Leichtmetall-Kolben entsprechend weniger.
  • HKM können magerer betrieben werden (Luftüberschuß), KKM bekommen früher als HKM Zündaussetzer.
  • Bei HKM kann die Verdichtung sehr leicht verändert werden, beim KKM nicht, sie ist durch die Geometrie von vornherein festgelegt; Anpassungen durch die Kolbenmulde sind nur im geringem Umfang möglich.
  • Für den Großteil der ausgeführten Wankelmotoren war eine überproportionale Steigerung des Ölverbrauchs bei hohen Drehzahlen zu verzeichnen aufgrund abnehmender Wirksamkeit der Dichtungen.
  • Ungleichmäßige Wärmebelastung des Kreiskolbenmotorgehäuses, man spricht von “kaltem” (Ansaugbereich) und “heißem” Bogen (insbes. Bereich um die Zündkerze der expandierenden Kammer). Führte während der Wankelmotorenentwicklung und im Straßenbetrieb des Ro 80 sehr häufig zu Spannungsrissen im Mantel und Undichtigkeiten, was auch die Abdichtungsqualität der Kammern über die Dichtleisten allgemein betraf, da sich bei Wärmeausdehnung aller betroffenen Teile Maße minimal ändern. Georg Jungbluth, Motorenkonstrukteur des Ro 80, schrieb einst, daß das kühlende Frischgas-Ansaugen einer der entscheidenden Vorteile des HKM sei, was den gleichmäßigen Wärmeanfall des Motorgehäuses betrifft.
  • “Ratterverhalten” der Dichtleisten, d.h. das rhythmische Abheben und Wiederaufsetzen der Dichtleiste auf der Laufbahn mit Verschleißbildung (“Rattermarken”) auf der Laufbahn: Rattermarken ließen sich schon in den 1960ern verhindern - warum noch dieser Punkt? Die Symptome selbst sind verschwunden, man entdeckte verschleißgünstige Materialpaarungen, aber das Ratterverhalten ist nicht aufgehoben - im englischsprachigen Raum spricht man heute auch aktuell noch vom “apex seal lifting”. Georg Jungbluth schrieb über die Druckverhältnisse an der Dichtleiste: “Bei steilem Druckanstieg während der Verbrennung kann evtl. infolge der Drosselwirkung des Spaltes der Druckaufbau im Nutgrund verzögert erfolgen, was zu einem Abheben der Dichtleiste von der Trochoide führen kann.”
  • Nicht unerheblichen Ölverbrauch.
  • Wankelmotoren besitzen schwere und größere Abgasanlagen als vergleichbare HKM.
  • Nachgewiesen höhere Fertigungskosten des Wankelmotors gegenüber dem HKM trotz fast halber Bauteilzahl. Dies berichteten YANMAR, Fichtel & Sachs sowie VW auch für den KKM 871. Ursache laut Fichtel & Sachs (Dieter Klauke) u.a. die größere Zahl von sehr präzise und damit teurer herzustellenden Teile.
  • Drastisch steigende Kosten beim Übergang auf Drei- oder Vierscheibenmotoren. Zweischeibenmotoren liefern ausreichend Leistung, sodaß man von der Produktion eines Dreischeibenmotors absehen kann. Bei letzterem würde aber eine sehr viele teurere Exzenterwelle zum Einsatz kommen müssen, auch wäre dann Umfangseinlaß mit allen praktischen Nachteilen obligatorisch.
  • Verdieselung bereitet allergrößte Probleme:
    • Bei für Diesel erforderlicher, höherer Verdichtung erheblichste bauliche Schwierigkeiten des KKM (Festlegung von Parametern wie R/e und deren Folgen), noch ungünstigere Brennraumform und Verbrennungsablauf. Max. Verdichtung des KKM nach oben hin begrenzt und auch nur knapp erreicht.
    • Beim Diesel mit höheren Arbeitsdrücken weiter steigende Anforderungen an Abdichtung (Leckgas) sowie ebenfalls wachsende Reibungsverluste, die bei KKMn bekanntlich stärker ansteigen als bei HKMn.
    • Die nicht selten so bezeichneten Fremdzündungs-Wankeldiesel sind keine Dieselmotoren! Die Fremdzündung wird erforderlich, weil die notwendige Verdichtung zur Selbstzündung nicht erreicht wird; doch erzielt der echte Dieselmotor gerade dadurch seinen höheren Wirkungsgrad. Geschichten über “Fremdzündungs-Wankeldiesel” ist Stammtisch-Gerede der Wankel-”Querdenker”. 1994 stellte die Wankel-Rotary GmbH einen selbst so genannten “Wankel-Diesel” vor, der 10,4:1 verdichtet war und daher keine Selbstzündung schafft. Der minimale spezifische Kraftstoffverbrauch lag mit ca 330 g/KWh höher als beim ersten Dieselmotor aus dem Jahre 1897 (324 g/KWh).

Felix Wankel hat angeblich selbst Vergleiche zur Entwicklung des Dieselmotors gezogen, und zu dessen Jahre mühsame Einführung in Fahrzeuge (früheste Verwendung nur stationär). Doch sollte man hier seinen den Blick schärfen: Ziel von Rudolf Diesel war es, eine definierte Leistung mit maximaler Wirtschaftlichkeit zu erbringen; er begann mit thermodynamischen Prozessen. Gegenstand der Arbeit von Felix Wankel war es dagegen, eine mechanisch vorteilhaftere Bewegung der Kolben - Rotation statt Oszillation - in die Realität umzusetzen, was allerdings zu ungünstigen Brennraumformen führt. In dem oben bereits erwähnten Interview bemerkte Piech über Felix Wankel: “Mr. Wankel was a genius in mechanical engineering, but he didn’t learn thermodynamics.”

