Bezeichnungen, Begriffe, Beziehungen

Das Kammervolumen ${\displaystyle V_{K}}$ bei einem Wankelmotor mit Trochoïde ist:

${\displaystyle V_{\mathrm {K} }=\left(V_{\mathrm {K} _{\mathrm {max} }}-V_{\mathrm {K} _{\mathrm {min} }}\right)}$

und berechnet sich zu:

${\displaystyle V_{\mathrm {K} }=3\cdot {\sqrt {3}}\cdot (R+a)\cdot e\cdot b}$

mit
${\displaystyle R}$ … Radius des Grundkreises
${\displaystyle e}$ … Exzentrizität
${\displaystyle b}$ … Kammerbreite
${\displaystyle a}$ … Äquidistante

Die Äquidistante zur Trochoïde ist keine Trochoïde, weiters berühren sich die Dichtleisten nicht bei ${\displaystyle V_{\mathrm {K} _{\mathrm {max} }}}$ und ${\displaystyle V_{\mathrm {K} _{\mathrm {min} }}}$. Deshalb ist die Formel zur Berechnung des Kammervolumens nicht genau, was aber zu vernachlässigen ist.

Für den Ablauf des Viertaktarbeitsprozesses muss die Exzenterwelle des Wankemotors drei volle Umdrehungen (1080°) machen. Da an jeder Kolbenseite aber um 360° phasenversetzt gleichzeitig ein Arbeitsspiel stattfindet, wird pro Exzenterwellenumdrehung einmal das gesamte Arbeitsvolumen angesaugt und einmal gezündet. Dies kann mit einem Zweizylinderviertaktmotor verglichen werden, der um 360° zueinander versetzte Arbeitstakte hat. Das Arbeitsvolumen ${\displaystyle V_{H}}$ des Wankelmotors muss daher wie folgt berechnet werden:

${\displaystyle V_{H}=2\,V_{K}\cdot i}$

mit
${\displaystyle V_{K}}$ … Kammervolumen
${\displaystyle i}$ … Läuferzahl

Quellenangabe:^[2]

Der Wankelmotor besitzt eine relativ geringe Baugröße, was eine hohe Leistungsdichte und niedriges Leistungsgewicht ermöglicht. Der Grund liegt in der kompakteren Anordnung von Exzenterwelle und Läufer im Vergleich zu Kolben, Pleuel und Kurbelwelle beim Hubkolbenmotor.

Für den im NSU Spider eingesetzten Motor KKM 502 sind R = 100 mm,
e = 14 mm, b = 67 mm; der Abstand a zwischen Rollkurve und Trochoïde (Äquidistante) beträgt 2 mm.

Werkstoffe und Herstellung

Der Läufer ist meist ein Präzisionsgussteil aus Grauguss, bei dem man auf das Auswuchten verzichten kann. Die Weiterbearbeitung der Außenkonturen und Dichtstreifennuten geschieht mittels Räumen, Drehen und Fräsen gleichzeitig an mehreren Läufern, wodurch der Produktionsdurchsatz erheblich gesteigert wird. Eine andere Möglichkeit ist die Herstellung des Läufers aus Blech, wobei die Teile dann miteinander verschweißt werden (Patent Audi). Die Gehäuse werden aus Grauguss oder Aluminium, die Seitenteile aus nitriertem oder induktionsgehärtetem Grauguss, aus besonderen Stahllegierungen oder aus übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen gefertigt.

Dichtsystem

Zur Abdichtung des Kolbens stehen Dichtstreifen, Dichtleisten und Dichtbolzen zur Verfügung.

Die beidseitige Abdichtung des Kolbens zur Seitenwand geschieht mit zweimal drei bogenförmigen Dichtstreifen für die Gasdichtung. Die Dichtstreifen sind Teil einer Axialabdichtung und verlangen plane und lotrechte Seitenteile, die sich infolge unterschiedlicher Temperatur- und Druckverhältnisse ungleichmäßig ausdehnen. Die Dichtstreifen werden mit Federelementen versehen, um im Anfahrzustand eine Anpressung zu gewährleisten. Nach dem Anlaufen des Motors werden sie vom Gasdruck an die Seitenwand gedrückt. Aus perlitischem Grauguss oder Stahl bestehend, überstreifen sie die Laufflächen der Seitenteile.

