Der Wankelmotor - da war doch mal was? E-Book

Dieter Klauke

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 99

Veröffentlichungsjahr: 2019

Beschreibung

Dieter Klauke war nach dem Studium Maschinenbau / Kraftfahrzeugbau von 1965 an zwölf Jahre lang mit der Entwicklung von Wankelmotoren beschäftigt - zunächst als Versuchs-Ingenieur, dann als Versuchsleiter, anschliessend als Entwicklungsleiter. Später war er zehn Jahre Geschäftsführer von BRABON GmbH & Co KG in Bonn. BRABON unterstützt weltweit private Erfinder auf den Gebieten Energie- und Antriebstechnik. Wankel arbeitete lange an einem Motorkonzept, bei dem die Vorteile des 4-Takt-Hubkolbenmotors und die Vorteile der Gasturbine kombiniert werden sollten. Zur Anwendung kam der Kreiskolbenmotor, Wankelmotor genannt. Der große Markterfolg blieb seiner Erfindung jedoch verwehrt - warum eigentlich? Diese Frage beantwortet das vorliegende Buch.

Leseprobe

Inhalt

Vorwort

Prolog

Was bisher über den Wankelmotor geschrieben wurde

Inhalt und Aussagen dieses Buches

Trockene Sachverhalte – gespickt mit passenden Erzählungen aus der Wankel-Entwicklungsgeschichte

Der Autor

Erstes Schneemobilrennen in Deutschland – kann ein Wankel gewinnen?

Erfinder und Erfindungen

Der klassische Erfinder und sein Werk

Es war einmal eine Erfindung

Die Erfindung „Verbrennungsmotor“

Zusammenfassung Erfinder und Erfindungen

Eine Idee wird zum Produkt: Hercules W 2000

Felix Wankel

Erfolg oder Mißerfolg technischer Innovationen

Der Große Test – die Hercules W 2000 im 50.000 km Dauerlauf

Systemvergleich Hubkolbenmotor (Benzin) vs. Wankelmotor

Hauptfunktion eines Verbrennungsmotors

Allgemeine Erläuterungen zum thermodynamischen Arbeitstakt

Konstruktiver Vergleich 4-Takt-Hubkolbenmotor vs Wankelmotor

Brennraumform

Brennraum Oberflächengröße

Funktionsvergleich Hubkolbenmotor vs Wankelmotor

Luft filtern und ansaugen

Kraftstoff-Luft-Gemisch verdichten

Thermodynamischer Arbeitstakt

Auspufftakt und Abgas

Reibungsverluste

Kolbenabdichtung

Massenausgleich und Vibrationen

Wankel bei der Bundeswehr

Kostenvergleich 4-Takt-Hubkolbenmotor vs Wankelmotor

Wesentliche Kosten eines Verbrennungsmotors

Kostenvergleich 4-Takt-Hubkolbenmotor vs Wankelmotor

Entwicklungs- und Lizenzkosten

Investitionskosten

Herstellkosten

Service- und Reparaturkosten

Zusammenfassung Kostenvergleich 4-Takt-Hubkolbenmotor vs Wankelmotor

Und noch einmal die Bundeswehr. Der General und die Hercules W 2000

Wertung der Erfindung „Wankelmotor“

Die Zeiten ändern sich

Die Vorausschau der Insider

Felix Wankels Vision

Epilog

Automobile Mobilität und Klimawandel

Zukunftsperspektiven

Alternative Fahrzeugantriebe

Wenn eine Erfindung gut genug ist, entwickelt sie Eigendynamik.

ELMAR G. BRANDSCHWEDEBRABON GMBH & Co KG

Vorwort

Als ich im Sommer 1965 mein Studium in Köln als Dipl. Ing. abgeschlossen hatte, stellte sich für mich wie für meine Kommilitonen die Frage: und nun? Schon während des Studiums wurde mir bewußt, dass mein Interesse eher in Innovationen, neuen Technologien bestand, als in der Verwaltung des Standes der Technik. Ich erinnere mich noch heute sehr gut an den Vortrag eines Aral-Experten zum Abschluß des Studiums über das Thema „Automobilantriebe der Zukunft“. Dabei ging es um die althergebrachten Hubkolbenmotoren-, Elektromotoren-, aber auch über Wankelmotoren- und Brennstoffzellen-Antriebe. Damals beeindruckte mich die Zusammenfassung des Vortragenden doch sehr: In den nächsten fünf Jahren würde wohl der Hubkolbenmotor noch dominieren, um dann – Zug um Zug – vom Wankelmotor abgelöst zu werden. Gegen Ende des 20. Jahrhunderts würden die Erdöl-Reserven weitestgehend aufgebraucht sein, so dass bis dahin die Brennstoffzellen-Entwicklung abgeschlossen sein würde und die mobilen Fahrzeuge von Wasserstoff, Brennstoffzelle und Elektromotoren angetrieben würden. Das war 1965. Und heute? Einmal mehr stellt sich die Frage:

Was sind Prognosen wert?