Rudolf Diesel patentierte sein Verfahren 1893, und schon vier Jahre später konnte er den Erfolg mit seinem Motor nachweisen; er war damals - trotz erheblichster Einschränkungen - die mit Abstand sparsamste Wärmekraftmaschine der Welt (effektiver Wirkungsgrad 26.2%), er übertraf alle zeitgenössischen Dampfmaschinen deutlich. Diese sprunghafte Verbesserung gibt es bei keiner der für den Wankelmotor spezifischen Eigenschaften, nicht einmal vermeintlich, oder angedichtet.

 

Mazda: Die Abdichtung erfolgt über dünne, “einlagige” Dichtleisten und -streifen - wie gut können sie es? Beim HKM übernehmen diese Aufgabe in die Sitze eingeschliffene Ventile sowie meist drei Kolbenringe. Der Kreiskolben des
Ro 80 drehte weniger als 2200 U/min, dann war der rote Bereich von 6500 U/min für die Exzenterwelle erreicht.

Daimler-Benz-Motorenchef Kurt Obländer schrieb 1999: “Unser 4-Scheiben-Motor mit Benzineinspritzung war das erreichbare Optimum dieses Triebwerkkonzeptes. Die Mehrscheiben-Ausführung verlangte zwingend den Umfangeinlass für Ansaugluft- und Abgaskanäle. Die schwierigen Probleme der Motorkühlung und der Motormechanik konnten wir technisch lösen. Das Hauptproblem des Konzepts, der schlechte thermodynamische Wirkungsgrad, blieb jedoch. Die lang gestreckten, wenig kompakten Brennräume führten zu schlechter Kraftstoffausnutzung, damit zu hohem Kraftstoffverbrauch und zu hohen Schadstoffwerten in den Motorabgasen. Diese Nachteile waren konzeptbedingt. Eine zufriedenstellende Lösung konnte nie gefunden werden. [..] Der Hubkolbenmotor wird thermodynamischen Forderungen wie kompakten Brennräumen oder flexiblen Ventilsteuerzeiten eher gerecht. [..]

Das Bild zum Wankel wird auch über eine Bewertung des EA / KKM 871 durch AUDI Jahre nach den Gutachten der Professoren May und Pischinger klarer. Ausgangspunkt war folgende Überlegung: “Beim Bemühen um Verbrauchsminderung am KKM 871 fehlten sichere Hinweise darauf, in welchen Kennfeldbereichen thermodynamische oder mechanische Wirkungsgrade günstig sind und wie sie im Vergleich zu Hubkolbenmotoren liegen.” Die Ergebnisse der Tests wurden aus Ingolstädter Sicht so zusammengefaßt: “Der KKM zeigt sowohl eine stärkere Abhängigkeit des Reibmitteldruckes von der Drehzahl als auch insbesondere von der Last als die Hubkolbenmotoren.” (Anm.: Angaben zur Reibung siehe oben). “Das Reibverhalten des KKM ist zu erklären durch die sehr schweren Graugußkolben, die Ölkühlung und vor allem das Dichtsystem. Die Länge der Dichtleisten und Dichtstreifen ist größer als die der Kolbenringe beim HKM, der Anpreßdruck des Dichtsystems rein lastabhängig und nicht durch eine Vorspannung bestimmt; die Gleitgeschwindigkeiten der Reibpartner sind beim KKM deutlich höher. Bei der Wertung der Ergebnisse stellt man fest, daß der KKM im höheren Drehzahl-Last-Bereich mehr Reibung aufweist als die untersuchten HKM. Im Bereich niedriger Last und Drehzahl hat der KKM eindeutig mechanische Vorteile. In diesem Bereich sind jedoch die Wandwärmeverluste und vor allem die Blow-by-Verluste besonders hoch.”

KKM 871 mit 170 PS und K-Jetronic im NSU Ro 80 - offizielle Angabe der Vmax war 220 km/h.

Ende der 1980er Jahre (Fiat Croma 1987) wandte sich die Automobilindustrie der Dieseldirekteinspritzung zu. Man beherrschte nun die Erzeugung von hohen Einspritzdrücken zu vertretbaren Kosten und mit nur noch geringen Komforteinbußen (Laufkultur). Die Vorkammermotoren verschwanden, man wählte den Weg zu kompakten Brennräumen mit effizienter Verbrennung und damit merklichen Verbrauchsvorteilen. Mercedes-Benz bezifferte 1978 den Unterschied im Verbrauch zwischen (Hubkolben-)Vorkammer-Diesel gegenüber Dieseldirekteinspritzer mit vollen 25% zugunsten des letztgenannten. Einer der Vorreiter war die Audi AG, die 1989 einen 2.5-Liter-TDI vorstellte mit einem Motor-Wirkungsgrad *3 von 43%.

Angegeben sind effektive Wirkungsgrade. Der benzingetriebene KKM 871 schafft zwei Prozentpunkte mehr als
der allererste, lauffähige Diesel von 1897. Die Stagnation des effektiven Wirkungsgrades von KKM 400 auf
KKM 871 ist übrigens durch den Übergang von Umfangseinlaß auf Seiteneinlaß erklärbar, wobei wie oben
beschrieben die Füllung merklich absinkt.

