Unterm Hemd
Mit einer neuen Generation Leichtmetallkolben ist es dem Zulieferer Mahle nun gelungen, drei divergierende Anforderungen an einen Kolben unter einen Hut – pardon, unter ein Hemd zu bringen und dabei noch die Verschleißfestigkeit zu verbessern
Stuttgart, 22. Juni 2015 – Mit einer neuen Generation Leichtmetallkolben ist es dem Zulieferer Mahle nun gelungen, drei divergierende Anforderungen an einen Kolben unter einen Hut – pardon, unter ein Hemd zu bringen und dabei noch die Verschleißfestigkeit zu verbessern. Das fand jedenfalls die Jury des diesjährigen Automotive News Pace Award.
In modernen Otto-und Dieselmotoren nimmt die thermische und mechanische Belastung der Kolben durch die steigende spezifische Leistung stark zu. Außerdem sollen diese Bauteile zum Beispiel über Gewichts- und Reibleistungsreduzierung die Effizienz der Motoren erhöhen. Darüber hinaus wird von Herstellern gefordert, leichtere Kolben bereitzustellen. Die oszillierenden Massen der Kolben sind für das transiente Ansprechverhalten, das der Fahrer als williges Hochdrehen erlebt, sowie (insbesondere bei Vierzylindermotoren) eine hohe Laufkultur von wesentlicher Bedeutung. Ein klassischer Zielkonflikt also.
Unterm Hemd (3 Bilder)
(Bild: BDG - Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie)
Das konventionelle Konzept umgekehrt
Mahle kombiniert bei seiner neuesten Generation des Evotec-Kolbens eine schmales, steifes Kolbenhemd auf der Druckseite mit einem breiteren, elastischen auf der Druckgegenseite. Das Konzept ist insofern ungewöhnlich, als bisher bei solchen asymmetrischen Konzepten die größeren Mantelfläche auf der Druckseite lag, um die Belastung auf eine größere Fläche zu verteilen. Damit kann laut Hersteller die Verschleißfestigkeit um das Achtfache gesteigert werden, während das Kolbengewicht nochmals um fünf Prozent gegenüber dem ohnehin schon 15 Prozent leichteren Evotec-Kolben sinkt. Mahle hat am Prüfstand und im befeuerten Motorbetrieb nachgewiesen, dass die Reibung sinkt und beziffert den Vorteil für den NEFZ auf rund ein halbes Gramm CO2/km.
Der Evotec-2 ist geeignet für Leistungsdichten um 100 kW/l. Der Evotec-SC verfügt zusätzlich über einen Kühlkanal, der die Temperaturen am Kolbenboden und im Bereich des ersten Ringstegs um bis zu 25 K senkt. Damit steigt die Belastbarkeit des Kolben für Leistungsdichten deutlich über 100 kW/l.
Für seinen Leichtbau-Kolben für Ottomotoren wurde Mahle mit dem renommierten Automotive News Pace Award 2015 ausgezeichnet. (fpi)