Eigenschaften der Wankelmotoren


Wie bereits beschrieben, sollte man den C111 nicht ausschließlich 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 um einen Drehkolbenmotor, bei welchem sich sowohl das Gehäuse als auch der dreieckförmige Kolben zwar in die gleiche Richtung, aber auf unterschiedlichen Drehachsen und 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.
 

Blick auf Mazda-Equipment: Trochoide und Kreiskolben eines defekten Motors.

Der Kolben dreht sich mit einem Drittel der Exzenterwellendrehzahl, letztere wird dem Fahrer vom Drehzahlmesser angezeigt. Der Einscheiben-KKM besitzt je Exzenterwellenumdrehung einen Arbeitstakt und ist bezüglich Leistungsabgabe mit einem Einzylinder-Zweitakt-Hubkolbenmotor zu vergleichen (bei gleichem effektiven Mitteldruck und Kammervolumen = Hubvolumen), arbeitet aber im Viertaktverfahren. Zum Leistungsvergleich sollte deshalb ein Zweizylinder-Viertakt-Hubkolbenmotor herangezogen werden, wobei dann das Kammervolumen des Wankels dem Hubvolumen eines Zylinders des Zweizylinder-Viertakters entspricht. So beschrieb sinngemäß Georg Jungbluth (Abteilungsleiter NSU-Wankelmotoren-Konstruktion) die Herleitung der Leistungsgleichung, und das ist der Grund, warum beim KKM meist der Hinweis auf einen Hubkolbenmotor (HKM) mit doppeltem KKM-Kammervolumen erfolgt: Die drei Kammern zu je 600 ccm eines C111-I ergeben insgesamt 1800 ccm und entsprechen dann eben einem Viertakt-HKM mit 3.6 Litern Hubraum.
 

Prinzipieller Aufbau eines Kreiskolbenmotors mit Umfangsein- und -auslaß. Links die Verteilerkappe mit Anschlüssen für zwei Zündkerzen.

Die Ermittlung eines Vergleichswertes für Hubkolben- und Rotationskolbenmotoren, was Hubraum und Kammervolumen betrifft, war in den ganz frühen 1960ern zunächst noch nicht so eindeutig geklärt. Vermutlich ausgelöst durch eine Veröffentlichung, wo in der Betrachtung der Drehmomentabgabe der erste NSU-Einscheibenmotor mit einem Dreizylinder-Hubkolbenmotor verglichen wurde, schrieb Felix Wankel 1964 als Antwort darauf selbst einen Aufsatz zum Thema. Zu beachten ist, daß es theoretisch viele mögliche Bauarten von Rotationskolbenmaschinen geben kann. Er unterschied hier Dreh- von Kreiskolbenmotoren sowie Motoren mit Innenläufern (wie eben beim “Wankelmotor”) als auch mit Außenläufern und zeigte die Unterschiede auf. Ergebnis war, daß der Kreiskolbenmotor in allseits bekannter Bauart wie oben beschrieben (G. Jungbluth) zu betrachten ist.

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, die Wannenform oder die Keilform. Der Kreiskolbenmotor dagegen besitzt einen 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 nur wenigen Teilen, die Kompaktheit und die prinzipbedingte Laufruhe ohne oszillierende Teile ließen viele Ingenieure in aller Welt für einige Zeit 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 (siehe unten) und Dr. 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 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.”
 

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.

Wer genauer hinsieht, wird im Buch ‘Wankel-Mut in der Autoindustrie’ einige 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.”

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 anscheinend kein 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 habe zu wenig Mut gehabt. Dann Dr. Kurt Obländer, späterer DB-Motorenchef und anerkannter Abgasspezialist, hat sich einstmals auch 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. In diesem Zusammenhang könnte man 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? Zumindest BMW nichts, sie waren keine Lizenznehmer.

Das Buch 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. Der Wankelmotor wird dabei als bedeutende Innovation, als eine Bedrohung des HKM bewertet (im Band Kapitel 2). Doch wie ist es dann zu erklären, daß parallel zum KKM fast die gleiche Zahl von Unternehmen, aus eigener Motivation, ohne besondere Notwendigkeit, sich an Gasturbinen versuchte? Rover fuhr sogar Le-Mans-Rennen mit, 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  (ggü. HKM 5x Vorteile, 5x ähnliche Eigenschaften, 2x Nachteile)
  • Dampfmotor   (ggü. HKM 4x Vorteile, 4x ähnliche Eigenschaften, 4x Nachteile)
  • Wankelmotor (ggü. HKM 5x Vorteile, 2x ähnliche Eigenschaften, 5x Nachteile)
  • Gasturbine     (ggü. 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 in den frühen 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 nicht unberücksichtigt bleiben. Eine Bosch-Studie von 1970 zeigt, daß dieser kaum konkurrenzfähig war. Für PKW legte man die notwendige Motorleistung auf ca. 30 KW 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 - wie eben auch die Existenz des Gasturbinen-Ro80 beweist.

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 etwas 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, etwa von Prof. Wolf Dieter Bensinger (Daimler-Benz) oder Prof. Georg Jungbluth (NSU), kristallisieren sich die nachfolgenden Aspekte als bestimmende Merkmale heraus.