Beim Vergleich der Höchstgeschwindigkeiten ist zu beachten, daß der C3 die weitaus bessere Aerodynamik besitzt. Weitere Kenndaten:

 

Audi 100 C2 KKM 871

Audi 100 C3 2.5 TDI

Hubraum ccm

-

2460

Kammervolumen ccm

2 x 746

-

Baujahr

1977

1989

Leistung PS

170

120

bei Drehzahl U/min

6500

4250

Drehmoment Nm

212

265

bei Drehzahl U/min

4000

2250

Beschleunigung 0-100 km/h

9.5 sec

9.9 sec

Vmax km/h

205

200

min. Verbrauch gPSh

220

151

 

Durchschnittlicher
Verbrauch

18.7 Liter/100km
(mit Vergaser in fetter Abstimmung)

15.7 Liter/100km
(mit Vergaser in magerer Abstimmung)

12.7 - 13.8 Liter/100km
(mit K-Jet in magerer Abstimmung)

 

5.7 Liter/100km
(ECE Drittelmix)

Zur Beurteilung von Motoren wird häufig der mittlere Kolbendruck als Rechengröße herangezogen, über den man die je Arbeitsspiel (vollständiger Ablauf der vier Takte) geleistete Arbeit ermitteln kann. Eine Gegenüberstellung von Ro 80-Motor zur späteren NSU-Neukonstruktion KKM 871 zeigt beispielsweise die Auswirkungen der Umstellung von Umfangs- auf Seiteneinlaß, bei unverändertem Umfangsauslaß in beiden Fällen:

 

NSU KKM 612

NSU KKM 871

Kammervolumen ccm

497

746

Anzahl Kammern

2

2

entspricht HKM-
Hubvolumen

2,0 L

3,0 L

Art der Steuerung

Umfangseinlaß
Umfangsauslaß

Seiteneinlaß
Umfangsauslaß

Leistung PS

115

170

bei Drehzahl U/min

5500

6500

mittl. Kolbendruck bar

9,2

7,7

Max. Drehmoment NM

159

212

bei Drehzahl U/min

4500

4000

min. Verbrauch gPSh

230

220

mittl. Kolbendruck bar

10,0

8,9

 

 

 

Die Mehrleistung des KKM 871 ergibt sich neben der erheblichen Kammervergrößerung auch noch aus der gesteigerten Nenndrehzahl. Wie bereits von Jungbluth angegeben, sinkt der Liefergrad (Füllung) bei Umstellung auf Seiteneinlaß merklich ab, was wiederum den mittleren effektiven Kolbendruck verringert. Der mittlere Kolbendruck des Ro 80-Motors entspricht praktisch den Werten der C111-Motoren, wobei diese natürlich weitaus mehr Leistung besitzen aufgrund einer bzw. zwei zusätzlichen Scheiben, auch ist das Kammervolumen größer (600ccm). Ro 80- und C111-Motoren haben als Gemeinsamkeit aber Umfangsein- und -auslaß.

Blick in den Motorraum des Ro 80: KKM 612

Der KKM 871 mit einem gesamten Kammervolumen von 1.5 Litern sollte mit Hubkolbenmotoren um drei Liter Hubraum verglichen werden. Nimmt man hierbei den bekannten und weit verbreiteten M110-Vergasermotors von Mercedes-Benz (280er dohc ab 1972), ergibt sich folgendes Bild:

 

Mercedes M110 V

NSU KKM 871

Hubraum / Kammervol. ccm

2746

746

Zylinder / Kammern

6

2

Leistung PS

160

170

bei Drehzahl U/min

5500

6500

mittl. Kolbendruck bar

9,4

7,7

Max. Drehmoment Nm

226

212

bei Drehzahl U/min

4000

4000

mittl. Kolbendruck bar

10,3

8,9

min. spez. Verbrauch

190 gPSh

220 gPSh

 

 

 

Der M110-Einspritzmotor von Mercedes-Benz erreicht sogar 175 gPSh. Die Angaben für den KKM 871 betreffen hier die Vergaserausführung; die spätere K-Jet-Variante besaß lt. Audi-NSU 1981 ebenfalls 170 PS bei 6500 U/min, wobei das max. Drehmoment von 215 Nm bei 3500 U/min und damit etwas früher anlag. Ein Buch über die Geschichte der Flugzeugtechnik verrät parallel: Der Daimler-Benz-Flugmotor DB 601 mit Benzindirekteinspritzung, 1300 PS bei 33.9 Litern Hubraum, Baujahr 1939, kommt im Reiseflug auf einen spezifischen Verbrauch, also auf die Leistung und pro Arbeitsstunde bezogen, von 210 gPSh.

Blick auf ein Demonstrationsmodell des Mercedes-Benz Sechszylinder-Reihenmotors Typ M110 (Querstrom- Zylinderkopf) mit annäherend halbkugelförmigen Brennräumen. Gut zu erkennen: Der Platzbedarf der Ventile
und die Position der Zündkerze im Brennraum.

