Autor: von Alfons Woelfing

07.02.2019

Stahlkolben in leistungsstarken Pkw-Dieselmotoren

Ein neues Herstellungsverfahren von MAHLE mit maximaler Designfreiheit bei der Auslegung der Kolbengallerie macht den Weg für den Einsatz von Stahlkolben in leistungsstarken Pkw-Dieselmotoren frei. Zum Einsatz kommt ein spezielles Laserschweißverfahren, das eine nierenförmige Auslegung des Kolbengalleriequerschnitts erlaubt.
 
Maximale Designfreiheit bei der Gestaltung der Kolbengallerie sorgt für optimierte Kühlung
 
Die von MAHLE neu entwickelte Fertigungstechnologie löst ein Problem, das es seit Bestehen des gekühlten Kolbens gibt: Hohe Wandstärken sorgen für eine schlechte Wärmeabfuhr und für hohe Temperaturen am Muldenrand. Geringe Wandstärken hingegen führen zu ungewollt hohen Temperaturen an der inneren Wand der Kolbengallerie– in der Folge baut sich eine Schicht aus Ölkohle auf. Diese wirkt wärmeisolierend und begünstigt so durch zu hohe Betriebstemperaturen ungewollten Verschleiß an Kolben und Laufbuchse. Die Lösung: Eine im Querschnitt nierenförmige Kolbengallerie, die den kühlenden Ölstrom hydraulisch optimal führt und für eine gleichmäßigere Wärmeabfuhr sorgt, ohne dass eine Überhitzung auftreten kann.
 
Eine dementsprechende Auslegung ist nur mit dem von MAHLE entwickelten Laserschweißprozess möglich. Bisher üblich ist bei der Kolbenherstellung das Reibschweißen – die dabei entstehenden Materialaufwerfungen stören jedoch die kontrollierte Führung des kühlenden Ölstroms.
 
Der Einsatz von Stahlkolben in Pkw-Dieselmotoren spart Kraftstoff und senkt somit signifikant den CO2-Ausstoss. Grund ist die geringere Ausdehnung des Stahl- im Vergleich zum Aluminium­kolben, die sich positiv auf die Reibleistung auswirkt. Zudem kommen Stahlkolben mit einem kürzeren Feuersteg aus und verringern durch ihre geringe Bauhöhe den Schwenkwinkel am Pleuel, was für geringere Seitenkräfte und Reibung im Bereich des Kolbenhemds sorgt.
 
Der Einsatz von Stahlkolben in Pkw-Dieselmotoren spart Kraftstoff und senkt somit signifikant den CO2-Ausstoss. Grund ist die geringere Ausdehnung des Stahl- im Vergleich zum Aluminium­kolben, die sich positiv auf die Reibleistung auswirkt. Zudem kommen Stahlkolben mit einem kürzeren Feuersteg aus und verringern durch ihre geringe Bauhöhe den Schwenkwinkel am Pleuel, was für geringere Seitenkräfte und Reibung im Bereich des Kolbenhemds sorgt.
 
Quelle und Vorschaufoto: MAHLE GmbH