Der Kreiskolbenmotor gehört zur Gruppe der Rotationskolbenmotoren, die nach ihrem Erfinder Felix Wankel benannt wurden. Es gibt noch ein weiteres Prinzip und zwar den Drehkolbenmotor, der sich aber in der Praxis nicht durchgesetzt hat. Bei den Kreiskolbenmotoren wurde nur das Prinzip des Wankelmotors in die Praxis umgesetzt, wenngleich es noch deutlich mehr Patente für andere Motorentypen gibt.

Der Kreiskolbenmotor ist deutlich anders aufgebaut als ein Hubkolbenmotor. Im Inneren befindet sich ein bogig-dreieckiger Rotationskolben, der sich um seine eigene Achse dreht. Dieser übernimmt gleichzeitig sowohl die Funktion der Kraftabgabe als auch die Steuerung des Gaswechsels. Es gibt keine Kurbelwelle, dafür aber eine Exzenterwelle, die über eine sehr geringe Unwucht verfügt und durch Gewichte exakt gewuchtet werden kann. Daher laufen Kreiskolbenmotoren deutlich ruhiger als „konventionelle“ Hubkolbenmotoren.

Funktionsweise des Kreiskolbenmotors

Der Kreiskolbenmotor arbeitet ebenfalls nach dem Viertaktprinzip, allerdings in anderer Form. Das Zylinderinnere besteht aus einem dreieckigen Kolben mit abgerundeten Seiten, Ein- und Auslassventil befinden sich direkt nebeneinander. Der Kolben läuft in einem ovalen Hohlraum. Die vier Takte laufen während einer vollen Umdrehung des Kolbens ab.
Im ersten Takt strömt Gasgemisch durch das Einlassventil. Dieses Wird im zweiten Takt weiter transportiert und durch ein abnehmendes Volumen des freien Raumes immer weiter verdichtet.
Im dritten Takt wird es dann durch eine oder zwei Zündkerzen entzündet und im vierten Takt wird das Abgas durch das Auslassventil ausgeströmt.
Die freiwerdende Energie wird beim Kreiskolbenmotor direkt in eine Drehbewegung der Exzenterwelle umgesetzt.

Ein- und Auslässe des Kreiskolbenmotors

Die Ein- und Auslässe können durch zwei Varianten realisiert werden, entweder per Umfangs- oder per Seiten- Einlass und Auslass.

Umpfangseinlass

Beim Umfangseinlass kann ein großer Querschnitt erreicht werden, dadurch wird eine höhere Leistung erreicht. Dieses Verfahren wird hauptsächlich im Motorsport eingesetzt. Allerdings kann es dabei zu Schieberuckeln kommen, bei Rennwagen kein Problem, bei den meisten normalen PKW aus Komfortgründen mehr oder weniger undenkbar.

Seitenein und Auslass

Beim Seitenein- und Auslass tritt dieses Problem nicht auf, allerdings ist der Umfang der Öffnungen deutlich geringer und somit kann nur eine etwas schlechtere Leistung erreicht werden.

Schmierung und Kühlung des Wankelmotors

Die Motorenlager werden genau wie beim Viertakthubkolbenmotor per Druckumlaufschmierung geschmiert, es besteht allerdings auch die Möglichkeit, eine Gemischschmierung zu verwenden.
Einen großen Stellenwert nimmt die Kühlung des Gehäuses ein, da die Arbeitstakte immer an der gleichen Stelle geschehen kommt es zu Hotspots, also Stellen am Gehäuse, die deutlich wärmer sind. Die Kühlung soll dabei für eine gleichmäßige Verteilung der Temperatur sorgen, damit sich das Gemisch nicht selbst entzündet, außerdem sinkt so die Materialbelastung. Um die einzelnen Elemente entsprechend zu kühlen wird eine Wasser, Frischluft oder Gasgemischkühlung verwendet.

Anwendung des Kreiskolbenmotors

Der Kreiskolbenmotor, auch bekannt als Wankelmotor, findet in verschiedenen Anwendungsbereichen Verwendung. Hier sind einige Beispiele für die Anwendungen des Kreiskolbenmotors:

Sportwagen und Motorräder

Der Kreiskolbenmotor hat sich einen Ruf als leistungsstarker Motor in der Automobil- und Motorradbranche erworben. Aufgrund seiner kompakten Bauweise, hohen Drehzahlmöglichkeiten und geringen Vibrationen eignet sich der Wankelmotor ideal für sportliche Fahrzeuge. Beispiele dafür sind der Mazda RX-7 und der Mazda RX-8, die mit Kreiskolbenmotoren ausgestattet waren und für ihre hohe Leistung und Laufruhe bekannt waren.

Luft- und Raumfahrt

Der Kreiskolbenmotor wurde auch in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. Aufgrund seines geringen Gewichts und der hohen Leistungsdichte ist er besonders für Flugzeuge und Hubschrauber attraktiv. Der Wankelmotor wurde beispielsweise in einigen Modellen von Flugzeugen wie dem Hiller X-18, dem Flettner Fl 282 und dem RotorWay Exec Helikopter verwendet. Die Fähigkeit des Kreiskolbenmotors, eine konstante Leistung bei hohen Drehzahlen zu liefern, ist in der Luftfahrt von Vorteil.

Generatoren

Der Wankelmotor findet auch Anwendung in Generatoren, insbesondere in tragbaren oder kleinen Stromerzeugern. Aufgrund seiner kompakten Größe, der hohen Leistungsgewichtsverhältnis und der Zuverlässigkeit ist der Kreiskolbenmotor in Situationen, in denen eine mobile Stromversorgung erforderlich ist, eine praktische Lösung. Generatoren mit Wankelmotoren werden beispielsweise in Campingausrüstung, auf Booten oder in Notstromaggregaten eingesetzt.

Es ist wichtig anzumerken, dass der Kreiskolbenmotor trotz seiner Vorteile auch einige Herausforderungen mit sich bringt. Dazu gehören die Abdichtung des rotierenden Rotors und der Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Hubkolbenmotoren. Dennoch werden weiterhin Fortschritte in der Forschung und Entwicklung gemacht, um diese Probleme anzugehen und die Leistung und Effizienz des Kreiskolbenmotors zu verbessern.