Mazda baute für das 24h-Rennen in Le Mans 1991 ein eigenes Rennfahrzeug, das von einem Vierscheiben-Kreiskolbenmotor angegetrieben wurde, und gewann überraschend. Entgegen mancher Aussagen war dieses allerdings weder das absolut schnellste Auto im Feld (Rundenzeiten bzw. Höchstgeschwindigkeit), noch das sparsamste. In Führung lagen drei Sauber-Mercedes Typ C11, von denen einer wegen Motorschadens aufgeben mußte, ein zweiter nur wegen einer gebrochenen Lichtmaschinenhalterung drei Stunden vor Rennende ausschied und das dritte Fahrzeug einen Getriebeschaden erlitt (am Ende 5. Platz). Der minimale Verbrauch der Sauber-Mercedes (V8-Biturbo) betrug 235-255 gKWh, die des Mazda 286 gKWh. Der Sieg ist der Zuverlässigkeit der Mazda-Rennautos zuzuschreiben. Weitere Siege blieben in diesem Jahr aus, in der Konstrukteurswertung erreichte Mazda den beachtlichen vierten Platz. 

Mazda hatte in der Saison 1991 nur dieses eine und sonst kein weiteres Rennen  gewonnen, das nächstbeste Ergebnis war ein 5. Platz. Hier einmal eine besondere Gegenüberstellung mit einem Formel-1-Triebwerk der 70er:

 

Mazda R26B

Ford Cosworth F1

Hubraum / Kammervol. ccm

654

2990

Zylinder / Kammern

4

V8

entspricht HKM-Hubraum

5,2 L

-

Leistung PS

700

450

bei Drehzahl U/min

9000

10000

mittl. Kolbendruck bar

13,2

13,3

Baujahr

1991

1973

Anzumerken ist, daß Mazda im Bau von Serienautos alle Wankelmotoren mit Seitenein- und -auslaß ausrüstet, für den LeMans-Rennwagen aber wieder Umfangseinlaß und -auslaß wählte. Im Vergleich ist außerdem auffällig, daß der Mazda-Motor die Maximalleistung bei einer für ausgewiesene Rennmotoren relativ moderaten Drehzahl erreicht, die sich auch kaum von  der des RX-8 unterscheidet (8.200 U/min). Die 9.000 U/min nennen  bekanntlich die Exzenterwellendrehzahl, die Kolben rotieren nur mit 3.000  U/min.

Zu vermuten gewesen wäre eher, daß gerade der Kreiskolbenmotor bis in die  allerhöchsten Drehzahlregionen vorstößt, und zwar noch deutlich über die Möglichkeiten vergleichbarer Hubkolbenmotoren hinaus. Ferrari-F1-Motoren erreichten in der Saison 1976 über 12.000 U/min - warum dreht der Mazda R26B nicht 20.000 U/min? Audi-NSU schrieb zu den Verhältnissen bei Kreiskolbenmotoren Anfang der 1980er: “Eine Drehzahlerhöhung bewirkt eine überproportionale Steigerung der Reibung.” Vom Mazda R26B war eine ebenso überproportionale Zunahme des Kraftstoffverbrauchs ist bekannt. Es gab wohl zu ausnahmslos allen Zeiten in der Geschichte des Wankelmotors Hubkolbenmotoren, die höher drehten als die kreisenden Kolben es konnten. Nun noch die Gegenüberstellung des RX-8 mit Konkurrenten (2007):

 

RX-8

Audi TT
3.2

Chrysler Crossfire

Nissan
350Z

Hubraum / Kammervol. ccm

654

3189

3199

3498

Zylinder / Kammern

2

V6

V6

V6

Leistung PS

231

250

218

280

bei Drehzahl U/min

8200

6300

5700

6200

mittl. Kolbendruck bar

9,6

11,0

10,5

11,4

Max. Drehmoment Nm

211

320

310

363

bei Drehzahl U/min

5500

2800

3000

4800

mittl. Kolbendruck bar

10,1

12,6

12,2

13,0

Vmax km/h

235

250 abger.

250

250 abger.


Gerade mit dem Blick auf den Chrysler Crossfire ist festzustellen, daß dieser mit seinem Ausgleichswellen-V6 trotz Minderleistung leicht höhere Fahrleistungen ermöglicht und dieses auch noch bei ca. 2-3 Liter geringerem Verbrauch. Der RX-8 hat eine merklich niedrigere Vmax.

Möchte man eine Abschätzung über die Leistungsfähigkeit des KKM 871 mit heutiger Mazda-Technologie durchführen, würden die Werte für effektive, mittlere Kolbendrücke des RX-8 (9,6 und 10,1 bar) zu diesen Ergebissen führen: Maximales Drehmoment von 240 Nm bei 5000 U/min, sowie eine Leistung von 260 PS bei 8000 U/min. Die Drehzahlen sind ebenfalls Annahmen auf Grundlage der RX-8-Charakteristika. Was wäre eigentlich aus einem Nachfolger des KKM 871 geworden mit Umfangseinlaß und Seitenauslaß, was man damals noch nicht konnte ...?

Der RX-8 mit Seiteneinlaß erreicht nur einen effektiven Mitteldruck, den der Ro80 schon 1967 mit Umfangseinlaß hatte (10.2), aber immer noch nicht den des C111 von 1969.

 

Mazdas Modellpolitik

Toyo Kogyo bietet ein Modell in zwei Varianten an, die sich aber nicht durch simple Maßnahmen wie etwa bei der Motorelektronik (Chiptuning) unterscheiden, sondern tatsächlich veränderte Motorenkomponenten besitzen: Die stärkere Ausführung mit 170KW/231PS weist gegenüber der 141KW/192PS-Variante zusätzliche Einlaßsteuerklappen (6PI, six port injection) auf.