Damals bedeutete der klare Hinweis auf den kommenden Erfolg des Wankelmotors für meine Entscheidungsfindung, dass ich mich für „Sekt oder Selters“ entschied: für den Wankelmotor. Und auch wenn es dann doch ganz anders kam als erwartet – ich habe die 12 Jahre Wankelmotorenentwicklung nicht einen Moment bereut – nicht eine Sekunde! Es war die mit Abstand interessanteste Zeit meiner Ingenieur-Laufbahn.

Großen Anteil daran hatten Dipl. Ing. Helmut Keller und Dipl. Ing. Franz Rottmann als Initiatoren, die den SACHS-Wankelmotor auf den Weg gebracht haben. Und ganz besonders meine Wankel-Mannschaft bei SACHS, die 14 Jahre alles gegeben, alles versucht hat, um eine Idee, die Wankelidee, erfolgreich zu machen. Danke dafür an alle Beteiligten.

Gar nicht groß genug kann mein Dank an eine Person sein, die mich während der Wankel-Zeit beruflich zehn Jahre lang begleitet hat, im Erfolg beglückwünscht, im Mißerfolg getröstet – kurz, immer an meiner Seite war:

Frau Hanne Boll, damals noch Fräulein Hanne Hertel Danke, Hanne!

Dieter Klauke, im August 2018

Prolog

Vor 65 Jahren lieferte bei NSU in Neckarsulm eine vielversprechende Erfindung den ersten Funktionsnachweis auf dem Prüfstand: Der Drehkolbenmotor DM 54, der Vorläufer des Wankelmotors des Erfinders Felix Wankel.

Wankel Drehkolbenmotor DM 54, 125 cm3, 29 PS bei 17000 U/min

Und selten traf für eine Erfindung das klassische Klischee von Euphorie, über Ernüchterung bis zur Enttäuschung so sehr zu, wie auf diese Innovation. Und dafür gab es Gründe.

Was bisher über den Wankelmotor geschrieben wurde

Wiederholt wurde versucht, dieses scheinbare Phänomen zu erklären, die Ursachen für die Erfolglosigkeit zu finden. Es blieb bei Erklärungsversuchen, bei denen immer wieder Ursache und Wirkung verwechselt wurden. Das fiel auch einem technisch versierten Leser auf, der eine ziemlich zutreffende Rezension zu einem dieser Bücher schrieb:

„Der Beginn verrät fast alles: Hubkolbenmotoren seien uralte, längst überholte Antriebe, die nur mittels regelmäßig dazu gestrickter, technischer Krücken überlebensfähig sind. Der Wankel, als Neuheit ja eine Bedrohung für Traditionelles, wäre durch unflexibles Beharrungsvermögen, persönliche Befindlichkeiten und unfaire Machenschaften verhindert worden. Mythen (Wankelmotoren sehen viele in dieser Schublade) besitzen für Menschen höchste Anziehungskraft, insofern verständlich, dass munter daran gestrickt wird, um dieses Prädikat beizubehalten. Und dann noch die Person Felix Wankel: Ein Mann ohne Diplom und Führerschein, der es allen zeigt – die perfekte Rolle in jedem Drehbuch. Dieses Buch unterstützt leider diese Legendenbildung und ist außerdem ein gutes Beispiel dafür, wie man viel Text erzeugen kann, ohne zum Punkt zu kommen.

Felix Wankel kümmerte sich darum, dass sich einzelne Maschinenelemente vorteilhafter bewegen, ließ aber das Wesentliche, die Thermodynamik, außer acht. Er schuf damit für Verbrennungsablauf und Abdichtung ungünstige Brennraumformen; der Wankelmotor ist deshalb gegenüber dem Hubkolbenmotor die schlechtere Wärmekraftmaschine. Kriterien zur Beurteilung sind bspw. Leckgasmenge, Wärmeverluste, Wirkungsgrade und innere Reibung. Vorteile gibt es in den weniger wichtigen Aspekten Massenausgleich, Gewicht und Bauvolumen. Die Zurückhaltung gegenüber dem Wankel ergab sich aus diesen Gründen, die man nicht durch Maßnahmen anderswo kompensieren kann.“

(Zitat Ende – der Mann hat in allen Punkten Recht).

