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Mahle: Stahlkolben für Diesel-Pkw senken Verbrauch um bis zu fünf Prozent

Mahle hat mit dem TopWeld einen neuen Stahlkolben für Pkw-Motoren entwickelt, der im Vergleich zu Aluminiumkolben den Kraftstoffverbrauch durch die geringeren Reibverluste um zwei bis fünf Prozent reduzieren soll. So weist der dauerfeste Stahl eine Wärmeausdehnung auf, die im Bereich der Wärmeausdehnung des Graugussblocks liegt. Bei warmem Motor dehnen sich folglich Kolben und Zylinder ähnlich stark aus, was dazu führt, dass das Kolbenspiel erhalten bleibt und der Kolben nie in Überdeckung läuft. Eine weitere Senkung der Reibverluste kommt dadurch zustande, dass bei Stahlkolben aufgrund ihrer Robustheit eine reduzierte Kolbenhöhe darstellbar ist. Kolben und Zylinderwand haben dann weniger Berührungsfläche.

Neben der Kolbenhöhe kann man auch die Wandstärken verkleinern. Dadurch wird so viel Material beim Kolben und dem dazugehörigen Bolzen eingespart, dass laut Mahle die optimierte Stahlkolbengruppe weniger wiegt als bei Verwendung von Aluminiumkolben. Dank der kleineren Kolbenhöhe können längere Pleuelstangen verwendet werden, wodurch sich die Kraft senkrecht auf die Zylinderwand verringert, was wiederum die Reibverluste reduziert. Eine alternative Möglichkeit, die sich durch die geringere Kolbenhöhe ergibt, ist die Verringerung der Motorblockhöhe. Vorteil hier kann neben einem verringerten Gewicht eine bessere Ausnutzung des Bauraums sein.

Um die geringere Wärmeleitfähigkeit von Stahl auszugleichen und damit die Verbrennungswärme besser kontrollieren zu können, ist der TopWeld aus zwei Bauteilen geschweißt, sodass ein großer Kühlkanal entsteht, in den Öl eingespritzt werden kann. Stahl erlaubt es, die Wandstärke zwischen Brennraum und Kühlkanal zu reduzieren und somit die Wärme besser in das Öl zu leiten. Entscheidend für ein ausreichendes Kühlölangebot an der Spritzdüse sei neben einer geeigneten Ölqualität ein gebündelter, vertikaler Ölstrahl mit optimiertem Auftreffpunkt. Für Mahle hat sich somit nach eigenen Angaben die erhöhte Temperatur im Brennraum und die damit verbundene Entstehung von NOx als beherrschbar herausgestellt. Metadaten anzeigen: Autor verbergen | Schlagworte