Setzt man den Fokus etwas breiter und betrachtet das komplette Modellprogramm des einzigen Wankelfahrzeuganbieters dieser Welt, kann man teilweise doch recht interessante Angebote entdecken. Zunächst könnte man die Frage stellen, warum der neue Zweischeiben-Renesis-Antrieb, der immerhin im Jahre 2003 zum Motor des Jahres gewählt wurde (von Journalisten vergebener Preis), nicht in anderen Fahrzeugen zum Zuge kommt, bei denen - wie beim RX-8 - weniger der reine Nutzen im Vordergrund steht, sondern die Individualität, oder der Fahrspaß. Beispielweise hätte der kompakte Wankelmotor ganz sicher ausreichend Platz unter der Haube des MX-5 gefunden. Gleiches gilt für das USA-Modell CX-9, für den Mazda aber dann doch lieber einen 3.7 Liter V6 ausgewählt hat.

Geht es ausschließlich um sportliche Fortbewegung, ist der RX-8 selbst im eigenen Hause nicht das Maß aller Dinge: Der Mazda3 MPS mit einer Leistung von 260 PS beschleunigt das unscheinbare fünftürige Familienkompaktauto in 25.5 sec von 0 auf 200 km/h und ist damit fünf Sekunden schneller als der Rotarier. Wankelmotoren besitzen systembedingt einen ausgezeichneten Massenausgleich, den Mazda auch als besonderen Vorteil benennt. Der Hersteller scheute sich aber nicht, parallel dazu eben diesen Turbo-Reihenvierzylinder mit zwei Ausgleichswellen anzubieten. Auf ungläubiges Erstaunen läuft es bei manch einem Interessenten vielleicht hinaus, wenn der Blick in die Preisliste fällt: Der Mazda3 MPS ist 11.000 Euro günstiger als der vergleichbare RX-8 mit 231 PS. Zu diesem Differenzbetrag bekommt man übrigens die Grundversion eines nagelneuen Peugeot 206.

Berücksichtigt man die offensichtlichen Sachverhalte, also die Tatsache, daß selbst Mazda nicht konsequent für eine breite Streuung des Wankelmotors im eigenen Modellprogramm sorgt, muß man wohl davon ausgehen, daß das Marketing der Japaner exakt weiß, wie groß die Zahl derjenigen ist, die als Erstkäufer ein Fahrzeug mit kreisendem Kolben erwerben wollen. Quantitativ und bezogen auf die veröffentlichten Zahlen von 2006 liegt dieser Anteil bei 2 % (23.363 RX-8 von insgesamt 1.142.260 produzierten PKW), wobei zu ergänzen ist, daß zur Markteinführung im ersten Jahr noch über 60.000 Stück direkt einen Käufer fanden. Damals meldete ein Programm-Manager von Mazda in einem Interview zunächst noch, daß die Probleme des Rotationskolbenmotors nun gelöst wären. Nähme man Mazda beim Wort, hätten die Japaner sogleich beginnen können, alle Hubkolbenmaschinen abzulösen. Die Produktionszahlen für 2007 betrugen nur noch 13.833 Stück und damit 1.2% des Gesamtprogramms (1.165.928). Interessanterweise wurde selbst das erste Mazda-Hybrid-Modell (Tribute Hybrid für die USA) mit einem Vierzylinder-Hubkolbenmotor ausgestattet - obwohl doch gerade das geringe Bauvolumen ein besonderer Vorteil des Wankelantriebs ist.

Zum RX-8 machte einst in Internet-Foren die Anekdote die Runde, man könne ihn bei kaltem Motor nicht umparken - also kurz starten, 20 Meter fahren, ausmachen. Er würde niemals nicht je wieder anspringen. Sofort meldeten sich die mit Kreiskolben-Symbolen Tätowierten zu Wort. dies wäre blanker Unfug, das passiert kaum einem RX-8-Fahrer, da ist eine leere Batterie im Winter viel wahrscheinlicher. Irgendwann traf der Schreiber der Sterntwiete auf einen ehemaligen Mitarbeiter einer Mazda-Vertragswerkstatt, und er schrieb: “Ganz genau. Die [Motoren] waren alle nicht begeistert vom mal kurz laufenlassen. Montags kamen die reihenweise in die Werkstatt, alle abgesoffen. Die Zündkerzen sind richtig schlecht zugänglich. Außerdem mußte man die Kammern noch leer pumpen, natürlich .... ohne Zündung. Ein Lehrling hatte es vergessen und brauchte einen Feuerlöscher ... Bei manchen ist auch gleich der Katalysator kaputt gegangen.

Ein Mazda RX-8 als Gebrauchwagen. Der ärgste Konkurrent aus Fernost war und ist der Nissan 350Z. Der RX-8 war zuletzt mit 4.78:1 (!) ultrakurz übersetzt, damit er in seiner Leistungsklasse in der Beschleunigung aufgrund mangelnden Drehmoments überhaupt mithalten kann.

