Der Wankelmotor ist für Mazda mehr als nur ein technisches Kapitel der Unternehmensgeschichte. 1967 brachte der japanische Hersteller aus Hiroshima mit dem Cosmo Sport 110S das erste Serienfahrzeug mit Zweischeiben-Wankelmotor auf den Markt. Es folgten Modelle wie RX-7 und RX-8, bevor 2012 mit dem Ende der RX-8-Produktion zunächst Schluss war. Ganz aufgegeben hat Mazda die Technik allerdings nie.
Zuletzt kam ein Einscheiben-Wankelmotor als Range Extender im MX-30 R-EV zum Einsatz. Nun zeigt ein neues Patent, dass Mazdas Ingenieure weiterhin nach Wegen suchen, den Wankel auch für anspruchsvollere Anwendungen fit zu machen.
Zwei Abgaswege für den Wankel
Das Patent beschreibt ein Abgassystem, das die unterschiedlichen Abgasströme eines Wankelmotors gezielt voneinander trennt. Anders als bei einem klassischen Hubkolbenmotor gibt es beim Wankel keine Ein- und Auslassventile. Stattdessen erfolgt der Gaswechsel über Kanäle im Gehäuse. Mazda nutzt dabei einen seitlichen und einen peripheren Auslass. Der seitliche Auslass führt einen größeren und heißeren Abgasstrom ab, der direkt auf die Turbine eines Turboladers geleitet werden kann. Der periphere Auslass wird später im Verbrennungszyklus aktiv und transportiert entsprechend kühleres Abgas.
Dieser Unterschied ist für das neue Konzept entscheidend. Das kühlere Abgas wird innerhalb des Motorgehäuses zu einem AGR-Kühler geführt. Die dafür notwendige Passage ist in die seitliche Struktur des Motors integriert und verläuft unmittelbar neben einem Kühlmittelkanal. Damit kann Mazda die Abgastemperatur bereits auf dem Weg zum AGR-Kühler weiter reduzieren. Gleichzeitig entfällt ein Teil der externen Leitungen, die bei einem konventionellen System Platz benötigen würden. Weil das Abgas zudem bereits vergleichsweise kühl ist, soll ein kleiner dimensionierter AGR-Kühler ausreichen.
Warum der Wankel bei den Emissionen schlecht ist
Der Wankelmotor besitzt einige konstruktive Vorteile, hat aber traditionell mit Verbrauch und Emissionen zu kämpfen. Ein wesentlicher Grund ist die Form des Brennraums. Um hohe Temperaturen zu vermeiden und die thermisch stark belasteten Bauteile zu schützen, arbeitet der Motor häufig mit einem relativ fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch.
Mazda-Patent zur Verbesserung des Wankel-Prinzips. Einfach konstruiert war so ein Kreiskoblemmotor noch nie.
Das erhöht allerdings den Kraftstoffverbrauch und erschwert die Einhaltung moderner Abgasgrenzwerte. Eine leistungsfähige Abgasrückführung könnte hier helfen. Durch die Rückführung sauerstoffarmer Abgase sinkt die Verbrennungstemperatur, wodurch insbesondere die Bildung von Stickoxiden reduziert werden kann. Mazdas neue Konstruktion soll deshalb ermöglichen, auch unter hoher Last näher am stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu arbeiten. Gleichzeitig könnte die Abgasrückführung so kompakt integriert werden, dass der ohnehin begrenzte Bauraum rund um den Wankelmotor nicht zum zusätzlichen Problem wird.
Turbolader für einen neuen Wankel?
Besonders interessant ist, dass das Patent den Abgasstrom ausdrücklich für die Nutzung mit einem Turbolader trennt. Der heiße Abgasstrom des seitlichen Auslasses kann die Turbine antreiben, während der kühlere Strom für die Abgasrückführung genutzt wird. Damit verbindet Mazda zwei Ziele: mehr Leistung durch Aufladung und bessere Emissionswerte durch eine effizientere AGR. Ob daraus tatsächlich ein neuer Serienmotor entsteht, lässt sich aus einem Patent allerdings nicht ableiten.
Sollte Mazda den Wankelmotor tatsächlich wieder in einem sportlichen Fahrzeug einsetzen wollen, wäre ein solches Konzept dennoch ein wichtiger Baustein. Denn die größte Herausforderung besteht längst nicht mehr darin, einen Wankelmotor zum Laufen zu bringen. Mazda muss ihn so effizient und sauber machen, dass er gegen moderne Hubkolbenmotoren und elektrifizierte Antriebe bestehen kann.
