Welche Vorteile hat der Wankelmotor in Bezug auf die Motorenleistung der Suzuki?

Der Wankelmotor ist ein Rotationskolbenmotor (RKM), der nach seinem Erfinder Felix Wankel benannt ist. Es existieren prinzipiell zwei kinematische Versionen: Drehkolbenmotor (DKM) und Kreiskolbenmotor (KKM), wovon aber nur der Kreiskolbenmotor von wirtschaftlicher Bedeutung ist. Bei einem Wankelmotor wird die Verbrennungsenergie, ohne den Umweg einer Hubbewegung (wie es bei Hubkolbenmotoren (HKM) der Fall ist), direkt in eine Drehbewegung umgesetzt.

Beim KKM 57P übernimmt der Läufer des Motors (bogig-dreieckiger Rotationskolben) dabei gleichzeitig die Funktion der Kraftabgabe und der Steuerung der Gaswechselvorgänge. Der Kreiskolben-Wankelmotor hat eine Exzenterwelle und damit eine – wenn auch geringe – Unwucht, die durch Ausgleichsgewichte vollkommen ausgeglichen werden kann. Der Drehkolben-Wankelmotor DKM 54 hat keine Exzenterwelle. Hier drehen sich beide Teile – der Läufer und die oval-bogige Hüllfigur (Trochoïde) – unwuchtfrei um ihre eigenen Schwerpunkte, die nicht zusammenfallen, also nicht konzentrisch, sondern exzentrisch zueinander liegen.

Als Vorteile des Wankelmotors sind zu nennen:

1. Der Wankelmotor hat nur wenige bewegliche Teile, meist zwei Läufer und eine Exzenterwelle, die durch ihre kompakte Bauweise einen vergleichsweise geringen Platzbedarf haben.
2. Die Gassteuerung kommt ohne Ventile und die zugehörigen Elemente wie Nockenwelle, Stößel, Ventilspielausgleich und Kipphebel aus, womit der Motor ein größeres Leistungs-Gewichtsverhältnis als ein Viertakt-HKM vergleichbarer Leistung besitzt.
3. Der Wankelmotor ist vollkommen auswuchtbar, da sich alle beweglichen Teile nur um ihren Schwerpunkt drehen (Exzenterwelle) bzw. der Schwerpunkt auf einer Kreisbahn rotiert (Läufer). Die Folge ist ein weicher und vibrationsarmer Lauf auch bei nur einer Scheibe.
4. Durch die um 50 % längere Taktdauer besitzt der Motor ein gleichförmigeres Drehmoment als ein Viertakt-Hubkolbenmotor.
5. Da der Ein- und Auslassbereich vom Brennraum räumlich getrennt ist, eignet sich der Wankelmotor sehr gut für den Betrieb mit Wasserstoff.
6. Besser für den Schichtladebetrieb als Hubkolbenmotoren geeignet, da sich das Gemisch nicht homogenisiert. Er kann deshalb auch mit idealen Zündzeitpunkten betrieben werden, was den Wandwärmeverlust gegenüber Hubkolben-Schichtlademotoren reduziert. Hubkolben-Schichtlademotoren müssen wegen der drohenden Gemischhomogenisierung mit zu frühen und deshalb mit nicht-idealen Zündzeitpunkten betrieben werden.

Die Nachteile sind dagegen:

1. Der Wankelmotor hat ein ungünstiges Verhältnis zwischen Oberfläche und Brennraumvolumen, was zu größeren Wärmeverlusten führen kann. (Dieser Vergleich gilt aber nur für einen hypothetischen Viertakthubkolbenmotor, der mit dem gleichen Hubraum im Vergleich zum Kammervolumen die gleiche Leistungsdichte erzielen würde. Wegen des Leerhubs ist dies aber technisch nicht möglich, und der Viertakthubkolbenmotor benötigt deshalb den doppelten Hubraum, um das gleiche Verdrängungsvolumen wie ein Wankelmotor zu erreichen. Dadurch erhöht sich die effektive Brennraumoberfläche beim Viertakthubkolbenmotor um den Faktor zwei. Deshalb ist der Wärmeverlust über das Kühlwasser pro kW geringer als bei einem Viertakthubkolbenmotor.)

Es gibt jedoch noch andere Einflüsse auf den Wärmeverlust, die neben dem Oberflächen/Volumen-Verhältnis wirksam sind:

1. 1. Die Baustoffe, aus den die Laufflächen bestehen, hier insbesondere deren Wärmeleitzahl (z. B. wirkt der Ölfilm beim Wankelmotor oder der eingelegte Stahlmantel beim SIP-Verfahren von Mazda thermisch isolierend).
   2. Die Wandtemperaturen.
   3. Die Form des Kompressionsraums, die Verwirbelung des Gemisches und der Zündzeitpunkt. Auch nimmt das Verhältnis Oberfläche zu Volumen mit steigender Verdichtung zu, deshalb haben Dieselmotoren auch ein deutlich schlechteres Oberflächen-Volumen-Verhältnis als z. B. Benzinmotoren.)
2. Durch die sich einstellende Quetschströmung im Bereich der Einschnürung wird die Verbrennung unterhalb der Kerze zwar beschleunigt und so ein guter Ausbrand der Kammer erreicht, aber der Gemischanteil oberhalb der Kerze wird nur schwer bis gar nicht entzündet. (Dies hat aber nur Auswirkung bei Motoren mit Umfangsauslass und homogener Gemischbildung; hier wird der unverbrannte fette Restgaskern über den Umfangsauslass ausgestossen. Bei Schichtladung befindet sich in dem betroffenen Bereich nur Luft, und beim Seitenauslass verbleibt der fette Altgaskern in der Kammer.)
3. Die Dichtflächen des Wankelmotors sind erheblich länger als bei einem HKM und führen zu höheren Druckverlusten.
4. Aus diesen Gründen verbraucht der Wankelmotor bis zu 16 % mehr Kraftstoff als ein Viertakthubkolbenmotor.