Die Dichtleisten an den Läuferkanten, auch Scheitelleisten genannt, laufen mit der Kammerbreite b auf der Trochoidenbahn und dichten die Kammern gegeneinander ab. Sie liegen in axialen Nuten und werden jeweils von zwei Dichtbolzen an den Ecken umschlossen. Die Dichtleisten können einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Die mehrteilige Bauweise dichtet nicht nur gegen die Trochoide hin ab, sondern auch gegen die Seitenteile, was die Kompression erhöht und damit auch den Verbrauch besonders im unteren Drehzahlband verringert. Die Dichtbolzen dienen als Bindeglied zwischen der Dichtleiste und den Dichtstreifen. Sowohl Dichtbolzen als auch Dichtstreifen werden von jeweils einer Feder an das Seitenteil angelegt. Auch die Dichtleisten sind mit Federn ausgestattet, um ein Anfahren des Motors zu ermöglichen. Danach werden sie durch den Gasdruck in Umlaufrichtung an die hintere Nutkante und gegen die Laufbahn gedrückt. Besondere Ausgestaltungen im Fußteil der Scheitelleisten stellen ein fortwährendes Anpressen der Scheitelleisten an die Gehäusewand sicher. Sie werden aus Sinter-Kohle (Kohle-Antimon oder Kohle-Aluminium), Grauguss, Kolbenringstahl, FerroTiC (Eisen-Titancarbid Sintermetall), Siliziumnitrid, Weicheisen oder perlitschem Grauguss hergestellt. Alle Dichtteile tragen einen Schmierfilm, der durch zu hohe Temperaturen weder verdampfen noch verkoken darf.

Das Dichtsystem des Kreiskolbenmotors unterliegt keiner Drehzahlbegrenzung wie bei einem Hubkolbenmotor.

Steuerung

Der Gaswechsel wird beim Wankelmotor durch Schlitze gesteuert, dabei dient der Läufer gleichzeitig als kraftabgebendes und steuerndes Bauteil. Die Ein- und Auslässe können entweder in der Gehäusekammer angebracht sein, dann spricht man von Umfangsein- und Umfangsauslass, oder in den Seitenteilen, dann spricht man von Seitenein- und Seitenauslass, wie es z. B. beim Motor des Mazda RX-8 der Fall ist. Auch ist die Kombination beider Einlass- und Auslassarten möglich, z. B. bei den frühen Serienwankelmotoren von Mazda; dort war der Seiteneinlass- mit einem Umfangsauslass kombiniert.
Der Vorteil des Umfangseinlasses besteht darin, dass große Querschnitte und damit lange Steuerzeiten möglich sind, was zu höheren Leistungen führt. Somit ist dieses Bauprinzip auch die erste Wahl für Rennmotoren. Der Nachteil des Umfangseinlasses ist die große Überschneidung, infolge derer es zu Schieberuckeln kommen kann. Für einen Rennwagen ist das hinzunehmen, für einen Pkw aber aus Komfortgründen untragbar, weshalb der NSU Ro 80 stets mit einem dämpfenden Drehmomentwandler und halbautomatischem Getriebe ausgerüstet war. Wegen der großen Überschneidung ist der Umfangseinlass auch wenig geeignet für die Aufladung, weil Einlass und Auslass gleichzeitig offen sind. Auch ist das Abgasverhalten bei Teillastverhalten relativ schlecht.
Der Vorteil des Seitenein- und Auslasses ist die fehlende Überschneidung. Dadurch tritt kein Schieberuckeln auf, und der Motor eignet sich besser für die Aufladung. Ebenso sind Teillastverhalten und Abgaswerte besser und er harmoniert gut mit einem Schaltgetriebe. Durch die Umlenkung um 90° am Einlass wird eine bessere Gasdurchmischung erreicht. Als Nachteil ist der gegenüber einem Umfangseinlass kleinere Einlassquerschnitt zu nennen, weshalb die erzielbare Leistung als Saugmotor geringer ist.^[3][4]

Schmierung

Wie beim herkömmlichen Viertakthubkolbenmotor verwendet man für die Motorlager Druckumlaufschmierung, alternativ hat sich auch Gemischschmierung bewährt. Die Trochoïde wird entweder mit Gemisch oder über eine Dosierpumpe mit Schmieröl als Verlustschmierung versorgt. Bei der Trochoïdenschmierung mit Umfangsauslass bewegt sich das Mischungsverhältnis von 1:400 bis 1:600, bei Motoren mit Seitenauslass liegt es deutlich höher. Ein Teil des Öls wird beim Mazda Renesis durch die seitlichen Kratzringe wieder in den Ölsumpf zurückgefördert.