 

Vorteile des Wankelmotors
  • Geringe Baugröße bei zum Hubkolbenmotor vergleichbarer Leistung (ca. 50% kleiner, ohne Nebenaggregate)
  • Geringeres Gewicht bei vergleichbarer Leistung (ca. 30-50%)
  • Besseres Verhältnis von Leistung pro kg Motorgewicht
  • Geringe Anzahl von Bauteilen (kein klassischer Ventiltrieb, keine Pleuel)
  • Sehr guter Massenausgleich ab zwei Scheiben, nur rotierende, keine oszillierenden Bauteile (bei Hubkolbenmotoren Kolben, Pleuel)
  • Exzenterwellen sehr dreh- und biegefest gestaltbar, bei Zweischeibenausführung auch mit nur zwei Lagern sehr gutes Betriebsverhalten
  • Bei Umfangsein- und -auslaß sehr gute Füllung. Bei optimaler Abstimmung Liefergrad über 1.0, Mercedes C111 beispielhaft 1.1 = 110%. Für Gebrauchsmotoren ("Alltagsautos") dann aber nachteilig große Steuerzeitenüberschneidung mit schlechterem Leerlauf- und Teillastverhalten.
  • Drehmomentabgabe gleichförmiger als HKM, da über größeren Drehwinkel und aufgrund sanfterer Verbrennung.
  • Abgase enthalten wenig Stickoxide.
  • 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.

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).

Nachteile des Wankelmotors
  • Ungünstige, thermodynamisch nachteilige Brennraumform, damit weniger effizient mit entsprechend höherem spezifischen Verbrauch (Gramm Kraftstoff pro PS und Betriebsstunde). Ursachen:
    • Dauer der Verbrennung zeitlich länger in die Expansionsphase hinein.
    • Verbrennungstemperatur niedriger, auch wegen gegenüber HKM größeren Wärmeverlusten, besonders bei niedrigen Drehzahlen
    • Flamme erlischt in von der Zündkerze weit entfernten Brennraumbereichen (für Ausbreitung 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 entgegengesetzter Richtung 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.
  • Brennraum-Abdichtung mit Dichtleisten und -streifen schlechter als beim HKM - Merkmale:
    • Dichtleisten müssen ca. 50% höhere Gleitgeschwindigkeiten verkraften als Kolbenringe
    • Dichtstreifen der Kolbenseiten zweifach, Dichtleistenausführung der Kolbenkante nur einfach möglich (HKM besitzen meist 3 Kolbenringe)
    • Blow-By-Verluste (Leckgasmenge) merklich größer. 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 gewählter Bauform des Wankelmotors ab 30% und mehr
    • Mechanische Verluste durch Reibung Kolben/Brennraumwand bei hoher Last größer als beim Hubkolbenmotor, z.B. beim KKM 871 20-40% schlechter.
  • Bei Wechsel von Umfangs- auf Seitenein- und -auslaß reduzierte Füllung
    • Liefergrad z.B. bei Seiteneinlaß mit Umfangsauslaß zwischen 0.8 und 0.9, bedingt durch zusätzliche Umlenkung des Gemischstromes. 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.
  • Verdieselung bereitet größte Schwierigkeiten
    • Bei für Diesel erforderlicher, höherer Verdichtung des Wankelmotors noch ungünstigere Brennraumform und Verbrennungsablauf.
    • Beim Diesel mit höheren Arbeitsdrücken weiter steigende Anforderungen an Abdichtung (Leckgas) sowie ebenfalls wachsende Reibungsverluste, die bei KKMn 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.


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.”
 

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. [..] “ Die Bewertung durch Obländer erfolgte auf Basis der C111-Motoren, die bereits 1969 über eine Benzin-Direkteinspritzung verfügten, die noch nicht einmal 2010 in Mazda-Wankelfahrzeugen eingesetzt wird.

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.”

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, nicht indizierte, wie im Wikipedia-Wankelmotor-Artikel. Die Stagnation
des effektiven Wirkungsgrades von KKM 400 auf KKM 871 ist durch den Übergang von Umfangseinlaß auf
Seiteneinlaß erklärbar, wobei die Füllung 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)

Die Dieselära bei Audi begann schon früher, und zwar parallel zum Ausklang des Wankel: 1978 mit einem Fünfzylinder-70PS-Saugdiesel, der 1980 einen Turbo erhielt. Gleichzeitig gab es von VW Sechszylinder-Dieselmotoren für Transporter, den Volvo für die 240 nutzte.

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 Ro80-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

 

 

 

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 Ro80-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). Ro80- und C111-Motoren haben als Gemeinsamkeit aber Umfangsein- und -auslaß.

Blick in den Motorraum des Ro80.

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, die nächstbeste Platzierung 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 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 15.000 oder 20.000 U/min? Audi-NSU schrieb zu den Verhältnissen bei Kreiskolbenmotoren Anfang der 1980er: “Eine Drehzahlerhöhung bewirkt eine überproportionale Steigerung der Reibung.” 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

 

 

 

 

 

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.

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.

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 Einlaß- und Auslaßsteuerungen 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.

Ein Mazda RX-8 als Gebrauchwagen. Der ärgste Konkurrent aus Fernost ist der Nissan 350Z.

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 annähernd 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 100 PS fortbewegen können. Will man mehr Leistung, müßte ein Wankelmotor-Hersteller wohl auf drei Scheiben übergehen, was sprunghaft ziemlich teuer würde.

 

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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.”

Die Gruppe der Schreiber fokussierte lange Zeit nur auf Vorteile. Konkretes Beispiel am Rande: Gern wird angeführt, daß die Wärmeverluste pro KW Motorleistung beim Wankel kleiner sind als beim Hubkolbenmotor (dies ist beim HKM-Turbo übrigens ebenso der Fall). Verschwiegen wird, daß dafür die Verluste auspuffseitig weitaus größer sind. Das Abgas eines Wankelmotors ist ca. 100 Grad und mehr heißer als das eines Hubkolbenmotors.

 

*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.

 

*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 Werte werden aber nicht genannt, weil der KKM 871 damit nicht sonderlich glänzen kann - und: Die anderen Zahlen sehen größer aus ...

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