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Rotationsmotor: Warum ist der Wankel-Rotationsmotor der beste für Wasserstoffkraftstoff?

Wankelmotor
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Der Wankel-Rotationsmotor ist vermutlich keine Einführung, aber kurz gesagt handelt es sich um eine Art Verbrennungsmotor mit einem Rotationskolben, der Druck in Drehbewegung umwandelt. Der Viertakt-Zyklus findet zwischen der ovalen Innenschale und dem rotierenden Kolben, der dreieckig ist, statt.

Die Konstruktion dieses Motors hat seine Vorteile: Die Maschine ist kompakt, einfacher zu bauen (weniger bewegliche Teile) und kann für ihr Gewicht eine große Leistung entwickeln. Dennoch widmet sich im Gegensatz zu Mazda kein anderer Automobilhersteller der Motorenentwicklung.

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Denn trotz der genannten Vorteile hat der Motor seine Nachteile, die bei Pkw durchaus ins Gewicht fallen. Diese Nachteile könnten jedoch im Falle des Wasserstoffkraftstoffs beseitigt werden.

Nachteile eines Wankelmotors

Der Wankel-Wankelmotor wird aufgrund seiner Hauptnachteile derzeit nicht in der Massenproduktion eingesetzt, und obwohl viele diesen Motor schon lange begraben haben, will Mazda ihn nicht aufgeben.

Zu den Nachteilen zählen jedoch die im Vergleich zu einem klassischen Kolbenmotor ineffiziente Kraftstoffverbrennung und die Verbrennung von Motoröl, die zu hohen Emissionen führt.

RX-8 wird sowohl mit Benzin als auch mit Wasserstoff betrieben

Mazda RX8

Obwohl Mazda derzeit keine Autos herstellt, die mit einem Wankelmotor ausgestattet sind, könnte Wasserstoffkraftstoff das ändern. Mazda begann in den 90er Jahren mit der Kombination eines Wankelmotors und Wasserstoffkraftstoffs zu experimentieren. Im Jahr 2003 gelang es sogar, den sogenannten Dual-Fuel RX-8 zu produzieren.

Diese Sonderedition des RX-8 konnte während des Betriebs den Kraftstoff von Benzin auf Wasserstoff und umgekehrt umstellen. Wer weiß, vielleicht fährt er immer noch auf japanischen Straßen, denn er wurde 2006 in Japan verkauft.

Warum Wasserstoff und ein Wankelmotor?

Jason Fenske von Engineering Explained (einem bekannten YouTube-Kanal) hat kürzlich ein Video veröffentlicht, in dem er ausführlich erklärt, was in einem wasserstoffbetriebenen Wankelmotor passiert. Zur Veranschaulichung verwendete er einen Rotationsmotor, der mit einem 3D-Drucker gedruckt wurde. Das ganze Video können Sie hier ansehen:

Was den Wankel-Rotationsmotor betrifft, der sowohl mit Benzin als auch mit Wasserstoff betrieben wird, ist sein Aufbau im Wesentlichen derselbe, mit dem Zusatz einer Einspritzdüse, die Wasserstoffkraftstoff direkt in die Brennkammer einspritzt, und außerdem einer Einspritzdüse im Ansaugkrümmer für eine Vor- vorbereitete Mischung.

Der Vorteil eines Wankelmotors gegenüber einem klassischen Kolbenmotor besteht darin, dass ein Wankelmotor mehr Zeit für die Gemischaufbereitung hat (Ansaugzyklus). Was die Mischung selbst betrifft, ist es mit Wasserstoff als Kraftstoff viel einfacher, eine Mischung aus Kraftstoff und Luft herzustellen, da Wasserstoff eine viel bessere Dispersion aufweist als Benzin. Wasserstoff ist auch leichter entzündlich – er lässt sich viel leichter entzünden als Benzin.

Die leichtere Zündung des Gemisches ist ein großer Vorteil

Allerdings könnte der Vorteil der leichteren Zündung von Wasserstoff bei klassischen Kolbenverbrennungsmotoren aufgrund der vorzeitigen Zündung des Gemisches zum Nachteil werden.

Der Verbrennungszyklus in Wankelmotoren findet in drei Kammern statt, wobei die Kammer, in der die Ansaugung von Luft und Kraftstoff erfolgt, von der Kammer, in der die Kompression und Zündung des Gemisches erfolgt, getrennt ist. Dadurch ist die Ansaugkammer des Gemisches kühler und die Gefahr einer vorzeitigen Entzündung des Gemisches ist geringer.

Die Verwendung von Wasserstoff in einem Wankelmotor löst dank der Eigenschaften von Wasserstoff selbst auch das Problem der ineffizienten Verbrennung des Gemisches. Wasserstoff kann sogar auf engstem Raum verbrennen als Benzin, wodurch der Wankelmotor mehr Gemisch als Benzin verbrennt und gleichzeitig weniger Emissionen ausstößt.

Was die Emissionen betrifft, verursacht ein rein wasserstoffbetriebenes Auto keine CO2-Emissionen. Andererseits entstehen aufgrund der hohen Temperaturen, die beim Verbrennen des Gemisches entstehen, Stickoxide. Allerdings kann Mazda diese Emissionen durch eine Anpassung des Gemisches beeinflussen – das Gemisch enthält weniger Wasserstoff, wodurch die Temperatur und gleichzeitig der Ausstoß von Stickoxiden sinkt.

Abschluss

Der Wankelmotor kommt mit Wasserstoff relativ gut zurecht, der entscheidende Nachteil ist jedoch die geringe Reichweite. Deshalb eine Kombination mit Benzin. Mazda plant möglicherweise, den Wankelmotor in Hybridmodellen einzusetzen, vor allem um die Reichweite von Elektroautos zu erweitern.