Kühlung

Gehäuse, Läufer, die Seitenteile und Dichtelemente werden mit Wasser, Frischluft oder dem Gasgemisch gekühlt; letzteres wird auf seinem Weg durch den Kolben vorgewärmt.

Da beim Wankelmotor die Arbeitstakte immer an der gleichen Stelle stattfinden, bildet sich eine stationäre Temperaturverteilung aus mit der Folge, dass sich beständig heiße Zonen und beständig kalte Zonen ausbilden, die man heißer Bogen und kalter Bogen nennt. Die Kühlung soll deshalb für eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung sorgen und zu materialverträglichen Werten führen. Für die Verbrennung wird die Kühlung gezielt eingesetzt, um Selbstzündung des Gemisches durch Hot Spots (heiße Stellen) zu vermeiden. Hot Spots sind beispielsweise die Zündkerzen.

Der Auslassbereich liegt im heißen Bogen unmittelbar neben der Einlasszone und muss gekühlt werden, damit die Materialspannungen durch entsprechende Kühlwasserführung oder Stahleinlagen in tolerierbaren Bereichen gehalten werden. Vergleichbar ist hierzu beim Hubkolbenmotor die Stahleinlage im sogenannten Regelkolben, bei dem die Stahleinlage dafür sorgt, dass der Kolben sich kontrolliert und nicht zu stark ausdehnt und man kein zu großes Spiel zwischen Kolben und Zylinder vorsehen muss. Nicht alle Wankelmotoren sind mit einer Stahleinlage versehen; beispielsweise kommen Audi-NSU-Motoren, Norton-Motoren und Derivate ohne Stahleinlage aus. So wird heute bei modernen Wankelmotoren nur noch der heiße Bogen gekühlt.

Um die Wärmeverluste zu verringern, sorgt man für eine Verkleinerung der Temperaturdifferenzen zwischen Brennraum und Brennraumoberfläche, indem man eine drehzahl- und temperaturabhängige Kühlung des Läufers vorsieht. Beispielsweise kühlt man den Läufer erst ab 60 °C Öltemperatur und dann auch nur bei Drehzahlen über 3.000 min⁻¹. Die Kühlölzufuhr wird durch ein in die Exzenterwelle eingebautes Ölthermostat erst ab 60 °C Öltemperatur freigegeben. Zwei federbelastete Kugelventile sorgen im betriebswarmen Zustand dafür, dass der Läufer erst bei einer Drehzahl über 3.000 min⁻¹ gekühlt wird. Bei einem luftgekühlten Läufer, wie ihn etwa Norton verwendete, wird die Ansaugluft durch den Läufer geleitet oder durch einen Ejektor-Auspuff oder ein Gebläse abgeführt. Dieses Prinzip wird noch heute bei den UAV UEL-Drohnenmotoren und Diamond Engines genutzt. Das hat gegenüber einer Gemischkühlung den Vorteil einer höheren möglichen Maximalleistung. Bei einfachen Industriemotoren wird der Kolben mit Gemisch gekühlt.

Die Werkstoffauswahl für die Trochoïde sorgt für eine gleichmäßigere Temperaturverteilung. So ergibt sich bei Verwendung einer Aluminiumlegierung für das Gehäuse eine gleichmäßigere Wärmebelastung als bei einem Graugussgehäuse, was die Wärmedehnungen vermindert und damit zum Spannungsabbau führt.

Zündung

Anders als beim Hubkolbenmotor zündet der KKM bei jeder Exzenterwellenumdrehung. Die daraus resultierende hohe Zündfolge belastet die Zündkerzen stark, zumal der kühlende Leerhub entfällt. Dieses Problem teilt sich der Wankelmotor mit dem Zweitaktmotor. Die Erfindung der Mehrbereichskerzen führte hier zu erheblichen Fortschritten, hervorzuheben ist z. B. der Kupferkern. Außerdem kann, durch sorgfältige Auslegung der Kerzenposition, der Wärmewertbedarf erheblich reduziert werden. So benötigte der Sachs-Motor der Hercules W 2000 nur eine normale W175-Zündkerze von Bosch.

