Wankelmotor
Der revolutionäre Wankelmotor ist ein spezieller Verbrennungsmotor mit einer einzigartigen Funktionsweise. Im Unterschied zu herkömmlichen Motoren hat er Vorteile wie einen ventilfreien Betrieb und Laufruhe, jedoch gibt es Herausforderungen wie Dichtungsprobleme. Seid ihr neugierig? Findet heraus, warum der Wankelmotor heutzutage kaum Verwendung findet!
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Grundlagen zum Thema Wankelmotor
Was ist ein Wankelmotor?
Der Wankelmotor ist ein Verbrennungsmotor, wie auch der Diesel- oder der Ottomotor. Er bietet als Rotationskolbenmotor eine Alternative zu den herkömmlichen Hubkolbenmotoren (wie z. B. dem Diesel- oder dem Ottomotor). In Hubkolbenmotoren führen die Kolben während der verschiedenen Takte des Motors eine Hubbewegung (Auf- und Abwärtsbewegung) durch. Felix Wankel, der Erfinder des Wankelmotors, kam jedoch auf die Idee, dass sich die Kolben auch mit einer Kreisbewegung im Motor bewegen könnten, was verschiedene Vor-, aber auch Nachteile mit sich bringt.
Funktionsweise des Wankelmotors
Doch wie funktioniert nun ein Wankelmotor? Wie du in der Illustration sehen kannst, ist ein Wankelmotor sehr einfach aufgebaut. Er besteht im Grunde nur aus den Zündkerzen, dem speziell geformten Kolben (Reuleaux-Dreieck) sowie dem speziell geformten Gehäuse zusammen mit der Exzenterwelle.
Die Kombination aus Gehäuse und Exzenterwelle führt dazu, dass sich der Kolben nicht einfach nur dreht, sondern eine Bewegung durchführt, die zum Ansaugen und Verdichten des frischen Kraftstoff-Luftgemischs genutzt werden kann. Zudem ermöglicht der spezielle Aufbau die Nutzung der durch die Ausdehnung des Gases freigesetzten Energie. Hierfür durchläuft jede Kammer vier Phasen oder auch Takte.
Im ersten Takt wird das Volumen der Kammer vergrößert, wodurch über den Einlass das Kraftstoff-Gasgemisch in die Kammer gesaugt wird. Im zweiten Takt trennt sich die Kammer vom Einlass und das Kammervolumen verkleinert sich. Da das Kraftstoff-Gasgemisch die Kammer nicht mehr verlassen kann, wird das Gas in diesem Schritt zusammengedrückt (komprimiert). Im dritten Schritt folgt die Entzündung des Gases durch die Zündkerze. Durch den Verbrennungsprozess erhöht sich der Druck in der Kammer, was den Motor dazu antreibt, sich weiterzubewegen. Im vierten Takt erreicht die Kammer den Auslass und verkleinert ihr Volumen erneut. Das verbrannte Gas wird aus dem Motor gedrückt.
Vorteile und Nachteile des Wankelmotors
Durch die Kreisbewegung des Kolbens und die Tatsache, dass der Kolben das Gehäuse in drei Kammern unterteilt, kommt der Wankelmotor ohne Ventilklappen aus, die die Gaszu- und -abfuhr steuern müssen. Des Weiteren besteht auch der Kolben nur aus einem und nicht wie beim Hubkolbenmotor aus vielen Teilen, was das Gewicht des Motors reduziert. Außerdem ist der Motor robuster, da es schlichtweg weniger Teile gibt, die kaputtgehen können. Ein weiterer Vorteil des Wankelmotors ist die Laufruhe des Motors aufgrund der gleichmäßigen Bewegung des Kolbens. Bei Hubkolbenmotoren können sich die ruckartigen Auf- und Abwärtsbewegungen der Kolben auf die Antriebswelle übertragen und müssen durch weitere Bauteile ausgeglichen werden. Dieser Punkt ist vor allem für die Luftfahrt von großer Bedeutung, da man besonders dort Unruhen oder Vibrationen ausgehend vom Motor vermeiden will.
Ein großer Nachteil des Wankelmotors ist hingegen, dass die langfristige Abdichtung der verschiedenen Kammern durch den Kolben sehr viel schwieriger ist als bei Hubkolbenmotoren, weshalb der Wankelmotor zurzeit wenig genutzt wird. Weiterhin führt auch die lang gezogene Kammer bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs zu einer langsameren Verdichtung und unter Umständen sogar dazu, dass das Gemisch nicht vollständig entzündet wird. Das senkt zum einen den Wirkungsgrad des Wankelmotors und führt zum anderen zum Ausstoß von ungewolltem Kohlenwasserstoff im Abgas.
Zusammenfassung – Wankelmotor
Du hast an einem Modell gesehen, wie ein Wankelmotor funktioniert, und kennst nun dessen Vorteile, aber auch dessen Probleme. Somit weißt du auch, warum es den Wankelmotor zurzeit fast nicht (mehr) gibt.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| - Es werden keine Ventile benötigt. - Es sind weniger bewegliche Teile nötig. - Der Motor ist bei gleicher Leistung leichter als ein Hubkolbenmotor. - Der Motor hat eine höhere Laufruhe. |
- Die Abdichtung der Kammern ist schwierig. - Das Gasgemisch wird langsamer verdichtet. - Das Gasgemisch wird teilweise nur unvollständig verbrannt. - Der Motor hat einen geringeren Wirkungsgrad. |
Mit all diesen Informationen sollte ein Referat zum Thema Wankelmotor kein Problem mehr sein!
Transkript Wankelmotor
Für ein Fahrzeug ist der Motor unersetzlich. Und im Motor ist der Kolben ein wichtiges Element. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie er im Motor bewegt wird. Bei Otto- motoren und Dieselmotoren hebt und senkt sich der Kolben. Daher werden diese Motoren Hubkolbenmotoren genannt. Einen neuen Weg beschritt Felix Wankel. Er konstruierte 1932 den nach ihm benannten Wankelmotor. Hier dreht sich der Kolben im Motor. Man nennt ihn daher auch Drehkolbenmotor. Er hat den Vorteil, dass keine Ventile notwendig sind. Der Querschnitt des Kolbens besitzt eine besondere Form. Sie ähnelt einem Dreieck, das als Reuleaux- Dreieck bezeichnet wird. Der Kolben teilt den Brennraum in drei separate Bereiche. Bei einer Umdrehung des Kolbens vergrößert sich zunächst der Raum am Brennstoffeinlass. Das Brennstoffluftgemisch wird durch den Unterdruck angesaugt. Hat sich der Kolben soweit gedreht, dass das Gemisch vom Einlass getrennt ist, verringert sich das Raumvolumen wieder. Dadurch wird das Gemisch verdichtet, bevor es schließlich von der Zündkerze gezündet wird. Die Temperatur steigt und der Druck nimmt zu. Das Gas dehnt sich aus und dreht den Kolben weiter. Schließlich dreht sich der Kolben soweit, dass der Auslass geöffnet wird und die Abgase entweichen können. An allen drei Kolbenflanken wird während einer Umdrehung der Viertaktprozess durchlaufen.
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