Warum sind Stahlkolben in Verbrennungsmotoren so selten, obwohl sie überlegene Festigkeit besitzen, wodurch z.B. Stegbruch durch Ermüdung ausgeschlossen ist?
Meines Wissens kommen nur bei Mercedes Dieselmotoren wie dem OM654 Stahlkolben zum Einsatz
3 Antworten
Falsch. Mittlerweile setzen immer mehr Hersteller wieder mehr auf Stahlkolben. Durch das Downsizing entstehen immer größere Drücke in die Leistung bei zu behalten.
Das Problem was du meinst, entsteht "früher" dadurch das immer mehr Motorblöcke aus Alulegierungen gegossen wurden. Hier bestand einfach das Problem das Stahl und Alu sich unterschiedlich ausdehnen und das ganze in der Laufbuchse nicht richtig dicht wurde. Mittlerweile benutzt man Stahllegierungen für den Kolben die dies Recht gut ausgleichen und somit im Alublock laufen
Vl kosten und Leistungsfähigkeit?
Bisher sind die Herstellungskosten bei Alukolben eindeutig geringer gewesen, als bei Stahl. Inzwischen reicht die Festigkeit bei den heutigen Motoren nicht mehr aus so daß momentan ein Umschwenken zu Stahlkoben erfolgt.
Weiterer Punkt für die Verwendung von Alu war das Gewicht. Denn die Massenkräfte während der Beschleunigung zwischen OT und UT und dem Abbremsen am OT & UT sind enorm. Geringeres Gewicht reduziert auch die Massenkräfte und hat somit auch höhere Drehzahlen ermöglicht.
Das größte Problem, was die Kolben aus Alu haben / hatten, waren die unterschiedlichen Materialstärken im Bereich des Kolbenbodens, der Bolzenaugen und dem Schaft. Zuerst wurden diese mit einer aufwändigen Kolbengeometrie kompensiert. Dann wurden Autothermik- oder auch Autothermatik-Kolben entwickelt. Diese hatten zB Inlays aus Stahl oder anderem Material. Das sorgte dafür, daß ein betriebswarmer Kolben tatsächlich nahezu rund ist.
Die Stahlkolben, die momentan immer mehr im kommen sind, werden geschmiedet und haben daher schon eine hohe Festigkeit. Anscheinend ist das mit der Geometrie im kalten und warmen Zustand wohl auch nicht so problematisch wie bei Alu. Zudem halten die auch höhere Temperaturen aus und geben nicht so schnell auf, wenn mal ein Injektor oder eine Einspritzdüse nicht ganz dicht ist. Bei Alu-Kolben hatte man da schon mal schnell ein Loch im Kolbenboden!