Im Allgemeinen und bei symmetrischen Brennraummulden wird vorauseilend, das heißt kurz vor der engsten Stelle (OT), gezündet. Wird eine zweite Kerze verwendet, so liegt eine am Kammerbeginn und die zweite in oder kurz nach der Einschnürung. Es werden unterschiedliche Auswirkungen der Kerzen auf die Verbrennung festgestellt. So verringert die vorauseilende Kerze die Schadstoffe im Abgas und bewirkt einen weicheren Gang der Maschine, die nacheilende Kerze erhöht die Leistung, da die Flammfront durch die Quetschströmung in Richtung der voreilenden Kerze beschleunigt wird. Im Ergebnis hat man den geringsten Treibstoffverbrauch, wenn beide Kerzen gleichzeitig zünden, was aber zu erhöhten HC-Emissionen führt. Beim Serienwankelmotor zündet man deshalb die untere Kerze oft zuerst, womit man bessere Abgaswerte zu Lasten des Treibstoffverbrauches erhält. Beim Renesis ist Mazda von dieser Strategie abgegangen und zündet zumindest bei niederer Last und Leerlauf beide Kerzen parallel. In Verbindung mit den verschiedensten Muldenformen und Anordnungen gibt es eine geradezu unübersichtliche Menge an Möglichkeiten.

Auch ist die Anordnung der Kerzen maßgeblich am Abgas- und Verbrauchsverhalten beteiligt. Grundsätzlich reduziert man das Ausschieben von unverbranntem Gemisch durch die Verwendung einer Doppelzündung oder auch mit einer einzigen Kerze in der Late-Trailing-Position (Late Trailing = die nacheilende Kerze ist weit oberhalb der Einschnürung angeordnet); der Verbrauch wird so gegenüber den frühen Ausführungen um etwa 30 Prozent gesenkt. Die Verwendung zweier Zündkerzen reduziert die Zeitfolge der Zündabstände auf Mikrosekunden, weshalb man bis zu einer bestimmten Drehzahl mit zwei Zündungen, oberhalb dieser nur mehr mit einer Zündung arbeitet. Die zweite Kerze ist ohnehin bei Flugzeugmotoren wegen der damit verbundenen höheren Ausfallsicherheit Pflicht. Der Mazda 787B verfügte beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans 1991 über einen mit einer Dreifach-Zündung ausgerüsteten Motor Mazda 26B. Die dritte Zündkerze beim 26B zündet das auf der oberen Seite der Kammer liegende Gemisch, bevor die Quetschströmung einsetzt, was zu einem besseren Ausbrand der Kammer und zu geringerem Treibstoffverbrauch führt.^[5]

Wirkungsgrad-Leistungscharakteristik-Verbräuche

Der Kreisprozess des Wankelmotors entspricht dem Otto-Prozess, der aus zwei Isentropen und zwei Isochoren besteht; er wird auch Gleichraumprozess genannt. Die isochore Wärmezufuhr nimmt man an, weil bei Fremdzündung die Energie schlagartig frei wird und sich das Volumen dabei kaum ändert. Der ideale thermische Wirkungsgrad ist dabei:

${\displaystyle \eta _{\mathrm {therm.} }=1-{\frac {1}{({\frac {V_{\mathrm {OT} }}{V_{\mathrm {UT} }}})^{\kappa -1}}}}$

Mit   ${\displaystyle \epsilon =V_{\mathrm {OT} }/V_{\mathrm {UT} }}$ wird der ideale Wirkungsgrad zu:

${\displaystyle \eta _{\mathrm {therm.} }=1-{\frac {1}{{\epsilon }^{\kappa -1}}}}$

Dabei ist ${\displaystyle \kappa =c_{p}/c_{v}}$ = 1,4 ( ${\displaystyle c_{p}}$ Spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck, ${\displaystyle c_{v}}$ Spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen). Der Wirkungsgrad ist allein vom Verdichtungsverhältnis abhängig.

Für die isentrope Verdichtung gilt: (1: Verdichtungsbeginn, unterer Totpunkt, größtes Volumen; 2: Verdichtungsende, oberer Totpunkt, kleinstes Volumen)

${\displaystyle {T_{2}}={T_{1}}\left({V_{1} \over V_{2}}\right)^{\kappa -1}}$ und     ${\displaystyle {T_{2}}={T_{1}}\left({p_{2} \over p_{1}}\right)^{\kappa -1 \over \kappa }}$

Wie bei allen Ottomotoren ist auch beim Wankelmotor die Verdichtung zwar erwünscht und führt zu einem höheren Wirkungsgrad, sie wird aber durch die Verdichtungsendtemperatur T₂ begrenzt, die unter der Selbstzündtemperatur des Gemisches liegen muss. Für gewöhnlich ist beim Wankelmotor die Selbstentzündungstemperatur größer als beim Ottomotor, sodass Wankelmotoren tendenziell bei gleicher Verdichtung ${\displaystyle \varepsilon }$ mit weniger klopffestem Kraftstoff, also Benzin mit geringerer Oktanzahl auskommen.