Inhalt und Aussagen dieses Buches

Das vorliegende Buch sucht und deckt die Ursachen des fehlenden Markt-Erfolgs der Erfindung „Wankelmotor“ auf. Es berichtet im ersten Teil über Erfinder und Erfindungen, über die besonderen, typischen Charaktereigenschaften von Erfindern und über die den Erfolg oder Mißerfolg entscheidenden Kriterien einer Erfindung. Und das unter besonderer Berücksichtigung und Wertung des Erfinders Felix Wankel und seiner Erfindung, des heute als Wankelmotor bekannten Motorkonzeptes. Im zweiten und dritten Teil werden der Hubkolbenmotor und der Wankelmotor in seinen wichtigsten technischen und wirtschaftlichen Funktionen und Eigenschaften miteinander verglichen. Im vierten Teil wird die Erfindung „Wankelmotor“ gewertet. Erst diese Gegenüberstellungen führen zu der Erkenntnis über die tatsächlichen Ursachen des Mißerfolgs des Wankelmotors.

Trockene Sachverhalte – gespickt mit passenden Erzählungen aus der Wankel-Entwicklungsgeschichte

Technische Sachverhalte sind eher nüchtern, schwer verständlich und manchmal auch etwas langweilig. Zur Auflockerung sind an passenden Stellen fünf Erzählungen aus der Wankelmotoren-Entwicklungszeit eingefügt. Teils lustig, teils spannend. Aber immer geht es um Erfolg oder Mißerfolg des Wankelmotors.

Der Autor

„Autor“ ist namensverwandt mit dem Wort „authentisch“. Dieter Klauke, der Autor dieses Buches, war zwölf Jahre an vorderster Front am Wohl und Wehe des Wankelmotors beteiligt. 1965 begann der junge Dipl.-Ing. als Versuchsingenieur bei Fichtel & Sachs in der dort eigens gegründeten Wankel-Entwicklungsabteilung. Zwei Jahre später wurde er Versuchsleiter. 1970 wurde er zum Entwicklungsleiter für Wankelmotoren ernannt. Er ist Träger der goldenen Wankel-Ehrennadel, von Felix Wankel persönlich ans Revers gesteckt. Seine Analysen, seine Aussagen sind also authentisch und aus erster Hand.

Später betrieb Klauke zehn Jahre lang zusammen mit seinem Freund und Partner Elmar G. Brandschwede die Brabon GmbH & Co KG in Bonn, deren Unternehmensziel die Förderung, Finanzierung und Umsetzung technischer Innovationen privater Erfinder aus den Bereichen „Energie-Technik“ und „Antriebs-Technik“ weltweit war und ist. Aus diesem Erfahrungsschatz berichtet er zu Anfang dieses Buches über Erfinder und Erfindungen im Allgemeinen und über Felix Wankel und den Wankelmotor im Besonderen.

Oft hilft der Motorsport einer Erfindung weiter. Als Erprobung, als Test im Vergleich zum Wettbewerb, zur Schaffung eines Image. Und so ist die folgende Geschichte zu verstehen.

Erstes Schneemobilrennen in Deutschland – kann ein Wankel gewinnen?

Unsere Existenz ist in Gefahr! Soeben wurden wir informiert, dass der Vorstand der Fichtel & Sachs AG beschlossen hat, die Wankel-Entwicklungskapazitäten drastisch zu reduzieren. Und zwar von 42 auf 17 Personen. Auch 1969 gab es schon Sparprogramme und Stellenabbau. Ein Führungswechsel sollte auch damit verbunden sein. Ich sollte das jetzt machen. Den Job von bisher 42 Leuten ab jetzt mit 17 erledigen. Wenigstens kann ich mir die 17 Leute aussuchen.

Wir müssen ein Zeichen setzen. Damit alle merken, dass wir noch da sind, damit man wieder über uns spricht. Positiv spricht. Ich bin nun seit fünf Jahren hier. Tatendurstig als frisch diplomierter Ingenieur, ohne Erfahrung aber auch unvorbelastet.

