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Lang läuft

Weil somit die Berührungsfläche zwischen Kolben und Zylinder kleiner wird, sinkt der Reibungsverlust. Außerdem erlaubt eine geringere Kolbenhöhe bei gleichem Hub ein längeres Pleuel. Lange Pleuel sind günstiger, weil sie dem theoretischen Ideal einer senkrechten Bewegung näher kommen und somit geringere Seitenkräfte entstehen, wodurch wiederum die Reibung des Kolbens innerhalb der Zylinderlauffläche sinkt. Die Seitenkräfte sorgen für eine einseitige Erhöhung der Reibung und können zu regelrechten Kippbewegungen des Kolbens führen, die ein Aufschlagen an der Kolbenwand nach sich ziehen.

Anders als Aluminiumwerkstoffe hat 42CrMo4 außerdem den Vorteil einer ähnlichen Wärmeausdehnung wie der Grausgussmotorblock. Aluminiumkolben können sich laut Mahle beim Warmlauf des Motors so stark ausdehnen, dass ihr Außendurchmesser größer werden kann als der Innendurchmesser der Laufbuchse. Das kann dazu führen, dass gerade der hochbelastete Feuersteg – also der kleine Bereich zwischen obersten Kolbenring und Kolbenoberkante – Kontakt zur Kolbenwand bekommt, was natürlich im Hinblick auf geringe Reibung unerwünscht ist.

Stahl spart Gewicht

Und schließlich überrascht eine Erkenntnis, die man auch aus anderen Bereichen des Leichtbaus kennt. Obwohl Stahl spezifisch schwerer ist, führen der kürzere Kolben und damit verbundene geringere Wandstärken dazu, dass das Gesamtsystem aus Kolben und Pleuel leichter wird. Das gilt übrigens für beide Bauteile, weil auch das Pleuel wegen der geringeren oszillierenden Massen leichter ausgelegt werden kann. In einem rechnerischen Gewichtsvergleich für einen Pkw-Dieselmotor kommt Mahle mit Stahlkolben auf 1445 Gramm und mit Aluminium auf 1516 Gramm. Die Werte beziehen sich auf Kolben plus Bolzen und das Pleuel.