Der reale Prozess weicht vom idealisierten aus vielfältigen Gründen ab. Nimmt man die Indikatordiagramme auf, so werden die tatsächlichen Drücke p_i und Volumen wiedergegeben, aus denen sich der indizierte Wirkungsgrad ermitteln und in Diagrammen darstellen lässt. Er gilt unter den jeweils konkreten Parametern, wie Drehzahl, Verdichtungsverhältnis usw. Der Wirkungsgrad ${\displaystyle \eta _{i}}$ eines Wankelmotors ist hier beispielhaft an einem Audi NSU EA871 für den Benzin- und den Wasserstoffbetrieb dargestellt.

Die Formel für die indizierte Leistung ${\displaystyle P_{i}}$ [kW] ist:

${\displaystyle P_{i}=M_{\mathrm {d} }\cdot \omega }$

${\displaystyle P_{i}=p_{i}\cdot V_{\mathrm {K} }\cdot z\cdot n\cdot i}$

mit dem indizierten Druck ${\displaystyle p_{i}}$, dem Kammervolumen ${\displaystyle V_{K}}$, der Anzahl der Kolben ${\displaystyle z}$, der Drehzahl ${\displaystyle n}$ und der Anzahl der Arbeitshübe pro Kurbelwellenumdrehung/Exzenterwellenumdrehung ${\displaystyle i}$ (beim Wankelmotor ist ${\displaystyle i=1}$).

Die Wellenleistung ${\displaystyle P_{e}}$ erhält man bei Drehmomentmessung für HKM und KKM:

${\displaystyle P_{e}=M_{\mathrm {d} }\cdot \omega }$

${\displaystyle P_{e}=M_{\mathrm {d} }\cdot 2\cdot \pi \cdot n}$

mit ${\displaystyle M_{\mathrm {d} }}$ in [Nm] und ${\displaystyle n}$ in [1/min] ergibt sich mit der angepassten Formel die Leistung ${\displaystyle P_{e}}$ in [kW]:

${\displaystyle P_{e}={\frac {M_{\mathrm {d} }\cdot n}{9550}}}$

Der mechanische Wirkungsgrad ${\displaystyle \eta _{m}}$ ist das Verhältnis der Wellenleistung ${\displaystyle P_{e}}$ zur indizierten Leistung ${\displaystyle P_{i}}$:

${\displaystyle \eta _{m}={\frac {P_{\mathrm {e} }}{P_{\mathrm {i} }}}}$

Wie ersichtlich ist, kann man die Leistung eines Motors durch höhere Drücke beziehungsweise höhere Drehzahlen verbessern. Das Drehmoment wird, entsprechend der Abbildung, durch die Kammerdrücke mit den dazugehörigen Kolbenbodenflächen erzeugt. Die Kräfte F_p greifen immer im Exzentermittelpunkt an und erzeugen mit dem jeweils dazugehörigen winkelabhängigen Hebelarm der Exzentrizität e das Drehmoment M_d.

Das maximale Verdichtungsverhältnis des Motors wird durch den K-Faktor bestimmt und kann dadurch konstruktiv verändert werden. Das reale Verdichtungsverhältnis wird dann mit der Mulde eingestellt.^[6][7] Die Drehzahl wird begrenzt durch den Verschleiß der Dichtflächen, Füllungsgradprobleme sowie Verbrennungszeit des Gemisches.

Entwicklung von 1960 bis 1970

Zwei Jahre später, 1960, wurde erstmals ein Auto von einem Wankelmotor angetrieben, ein NSU Prinz III lief mit einem KKM 250.

Am 19. Januar desselben Jahres wurde im Deutschen Museum München während einer Veranstaltung des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) der KKM 250 erstmals der Öffentlichkeit laufend vorgeführt. Nun wurde der KKM 400 entwickelt, der von vornherein als Automotor konstruiert war. Noch im selben Jahr wurde er in einen Sport-Prinz eingebaut. Weitere umgebaute NSU Sport-Prinz folgten, in denen der Wankelmotor eine Million Versuchskilometer absolvierte.