Nachtrag Mai 2022 (“Winzige Kaufberatung zum Mazda RX-8”): Meine Wenigkeit, der Schreiber der Sterntwiete, ist auf die Suche gegangen nach Erfahrungsberichten zum RX-8, der vor jetzt zehn Jahren wegen Abgasproblemen eingestellt wurde - ich bin dabei schon etwas erschrocken über die entdeckten Aussagen. Der hohe Verbrauch spielt dabei sogar keine Rolle. Neben karosserieseitig überproportional anzutreffendem Rost wird von sehr vielen RX-8-Fahrern die maximale Motorleistung bezweifelt, was zuerst an einer niedrigen Vmax festgemacht wird. Beim kleineren Modell hat Mazda offenbar aus Kostengründen auch ungehärtete Motorenteile verwendet. Neben Zündkerzen “frißt” der RX-8 auch Zündspulen, die nach wie vor hohen Abgastemperaturen des Wankelmotors läßt viele serienmäßigen Katalysatoren schmelzen, die Eigner empfehlen die Umrüstung auf temperaturstabileres Zubehör. Dichtleisten hängen mit der Folge von Kompressionsverlusten, die Schmierung der Dichtelemente ist gegenüber den früheren RX-7 mit Mängeln behaftet und mußte über ein Facelift verbessert werden. Das Absaufen der Autos ist häufig anzutreffen, eine der Ursache soll neben dem ungenügenden Warmfahren der Seitenauslaß sein; das Absaufen kann in der Regel vom Besitzer nicht selbst behoben werden. Sogar Mitglieder des Ro80-Clubs bzw. ehemalige RX-7-Owner, wohlwollende Wankelfahrer, raten vom Erwerb ab: “Billiger werden sie nicht.”

Für Kreiskolbenmotoren nach dem Prinzip NSU/Wankel gab es 26 Lizenznehmer, wobei 33 Kraftfahrzeuge gebaut wurden, darunter 19 Serienautos (16x Mazda, 2x NSU, 1x Citroen). Die Anzahl aller produzierten Wankelserienautos beträgt bis heute ca. 2.000.000. Mercedes-Benz baute mindestens acht unterschiedliche Motorentypen, NSU um die 40, VAZ-Lada ca. 20 und Mazda neben den neun Grundtypen über 90 Wankelmotor-Varianten. Die Kosten für die serienreife Entwicklung des vollständig neuen KKM 871 (Mitte 1970er) bei NSU betrugen angeblich ca. 100 Millionen DM. Nach Aussage von Kurt Obländer wendete Mercedes-Benz für die Wankelentwicklung den gleichen Betrag auf, doch habe man bei Daimler “früh genug damit aufgehört”. Aus Sicht von Dr. Obländer hätte die Wankel-Euphorie der 60er die Motorenentwicklung lange gebremst.

Dieter Korp*2, Autor des Buches “Wankelmotor - Protokoll einer Erfindung” schrieb einst: “Wer längere Strecken mit einem Zweiläufermotor [..] zurückgelegt hat, der vermag sich nicht vorzustellen, daß ein solcher, seine Leistung so elegant-unaufdringlich abgebender Motor von der technischen Seite verschwinden könnte.” Bei dieser eher gefühlsmäßig geprägten Bewertung wird die technische Seite aber eben nicht berücksichtigt. Eine Innovation, die sich am Markt erfolgreich behaupten will, muß nach Beseitigung der Kinderkrankheiten zu einer sprunghaften Verbesserung führen bei wesentlichen Faktoren, also Leistung und/oder Kosten. Bei Großflugzeugen kommen heute ausschließlich Strahlantriebe zum Einsatz, die bereits ab den 1950er Propeller und Kolbenmotoren verdrängten. Deren grundsätzliche Überlegenheit zeigte sich bekanntlich schon Mitte der 1940er Jahre, trotz der ausgeprägten Unzuverlässigkeit im Betrieb. Ähnliches vermißt man bis heute beim Wankel, er macht - nachdem die Zuverlässigkeit erreicht wurde - nichts Wesentliches besser, sondern besitzt bei Leistung und Kosten Nachteile gegenüber dem System, welches er ablösen sollte. Mit Kreiskolbenmotoren verbindet man nicht die Vorteile von Verdränger- und Strömungsmaschinen; es ergeben sich nur neue, fundamentale Nachteile.

Regelmäßig wiederkehrend fühlen sich einige aufgerufen, die Ursachen für die Erfolglosigkeit des Wankelmotors im wirtschaftlich-”politischen” Umfeld zu finden. Dies mag aber mit folgendem Umstand zusammenhängen, der sich zur Zeit des offiziellen Rückzugs von Audi-NSU aus der Kreiskolbenmotorentechnik ereignete: “Einige Lizenznehmer hatten wegen Geschäftsschädigung scharfen Protest gegen die Absicht von Audi-NSU erhoben, technische Gründe für die negative Entscheidung anzuführen”, schrieb Auto, Motor und Sport Ende der 70er über die Wankel-Absage. Man habe dabei insgesamt über ein halbes Jahr benötigt, um einen geeigneten Wortlaut zu finden. Aussagen zu technischen Einzelheiten wurden also nur stark gedämpft, interpretiert, aber nicht in konkreten Zahlen nach außen gegeben.

Manch anderer betont, daß Hubkolbenmotoren gegenüber dem Kreiskolbenmotor einen Entwicklungsvorsprung von 70-80 Jahren hätten, vergißt aber dabei, daß die gewonnenen Erfahrungen bei Zündung, Verbrennungsabläufen, Gaswechsel, Gemischaufbereitung, Werkstoffen und selbst den Möglichkeiten der Meßtechnik als Hilfsmittel direkt auch jeder neuen Technik zur Verfügung steht.