In USA boomt der Schneemobilmarkt. Neue Schneemobilhersteller schießen wie Pilze aus dem Boden – das gibt es nur in Amerika! Einer davon ist Arctic Cat in Thief River Falls, Minnesota. Bill Ness, Firmengründer und Präsident, interessiert sich für Wankelmotoren für seine Arctic Cats. Sein Alu-Schlitten ist Technologieführer auf dem Markt. Das war 1968. Zwei Jahre später lieferten wir serienmäßig einen modifizierten Wankelmotor KM 914 mit ca. 18 PS Leistung.

„Weißt Du wie man Fahrleistung vergleicht?“, fragte mich Roger, Arctic Entwicklungschef. Setzte sich auf einen Arctic Panther mit 340 ccm Zweitakter, gab Vollgas – und hielt nach 10 Metern wieder an. „Und nun?“ fragte ich. „Warte“, sagte er, setzte sich auf einen anderen Arctic Panther mit KM 914 und wiederholte das Spielchen. Dann nahm er einen Maßstab, steckte ihn in den beim Anfahren entstandenen Haufen Schnee hinter dem 2-Takt-Schlitten. „8 inches“, sagte er. Und so maß er auch die Höhe des Schneeberges, der beim Beschleunigen hinter dem Wankel-Panther entstanden war. „Du hast gewonnen“, sagte er, „12 inches“. So lernte ich das Schneemobilfahren während vieler Stunden in USA und auch bei vielen eigenen Versuchen in der Rhön.

„Ob man uns zuläßt“, fragten wir Wankel-Leute uns, als die Ausschreibung für das erste Schneemobilrennen in Deutschland vor uns lag. „Und in welcher Klasse?“. „Die kleinste Klasse ist die mit 340 Kubik, dafür bewerben wir uns“. Das war schnell entschieden. Wir müssen ein Zeichen setzen. Ein Sieg bei diesem Rennen in Hirtenteich/Aalen am 17.1.1970 im Schwabenland – und man würde nicht nur bei Fichtel & Sachs, sondern in der ganzen Branche aufhorchen. Ein Sieg mit 18 PS gegen 340 ccm getunte 2-Takter mit bis zu 50 PS – wie soll das gehen? „Hey“, sagte ich zu Versuchsingenieur Walter H. und Konstrukteur Wolfgang B., „wir haben 4 Wochen Zeit, bis dahin brauchen wir einen leistungsgesteigerten KM 914 in einem Arctic „Lynx“, dem sportlichsten und leichtesten Arctic Schneemobil. Wir haben gearbeitet, was das Zeug hielt. Zuerst auf dem Papier, dann auf dem Prüfstand. Zuletzt auf der verschneiten Wiese mit dem Schneemobil. „Das sollte reichen“, sagte Walter H. zufrieden, und schaute voller Ehrfurcht und Staunen auf seine Stoppuhr. „Gute 40 Kalt-PS und 36 Wankel-PS Beharrung auf dem Prüfstand – jetzt brauchen wir nur noch einen Fahrer“. Und auf einmal schauten alle auf mich.

„Start frei für das freie Training der Klasse bis 340 Kubik“, tönte es aus den Lautsprechern im Fahrerlager und an der Rennstrecke in Hirtenteich/ Aalen. Der Rundkurs war mit ca. 1800 m ziemlich lang, hatte diverse Kurven, zwei Sprunghügel und zwei längere Geraden. 50 m hinter dem Start war die erste 90° Linkskurve.

„Wir müssen sehen, dass wir `ne vernünftige Trainingszeit hinbekommen, damit wir einen Startplatz möglichst weit rechts in der ersten Reihe kriegen“, sagte Siegfried M., Meister der Versuchswerkstatt. „I will do my very best“, sagte ich. Nach einer weiteren Stunde konnten wir unseren Renner ganz rechts in der ersten Startreihe vor 14 weiteren Konkurrenten aufstellen. Poleposition.

„Wer ist denn eigentlich alles am Start?“ „Na ja, eigentlich alles, was in Europa in der Branche Rang und Namen hat“, wußte Wolfgang B., „Ilo aus Pinneberg mit zwei Schlitten, Hirth mit zwei, Rotax aus Österreich, drei Yamaha-Schlitten, vier Fahrzeuge aus der Schweiz und etliche Privatfahrer.

Als um 14:00 Uhr zum Rennen der 340 cm3