1962 fand am 16. Februar die sogenannte „Rattermarkenkonferenz“ statt. Sie wurde notwendig, weil von den Laufflächen abplatzende Chromschichten zu häufigen Motorausfällen führten. Versuche mit leichteren Dichtleisten führten zum Erfolg, und so konnte im September der KKM 150 als erster Wankelmotor in Serie gebaut werden. Bei ihm wurden auch zum ersten Mal Sinter-Kohledichtleisten verwendet, womit das Rattermarkenproblem vorerst gelöst war. Der KKM 150 diente als Antrieb eines Wasserskischleppgerätes mit dem Namen Skicraft. Der Motor diente auch als Hilfsantrieb, als sogenannter Flautenschieber für Segelboote.

1963 wurde der erste in Serie produzierte PKW mit Wankelmotor, der NSU Wankel Spider auf der IAA der Öffentlichkeit präsentiert^[16] und Mazda stellte einen Versuchswagen mit einem Zweischeibenmotor auf der Tokyo Motor Show aus. Im Oktober 1964 ging der NSU Wankel-Spider in Serie. Der KM 37 war der erste von Fichtel & Sachs in Serie gebaute Wankelmotor. Gleichzeitig entstand der KM 914 mit 300 cm³ Kammervolumen in den Ausführungen als Stationärmotor und als Antrieb für Schneemobile, in die er von Fichtel & Sachs 1965 eingebaut wurde. Im selben Jahr stellte NSU den Zweischeiben-Motor-Typ 506/509 auf der IAA aus.

1967 wurde der NSU Ro 80 auf der IAA in Frankfurt der Öffentlichkeit präsentiert. Am 21. April gründeten NSU und Citroën das gemeinsame Tochterunternehmen Comotor in Luxemburg. Mazda ging im Mai mit dem Cosmo Sport in Serie und stellt somit als erster Autohersteller ein Auto mit einem Zweischeibenmotor her. 1969 begann Citroën mit der Operation M35, bei der an etwa 300 handverlesene Kunden Citroën M35 verkauft wurden, die zusammen über 30 Millionen Versuchskilometer zurücklegten. Mercedes-Benz präsentiert den C-111-I mit einem Dreischeibenmotor auf der IAA in Frankfurt. Im Herbst wurde der Ro-80-Motor von Doppel- auf Einfachzündung umgestellt und eine Hochspannungs-Kondensatorzündung (HKZ) eingebaut. Der Bootsmotor NSU Marine Ro 135 mit Doppelzündung wurde in Serie gebaut.

Entwicklung von 1970 bis 1980

Mercedes-Benz stellte 1970 seinen C-111-II auf dem Genfer Automobil Salon aus. Die Karosserie war überarbeitet worden und statt eines Dreischeibenmotors wurde nun ein Vierscheibenmotor getestet; in der Folge entschied sich Mercedes jedoch gegen den Einbau von Wankelmotoren. Der britische Motorradhersteller BSA testete eine BSA A65 mit einem Wankelmotor. Hercules stellte den W 2000-Prototyp auf der IFMA aus, als Motor wurde ein modifizierter Schneemobilmotor KM 914B von Fichtel & Sachs verwendet. Das Unternehmen Graupner führte den Modellmotor OS Wankel (Ogawa Seiki) in die Serie ein.

BSA/Triumph entwickelte 1971 einen eigenen luftgekühlten Zweischeibenmotor, der in einen Triumph-Bandit-Rahmen eingebaut wurde. Beim Ro 80 werden thermische Abgasreinigung und Drehzahlwarner eingeführt.

1972 stellte Ingersoll Rand mit den Wankelmotoren IR-2500 und IR-5000 die Motoren mit dem bisher größten Kammervolumen von 41 Litern her. Fichtel & Sachs führte die zweite Motorengeneration ein, den KM 3 und den KM 24; letzterer löste den KM 914 als Schneemobilantrieb ab. Mazda produzierte in diesem Jahr 155.500 Autos mit Wankelmotoren. VW zog sich aus dem von NSU und Citroën geschlossenen Vertrag zurück, und Comotor wurde alleiniges Tochterunternehmen von Citroën. Mazda stellte 1973 etwa 240.000 Autos mit Wankelmotoren her, insgesamt wurde der 500.000. Wagen mit einem Wankelmotor produziert. OMC ging unter dem Label Evinrude und Johnson mit einem Vierscheibenmotor in der offenen Bootsrennklasse an den Start. Evinrude brachte im selben Jahr Schneemobile mit einem Wankelmotor auf den Markt. Nachdem Johnson und Evinrude die offene Klasse bei den Bootsrennen dominieren, wurden Wankelmotoren für das Jahr 1974 vom Wettbewerb ausgeschlossen. Im September begann Citroën mit der Serienproduktion des Citroën GS Birotor. Yanmar Diesel stellte drei Typen Außenbordmotoren mit Wankelmotoren her. Rhein-Flugzeugbau baute einen 60-PS-Fichtel & Sachs-Zweischeiben-Wankelmotor in den Motorsegler Sirius II ein. In Altforweiler wurde das Comotorwerk eingeweiht. VW und Citroën trafen eine Entwicklungsvereinbarung für den EA871, der für die großen Citroën-Modelle vorgesehen wurde. Ford kündigte den Lizenzvertrag, weil Curtiss-Wright eine Lizenzgebühr von über 100 Millionen Dollar forderte; Ford versuchte im Gegenzug, Mazda zu übernehmen.