Viele sehen dann ein Revival des Wankelmotors in der Zukunft, sollte Wasserstoffbetrieb Realität werden; Kreiskolbenmotoren besitzen dann einige Vorzüge, beispielsweise durch die örtliche Trennung von Ansaug- und Arbeitsakt. Doch seit kurzem wird diesbezüglich Aufklärungsarbeit betrieben: Zu beachten ist nämlich, daß Wasserstoff keine Energiequelle, sondern ein Energieträger ist, und der Aufwand, um ihn als Kraftstoff nutzbar zu machen, unwidersprochen als enorm hoch gilt. Umfangreiche Hintergründe dazu vermittelt das Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) in einem speziellen Report. Die schon heute verfügbaren Testfahrzeuge (auch von BMW) sollten darüber nicht hinwegtäuschen, solche Modelle dienen eher dazu, die grundsätzliche technische Machbarkeit zu demonstrieren. Außerdem ist zu beachten, daß laut einem TV-Bericht (Phoenix im April 2008 zur Leipziger Messe) Wasserstoffantriebssysteme mit erheblichen Mitteln gefördert werden: Die EU stellte dafür 300 Mio. Euro bereit, die Bundesregierung allein nochmals ca. 500 Mio. Mit diesen Summen werden eben auch Projekte wie der Bau von Wasserstoff-/Brennstoffzellen-PKW unterstützt, und damit teilweise oder gleich ganz bezahlt.

Neben Mazda versucht sich auch BMW in Wasserstoff-Technologien, allerdings mit Hubkolbenmotor: Hydrogen-7er
in der Gegend um den Flughafen Fuhlsbüttel am 21. Juni 2008.

Was übrigens sonst kaum jemandem in den Sinn kommt, ist die Frage nach der Performanz: Wasserstoff-Autos besitzen gegenüber dem Betrieb mit Benzin etwas mehr als die halbe Motorleistung. Man müßte also Motoren bauen, die mit Benzin mindestens 200 PS (~ 2.5 Liter Sechszylinder) leisten würden, damit Käufer sich im Wasserstoff-Betrieb mit 120 PS fortbewegen können. Will man mehr Leistung, müßte ein Wankelmotor-Hersteller wohl auf drei Scheiben übergehen, was sprunghaft ziemlich teuer würde.

Die Sterntwiete meint: Bei Verbrennungsmotoren gibt es wichtige und unwichtige Eigenschaften. Die Wankeltechnik ist eine Erfindung, die Verbesserungen nur bei den unwichtigen brachte. Er soll vorrangig eine sehr gute Wärmekraftmaschine sein, und genau das leistet er nicht. Hans von Ohain hatte 1935 ein Blechmodell einer Strahlturbine bauen lassen - es funktionierte nicht. Doch schon vier Jahre später flog die Heinkel 178 strahlgetrieben auf dem ersten Testflug 600 km/h - damit war absehbar, daß die vom Propeller gesetzte Höchstgeschwindigkeit überwunden werden konnte. Der Dieselmotor von 1897 erreichte (grob) den dreifachen Wert üblicher Dampfmaschinen. Von dieser Durchschlagskraft einer Innovation war der Kreiskolbenmotor Lichtjahre entfernt. Der Wankelmotor hat eine ausgesprochen üble Brennraumform und weitere systembedingte Nachteile, die nicht aufgehoben werden konnten, daher das passende, von Ford kommende Zitat: “Der Wankelmotor ist die Antwort auf eine Frage, die niemand gestellt hat.”  NSU stemmte mit sehr begrenzten Mitteln eine enorm große Aufgabe - aber man setzte auf das falsche Pferd. Alles, was heute noch an Wankel-Spider, Ro 80 und frühen Mazda RX-7 existiert, muß erhalten bleiben, sie haben schließlich ihren Platz in der Automobilgeschichte gefunden. Den Ro 80 nur mit Wankel zu verbinden wäre blind, er hat dank Claus Luthe die Moderne im Automobildesign von Serien-PKW eingeleitet, was bis heute ungenügend gewürdigt wird; Luthe setzte seine Arbeit erfolgreich bei BMW fort. Was wäre aus einem Ro 80 geworden mit Heckantrieb, Fünfganggetriebe und (bei Ford oder Lancia zugekauftem) V6 inkl. Einspritzung? NSU hätte viele Jahre schwarze statt rote Zahlen geschrieben. Nicht wenige Mitarbeiter von Mercedes-Benz zollten NSU wegen des Ro 80 - abseits des KKM - großen Respekt. Der erste RX-7 von Mazda ist ein kleines, feines Wägelchen, bei dem es eigentlich egal ist, wovon er angetrieben wird. Man hätte den KKM 871 serienmäßig bauen und die Käufer entscheiden lassen sollen, im späten Ro 80, danach im Audi 100 und parallel im Citroen CX, obwohl Wankelmotoren technisch bei den wichtigsten Eigenschaften dem HKM unterlegen sind; viele Käufer wollen einfach “was anderes” - sofern ein gewisser Rahmen nicht überschritten wird. Doch dies tat u.a. der Citroen GS Birotor, er verfügte mit seinem Ro-80-ähnlichem Motor über 40 PS Mehrleistung gegenüber dem kleineren Modell, fuhr aber kaum schneller und hatte in manchen Geschwindigkeitsbereichen den Verbrauch eines 450 SEL 6.9 ... Mazda versuchte sich mit dem RX-8 weiterhin am Markt, der motormäßig gegenüber dem KKM 871 nochmal deutlich hätte fortentwickelt sein sollen - er verkaufte sich zu Beginn mäßig und dann mit stark abfallender Zahl. Mazda baute gar - in Europa nicht zur Kenntnis genommen - vor dem RX-8 ein Serienauto mit Dreischeibenwankel, der  gegen Ende hin wieder einmal zum Ladenhüter avancierte. Als Mazda dann den Wankelmotor begrub (Kenichi Yamamoto 1982: “Wir werden niemals den Kreiskolbenmotor aufgeben”), gab es eine Welle des Bedauerns in allen Foren von Automobilenthusiasten, am lautesten von denen, die sich solch Autos höchstens zum Viertel des Listenpreises gebraucht kaufen - Hersteller leben aber von Neuwagen. Einst las ich Bücher von Dieter Korp, wie (sinngemäß) furchtbar die Hubkolbenmotoren doch seien, kopflastige Autos, dieser ganze überflüssige Ventiltrieb, und besonders schlimm die Diesel! Für mich sind die Korp-Bücher Grundlage für die bis heute anzutreffende “Wankelpropaganda” - wer Kreiskolbenautos toll findet, soll sie fahren, wer aber u.a. Geschichten kolportiert wie etwa, der Wankel wäre von einer Hubkolbenlobby, die sich bedroht sah, verhindert worden, hat “den Schuß nicht gehört”. Wankel hat die Entwicklung des HKM deutlich behindert, nachweislich mindestens im Hause Mercedes-Benz. Im Januar 2022 sehe ich einen 3Sat-Technik-Bericht, dem ich entnehme, daß der Hubkolbenmotor als Turbodiesel große Verbrauchsvorteile gegenüber der Strahlturbine hat, trotz deren jahrzehntelanger Entwicklung, und wieder bei mittelgroßen Flugzeugen, für etwas geringere Geschwindigkeiten und mit Propeller, zum Einsatz kommen wird; der Hubkolbenmotor jagt in der Fliegerei der Strahlturbine Marktanteile ab aufgrund seiner effizienten Verbrennung - wie isses nur möglich?? Felix Wankel hätte beim besten Motorenkonzept James Bond um Rat fragen sollen: “Geschüttelt, nicht gerührt.” But he didn’t learn thermodynamics ...

