Während sich im gewöhnlichen Verbrennungsmotor Kolben in Zylindern auf und ab bewegen, arbeitet der nach seinem deutschen Erfinder Felix Wankel benannte Motor nach einem völlig anderen Prinzip. Ein Rotor dreht sich im Gehäuse und übernimmt die Arbeit der konventionellen Kolben.
Der Vorteil: weniger bewegte Teile, ein gutes Leistungsgewicht, eine kompakte Bauform und ein besonders vibrationsarmer Lauf. Anfang der 1960er-Jahre erschien das neue Motorkonzept vielen Ingenieuren wie eine Idee aus der Zukunft. Während die Idee von Wankel hierzulande mit dem Ende der Marke NSU nicht mehr weiterverfolgt wurde, glaubte Mazda weiterhin daran und feierte Serien- und Rennerfolge. Als Range-Extender wollen die Japaner das Konzept fit für die Zukunft machen.
Der Anfang: Lizenzabkommen mit NSU
Im Juli 1961 unterzeichnete Mazda ein Lizenzabkommen mit den NSU Motorenwerken in Deutschland. Damit erhielten die Japaner die Möglichkeit, Kreiskolbenmotoren zu nutzen und weiterzuentwickeln. Bereits im November desselben Jahres testeten sie ihren ersten selbst entwickelten Kreiskolbenmotor.
Der zunächst nach NSU-Lizenz entwickelte Einscheibenmotor, der aus dem NSU Spider-Wankel hervorging, war jedoch noch nicht serienreif. Es gab Probleme mit den Dichtleisten an den Ecken des Rotors – die historische Achillesferse des Wankelmotors –, mangelndes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und hohen Verschleiß. Besonders berüchtigt waren Rattermarken im Rotorgehäuse, die Mazda als „Kratzspuren des Teufels“ bezeichnete. Das Projekt stand zeitweise vor dem Scheitern. Doch Mazda wollte die Idee nicht aufgeben.
So gründete das Unternehmen zwei Jahre nach dem Lizenzabkommen, im Jahr 1961, eigens eine „Rotary Engine Research Division“, die die Probleme des neuen Motorenkonzepts lösen sollte. Neue Dichtleisten aus Aluminium und Karbon erhöhten die Haltbarkeit, und eine Hartchrom-Beschichtung des Gehäuses verhinderte die gefürchteten Rattermarken und verbesserte die Haltbarkeit der Motoren. Gleichzeitig erwies sich der Wechsel vom Ein- zum Zweischeibenmotor als entscheidender Schritt für die Laufkultur und das Drehmoment. Im selben Jahr präsentierte Mazda auf der Tokyo Motor Show einen solchen Zweischeibenmotor.
Cosmo Sport: Der Wankelmotor kommt auf die Straße
Nach mehr als drei Millionen Testkilometern war es schließlich so weit. Im Mai 1967 feierte der Cosmo Sport 110 S Premiere. Er war das erste Serienauto der Welt mit Zweischeiben-Kreiskolbenmotor und kam drei Monate vor dem NSU Ro 80 auf den Markt. Der futuristische Sportwagen wurde damit zum Ausgangspunkt einer ungewöhnlichen Modellgeschichte.
Mazda beschränkte den Wankelmotor nämlich keineswegs auf exotische Coupés. Im Laufe der Jahrzehnte entstanden rund 35 weitere Modelle mit Kreiskolbenmotor. Dazu gehörten der RX-3, der Rotary Pickup, der Reisebus Parkway Rotary 26 und die Limousine Roadpacer AP. Der Eunos Cosmo von 1990 erhielt sogar einen Dreischeibenmotor. Vor allem aber entstanden mit dem RX-7 ab 1978 und dem RX-8 ab 2003 zwei Modellreihen, die den Wankelmotor für Generationen von Autofans definieren sollten.
Vom Problemkind zum Rennsieger
Mazda nutzte den Motorsport früh, um zu beweisen, dass die ungewöhnliche Konstruktion nicht nur technisch faszinierend, sondern auch belastbar war. Bereits 1968 nahm der Cosmo Sport am 84-stündigen Marathon de la Route auf dem Nürburgring teil und erreichte den vierten Platz.
Später folgten jeweils mehr als 100 Siege kreiskolbengetriebener Modelle in der amerikanischen IMSA-Serie und im japanischen Tourenwagensport, wie Mazda angibt. Der größte Triumph folgte jedoch 1991, als der Mazda 787B mit seinem Vierscheiben-Kreiskolbenmotor die 24 Stunden von Le Mans gewann und damit erstmals einem japanischen Team den Gesamtsieg bescherte. Der Motor vom Typ R26B leistete ca. 710 PS bei 9.000 min⁻1 und ein Drehmoment von 607 Nm bei 6.500 min⁻¹. Dabei schöpfte er seine Kraft aus 2.616 cm³ Hubraum (bzw. äquivalenter Kammervolumen-Berechnung).
Die Achillesferse: der Verbrauch
So außergewöhnlich das Konzept auch war, der Wankel konnte seine Schwächen nie ganz ablegen. Eine davon war der hohe Kraftstoffverbrauch. Zwar konnte man auf manchen Märkten zeitweise fast jeden zweiten Mazda mit Kreiskolbenmotor verkaufen, doch mit der Ölkrise von 1974 fanden diese Verkaufsrekorde ein jähes Ende und brachen dramatisch ein.