1975 erhielt Werner Wieland Patente für seinen aus geschweißten Blechteilen aufgebauten Wielandmotor, der bei der Audi AG in Neckarsulm im Testbetrieb lief und über 250-mal gebaut wurde. Diese Version des Wankelmotors ist um 22 % leichter als ein Motor aus Gussteilen und bietet Vorteile bei der Kühlung und den Fertigungskosten. Über den Testeinsatz in einigen firmeninternen Ro 80 kam diese Variante nicht hinaus.

1976 entstand das Motorrad Van Veen OCR 1000 des niederländischen Motorrad-Spezialisten Van Veen; er verwendete den Comotor-Wankelmotor (Citroën) und rüstet ihn mit einer elektronischen Kennfeldzündung von Hartig aus. OMC stellte nach 15.000 Motoren die Produktion ein und zog sich aus dem Markt für Schneemobile zurück. Hercules brachte die verbesserte Hercules-2000-Injektion mit dem stärkeren KC-27-Wankelmotor heraus.

Die Produktion des Ro 80 wurde mit Ende des Modelljahres 1977 nach 37.450 gebauten Fahrzeugen innerhalb zehn Jahren eingestellt; Mazda baute im selben Jahr etwa 50.000 Autos mit Wankelmotor. Der RFB-Prototyp Fantrainer 300 wurde am 14. Dezember der Öffentlichkeit vorgestellt. Als Antrieb dienten zwei Audi-NSU-EA871A-Wankelmotoren, deren Schmiersystem kunstflugtauglich ist.

Mazda führte 1978 den Zweischeiben-KKM RX-7 SA in die Serie ein, und John Deere übernahm die Wankelentwicklung von Curtiss & Wright. Nach der Insolvenz von BSA/Triumph wurde die BSA-Wankelmotorenentwicklung an Norton übertragen.

Entwicklung von 1980 bis heute

Die OMC verkaufte 1985 ihre Wankelabteilung an den kanadischen Entwickler und Erfinder Paul Moller.^[17] Für die britische Polizei stellte Norton die Interpol 2 in Serie her. Teledyne Continental Aircraft Products entwickelte Flugzeugmotoren auf der Basis von Nortonmotoren. Bedingt durch die Produkthaftung in den USA wurde das Projekt später aufgegeben.

Für 100 Millionen D-Mark erwarb Mercedes-Benz 1986 das Institut von Felix Wankel. Norton produzierte 1988 mit der Norton Classic, basierend auf der Interpol, das erste Wankelmotorrad für den freien Markt. Die Interpol 2 wurde 1989 von der Norton Police Commander abgelöst, eine zivile Version wurde als Norton Commander gebaut.

Mazda produzierte 1990 mit dem Eunos Cosmo das erste Serienauto mit Dreischeiben-Wankelmotor. Mit dem Mazda 787B und der Startnummer 55 gewann Mazda 1991 das 24-Stunden-Rennen von Le Mans. Der Rennwagen wurde dabei von einem Vierscheiben-Wankelmotor angetrieben. 1992 brachte Mazda den RX-7FD auf den Markt. Im selben Jahr entstand die UEL aus einem Management-Buy-out der ehemaligen Entwicklungsabteilung von Norton. Midwest Engines wurde gegründet und stellte Wankelmotoren für bemannte Flugzeuge auf der Basis von Nortonmotoren her.

Carlos Fernandez Pello von der Universität Berkeley entwickelte im Rahmen von Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) einen Miniaturwankelmotor^[18] und stellte ihn 2001 vor. Mazda baute im Herbst 2002 den letzten RX-7, von dessen Baureihe insgesamt 811.634 Fahrzeuge verkauft wurden.