 

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*1 Im Zuge des ständig steigenden Informationsangebotes im Internet verlieren natürlich die Darstellungen in traditionellen Magazinen immer mehr an Bedeutung. Doch was ist mit dem tatsächlichen Informationswert der verfaßten Beiträge? Bekanntlich werden Artikel in Online-Lexika von Personen geschrieben, die auch gewisse Ziele verfolgen, das ist beim Thema Wankel nicht anders. Wie einseitig dies werden kann, zeigt ein Kommentar auf der Diskussionsseite im englischspachigen Wikipedia über Kreiskolbenmotoren: “Well, having an advantages section without a disadvantages section seems very bizarre, especially as the article then goes on to describe how wankels aren't used for many road cars, and how this number has been decreasing to the point where only one is available, and that's a sports car anyway.”

 

*2 Dieter Korp hat im Laufe seiner journalistischen Tätigkeit viele Artikel, und mindestens zwei Bücher über Wankelmotoren bzw. NSU verfaßt, aber auch über die in den 1970er Jahren einsetzende Dieselentwicklung publiziert. Welchen Standpunkt er dabei einimmt, kann man recht gut aus zwei Artikeln herauslesen, die beim Spiegel veröffentlicht wurden: Diesel (1978) und Wankel (1983). Beim Wankel werden die Vorteile besonders hervorgehoben, die Nachteile dagegen höchstens angedeutet, meist erst gar nicht genannt. Beim Diesel gewichtet er genau umgekehrt; er sieht wenige Vorteile, aber eine große Zahl von Nachteilen. Ihm ist völlig entgangen, daß Mercedes-Benz schon um 1980 einen Dieselanteil in der PKW-Produktion von über 40% erreichte. Der übrige Markt lag zunächst weit darunter, verzeichnete aber eine stetige Steigerung und pendelte ab 2005 (Neuzulassungen Deutschland) um eben genau diesen Wert, den die Stuttgarter 25 Jahre zuvor erreichten. Dieses Potential im Markt fand nicht einmal annähernd Niederschlag in den Korpschen Abschätzungen. Nach Auffassung des Schreibers der Sterntwiete war Korp eine Art Wankelpropagandist, der Wankeltechnik mit großem Elan schönschrieb und Hubkolbenmotoren, insbesondere Diesel, mit aller Kraft schlechtredete. Korp wollte im Ro 80-Buch dem Leser gar weismachen, die hohe Abgastemperatur ließe sich auf das geringere Bauvolumen des KKM zurückführen und nicht auf die Tatsache, daß beim Wankel große Teile des Kraftstoffes nicht in der Brennkammer, sondern erst und ungenutzt im Auspuff verbrennt.

 

*3 Im deutschsprachigen Wikipedia ist einem Artikel über Wankelmotoren die Information zu entnehmen, daß der EA / KKM 871 einen Wirkungsgrad bei Benzin als Kraftstoff von ca. 33% besitzt, bei Wasserstoff gar fast 40%. Bei genauerem Hinsehen stellt sich heraus, daß es sich sich um den indizierten Wirkungsgrad handelt. Wer den ziterten Originalbericht sichtet, stellt fest, daß dort auch der weitaus wichtigere effektive Wirkungsgrad genannt ist. Und hier erreicht der KKM 871 bei Betrieb mit Benzin 28%, bei Wasserstoff 29%; diese Daten werden aber nicht weiterkommuniziert, sieht halt nicht sonderlich überzeugend aus.

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