Durch Optimierungen an Dieselmotoren zur Emissionsminderung, wie verbesserte Brennverfahren, steigt der effektive Mitteldruck und damit auch der Zylinderspitzendruck massiv an. Das Potenzial der heute üblichen Aluminiumkolben gilt als ausgereizt. Federal-Mogul, Kolbenschmidt und Mahle arbeiten deshalb an Stahlkolben, die auf die spezifischen Anforderungen von Pkw-Dieselmotoren abgestimmt sind. Stahlkolben für Nutzfahrzeuge und Baumaschinen sind schon seit Mitte der 1980er Jahre auf dem Markt, wobei die Konstruktion von Stahlkolben bei Nfz-Anwendungen nicht ohne weiteres auf Pkw-Motoren übertragbar ist. Um die Vorteile von Stahlkolben zu nutzen, muss die Motor- und die Kolbenkonstruktion auf die spezifischen Eigenschaften des Werkstoffs abgestimmt werden. So kann bei Stahlkolben die Kompressionshöhe, also die Distanz zwischen Nabenmitte bis Kolbenoberkante sowie der Kolbenbolzen im Durchmesser kleiner und deutlich kürzer ausfallen. Daher könnte das System mit Stahlkolben insgesamt leichter sein als eines mit vergleichbaren Aluminiumkolben. Ein Preisvergleich ist derzeit noch schlecht möglich. Als Werkstoffe kommen kostengünstige niedriglegierte Stähle wie der 38MnSiVS5 und für höhere Festigkeits- und Temperaturanforderungen Vergütungsstähle, hochlegierte Stähle wie der SAE4140H oder warmfester Stahl wie der 42 CrMo4V in Frage. Es wird sowohl an einteilig geschmiedeten Kolben wie an zweiteilig geschweißten oder gegossenen Kolben gearbeitet. Ähnlich wie bei Aluminiumkolben werden die Stahlkolbenschäfte mit einer speziellen Grafitbeschichtung versehen. Dies reduziert die Reibungsverluste und erhöht die Fresssicherheit. Des Weiteren können dadurch signifikante Vorteile im NVH-Verhalten erzielt werden.
Kolben aus Stahl für Pkw-Dieselmotoren
Motortechnische Zeitschrift ; 70 , 12 ; 902-906
2009
5 Seiten, 6 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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