Die Warmfestigkeit von Kolben

Im Motor gibt es viele Bauteile die den unterschiedlichsten Anforderungen gerecht werden müssen, speziell alles rund um den Brennraum müssen Materialien für Hochtemperatur- und Hochdruckanwendungen sein. So wird für die Kolben bereits seit 1926 eine eutektische Legierung mit einem Siliziumgehalt von 11 bis 13 % verwendet. Dies spart vor allem Kosten und gilt deshalb als Standardlegierung. Doch warum diese Entwicklung?

Hinsichtlich des wachsenden Bestrebens von sogenannten Downsize-Motoren im Zuge der Spriteinsparung steigt sowohl die Betriebstemperatur als auch der Betriebsdruck im Brennraum.

Gerade ersteres, also die hohen Temperaturen, sind das Manko am Downsizing. Hohe Temperaturen führen zu Materialausdehnung, weiterhin verringert sich die Festigkeit der für Kolben verwendeten Standardlegierung um die Hälfte. Anstatt also das Material zu wechseln, ist die einfachere Lösung eine Kühlung des Kolbens mittels einer Kanüle, so wie es bei wassergekühlten Motoren bereits im Zylinderkopf und in der Zylinderwand gemacht wird. Bei großen Motoren mit geringen Drehzahlen (100 U/min, Schiffsdiesel), ist eine derartige Kühlung im Kolben bereits Gang und Gebe.

Weiterhin fördern hohe Temperaturen die Festsetzung von Ölkohle. Diese kann bei hohen Temperaturen glühen und das Gemisch, ebenso wie die große Hitze an sich, entzünden. Eine frühzeitige Zündung kann schnell die Kurbelwelle bzw. das Pleuel oder den Kolben beschädigen. Weiterhin führt eine mit einer Temperaturerhöhung verbundene Materialausdehnung zu einem Klappern, obwohl das nicht unbedingt gefährlich ist, ist es dem Kunden natürlich ein Dorn im Auge. Somit ist die Kolbenkühlung von Federal-Mogul eine echt sinnvolle Erweiterung.

Tags: , ,

Comments are closed.