Das Unternehmen Wankel Super Tec wurde unter Leitung von Ernst Sigmund, einem ehemaligen Rektor der Universität Cottbus, am 12. Februar 2003 in Cottbus gegründet und führt in Mitarbeiterfolge von Felix Wankel die Entwicklung der Kreiskolbenmotoren fort. Diese Gründung hat den Wankelmotor wieder in den Blickpunkt des Interesses für verschiedene Anwendungen gelenkt, wo es auf ein geringes Leistungsgewicht, große Laufruhe und geringe Geräuschkulisse ankommt.^[19]

Von April 2003 bis März 2006 stellte Mazda den RX-8 mit einer Stückzahl von 148.317 in Serie her. Seit dem 23. März 2006 verleaste Mazda in Japan den Mazda RX-8 Hydrogen RE, das erste Serienauto, bei dem Wasserstoff als Treibstoff eingesetzt wird. Am 10. August 2006 erreichte Freedom Motors mit seinen Wankelmotoren das SULEV-Emissionsziel für emissionsfreie Fahrzeuge.^[20]

Auf der Tokyo Motor Show 2007 zeigte Mazda den Premacy Hydrogen RE Hybrid. Außerdem wurde der verbesserte Renesis-16X-Wankelmotor der Öffentlichkeit vorgestellt. Der Premacy Hydrogen RE Hybrid wurde ab dem 25. März 2009 in Japan verleast.^[21]

Auf dem Genfer Auto-Salon 2010 zeigte Audi mit dem A1 e-tron ein Elektrofahrzeug, bei dem ein Einscheiben-Wankel als Reichweitenverlängerer dient. Der Wankel soll hier bei konstanter Drehzahl von 5000 min⁻¹ nahe seinem Effizienzmaximum arbeiten. Der kompakte Wankelmotor liegt in diesem Fahrzeug unter dem Kofferraumboden.^[22]

In Deutschland boten 2010 das in Kirchberg ansässige Unternehmen Wankel AG sowie das aus Aachen stammende Unternehmen Aixro Wankel-Einbaumotoren an.

Die Bestrebungen, umweltfreundliche Antriebe zu entwickeln, führt zu einer Renaissance.^[23]

Für das Jahr 2020 plant Mazda, ein Elektroauto mit Wankelmotor-Range Extender anzubieten.^[24][25]

Serienfahrzeuge

• NSU Wankel Spider (1964–1967), erstes Serienfahrzeug mit Wankelmotor.
• Mazda 110 S Cosmo Sport (1967–1972), erstes Serienfahrzeug mit Zweischeibenmotor.
• NSU Ro 80 (1967–1977)
• Mazda R100 (1968–1975)
• Mazda R130 (1969–1972) Coupé mit 13A-Wankelmotor.
• Mazda RX-2 (1971–1974)
• Mazda RX-3 (1972–1977)
• Mazda RX-4 (1972–1977)
• Mazda Rotary Pickup (1973–1977), nur in den USA verkauft.
• Mazda Parkway Rotary 26 (1974–1976), erster Bus mit Wankelmotor.^[32]
• Mazda Roadpacer (1975–1977)
• Mazda RX-5 (1975–1981)
• Mazda RX-7 (1978–2002) Baureihe SA (FB), FC, FD.
• Mazda Cosmo AP RX-5 (1981–1990)
• Eunos Cosmo (1990–1995), erstes Serienfahrzeug mit Dreischeibenmotor.
• Mazda RX-8 (2003–2012)

Prototypen und Kleinserien

• Citroën M35 (1969–1971), reiner Versuchsträger, nur 267 Stück wurden gebaut.
• Mercedes-Benz C 111 (Prototyp 1969–1971) Dreischeiben- und Vierscheibenmotoren
• Chevrolet Prototypen XP-895 und XP-897GT (1972)
• Citroën GS Birotor (1974–1975), 847 Stück hergestellt.
• Rennwagen von Mazda: 717C, 727C, 737C, 757, 767 und 787B (1991 Gewinner der 24 Stunden von Le Mans)
• Konzeptfahrzeuge von Mazda: RX-8 Hydrogen RE (2004), 5 HRE (2005) und Furai (2008).
• Flugautos M200 und M400 des Unternehmens Moller

In den 1960er und 1970er Jahren experimentierten viele weitere Hersteller mit Wankelmotoren, unter anderem Škoda (1964–1967)^[33], Trabant bzw. Wartburg (1961–1969)^[34], Nissan (1972)^[35] oder Audi mit dem Audi 100 C2 (1976–1977).