So schluckte der Cosmo Sport 110S mit 2-Scheiben-Wankelmotor (Typ 10A bzw. L10B) und rund 1,0 Liter Kammervolumen (110 bis 128 PS) bei normaler Fahrweise rund 11 bis 15 Liter Benzin; gab der Fahrer dem Wagen die Sporen, strömten schnell auch 18 Liter und mehr durch die Vergaser. Zum Vergleich: Der damalige Golf-1-GTI schöpfte seine 110 PS aus 1,6 Liter Hubraum, setzte auf 8-Ventil-Technik und hatte einen Verbrauch von 8,5 bis 10 Litern im Alltag sowie 11 bis 13 Litern bei sportlicher Fahrweise. Die Differenz von bis zu fünf Litern für eine vergleichbare Leistung war angesichts der Ölkrise schlagartig unverkäuflich geworden.
Die Mazda-Ingenieure reagierten jedoch mit Weiterentwicklung statt Rückzug: Im Forschungsprogramm „Phoenix” gelang es ihnen, den Kraftstoffverbrauch der Zweischeibenmotoren durch technische Änderungen deutlich zu reduzieren. In manchen Betriebszuständen halbierte sich der Verbrauch sogar. So lag der Realverbrauch des RX-7 des Modelljahres 1978 bei 10 bis 13 Litern. Das machte ihn zwar nicht zu einem Spritsparwunder, führte ihn aber zurück in den Ring. Der RX-7 wurde in verschiedenen Motorvarianten bis 2003 gebaut und ist der wohl bekannteste Wankel-Sportwagen der Marke. Sein Nachfolger, der RX-8, erhielt den neu entwickelten Renesis-Kreiskolbenmotor, der mit dem Titel „International Engine of the Year“ ausgezeichnet wurde.
Dauerthema: Ölverbrauch
Neben seinem Durst auf Benzin war und ist der Wankelmotor für seinen Schmierstoffverbrauch bekannt. Um ein Festfressen der Dichtungen zu verhindern, wird Schmieröl direkt in das Rotorgehäuse und den Brennraum eingespritzt. Was beim Autofahrer primär zu höheren Betriebskosten und Wartungsaufwand führt, erschwert dem Motorkonzept das erreichen höchster Abgasstandards. Bei der Verbrennung von Motorenöl entstehen Ruß und Kohlenmonoxid, während enthaltene Additive wie Zink, Calcium, Phospor und Schwefel nicht rückstandslos verbrennen und Asche im Brennraum und auf dem Katalysator hinterlassen.
Mehr als zwei Millionen Fahrzeuge mit Wankelmotor
Foto: Mazda
Im Jahr 2023 konnte Mazda einen wichtigen Meilenstein vermelden: Das zweimillionste Fahrzeug mit Kreiskolbenmotor war vom Band gelaufen. Aus einem ehrgeizigen Entwicklungsprojekt mit herben Rückschlägen war ein Markenzeichen geworden. Mazda gibt an, weltweit mehr als zwei Millionen Fahrzeuge mit Kreiskolbenmotor produziert und verkauft zu haben.
Bemerkenswert ist dabei vor allem, wie häufig Mazda die Rolle des Motors neu definiert hat. Während er in den 1960er Jahren noch als künftiger Ersatz für Kolbenmotoren galt und vom normalen Pkw über leichte Nutzfahrzeuge bis hin zu Omnibussen eingesetzt wurde, verlagerte sich der Fokus ab den 1970er Jahren zunehmend auf den Motorsport und sportlich ausgelegte Fahrzeuge wie den RX-7 und den RX-8.
Der Höhepunkt der Entwicklung des Kreiskolbenmotors im Rennsport war der Sieg beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans.
Foto: Mazda
Nach einem Jahrzehnt ohne neues Wankelmodell war es 2023 wieder so weit: Mit dem MX-30 e-Skyactiv R-EV bot Mazda wieder ein Fahrzeug mit Wankelmotor an – auch in Europa. Allerdings hatte sich der Fokus des Motors erneut verlagert. Während bisher die hohe Leistung und Drehfreudigkeit des Antriebs im Vordergrund standen, legte man bei seiner neuen Aufgabe viel Wert auf den vibrationsarmen Lauf.
Im seriellen Plug-in-Hybrid diente der Wankelmotor nicht mehr als klassischer Antrieb für die Räder, sondern erzeugte als Range-Extender mittels eines Generators Strom. Hier konnte das Konzept erneut seine kompakte Bauform ausspielen, während der hybride Antriebsstrang die einstigen Verbrauchsnachteile kompensierte.
Neues Patent für Zweischeiben-Wankel mit Turbolader und AGR
Was sich nach dem Ende eines Antriebskonzepts anhört, spornte die Entwickler in Japan weiter an: Im August dieses Jahres meldete Mazda ein neues Patent für einen überarbeiteten Wankelmotor an. Ein Zwei-Scheiben-Wankelmotor, kombiniert mit einem Turbolader und einer Abgasrückführung (AGR), soll den Motor fit für die Zukunft machen.
Interessant ist dabei der im Patent beschriebene Fluss der Abgase: Heißes, energiereiches Abgas gelangt über seitliche Auslasskanäle zur Turbine des Turboladers. Ein separater Abgastrom verlässt den Motor über weitere Öffnungen, die Mazda „Peripheral Ports” nennt. Diese öffnen sich später als der eigentliche Auslasskanal. Da zu diesem Zeitpunkt die Hauptmenge des heißen Abgases bereits abgelaufen ist, eignet sich das verbliebene Abgas für die Rückführung in den Ansaugtrakt.
So könnte es den Mazda-Ingenieuren gelingen, den Wankelmotor fit für die strenge Euro-7-Norm zu machen und ihn einmal mehr den Gegebenheiten anzupassen. Er ist und bleibt ein Überlebenskünstler mit Ecken und Dichtleisten.
