Wenn ein Diesel-Kolben aus Aluminiumlegierung wegen der hohen Belastung extra Buchsen für die Naben braucht, rückt ein anderer Werkstoff in den Bereich des Möglichen, nämlich Stahl. Den gesamten Lkw- Bereich hat er schon erobert. Nun schickt er sich an, im Bereich der drehmomentstarken Dieselmotoren zu wildern. Das Mehr an benötigter Kühlung wird bei diesem Werkstoff durch Intensivierung der ohnehin schon vorhandenen Spritzölkühlung erreicht. Und da Aluminium auch als Legierung meist stärker dimensioniert werden muss als Stahl, ist der Gewichtsnachteil gar nicht mehr so groß.

Wenn wir von unterschiedlichen Aufgaben für die verschiedenen Bereiche ausgehen, können wir auch gleich den Kolben teilen und mit unterschiedlichen Materialien versehen. Im Bereich schwerer LKW-Motoren gibt es entweder eine solche Teilung oder eine zumindest äußerlich fast völlig vom oberen Teil abgetrennte Schaftzone. Der Zwischenraum ist also stark eingezogen und man würde im Schnitt die Ringzone nur noch als Anhängsel wahrnehmen. Der Kühlkanal wird dadurch im Prinzip von außen zugänglich. Er muss durch einen Blechkragen nach unten verschlossen werden.

Bei den zweigeteilten Kolben ist der Kühlkanal auch bei der Bearbeitung von außen frei. Damit kann die Wandstärke zwischen ihm und der Kolbenkammer gezielt noch etwas dünner gestaltet werden, ohne unzulässige Schwächung befürchten zu müssen. Das Ergebnis ist eine exzellente Abführung der Wärme fast direkt ans Motoröl. Übrigens muss der Kolben nicht immer in einen oberen und unteren Teil geteilt sein, es ist auch ein ihn im Schaftbereich ringförmig umlagernder Aluminium-Mantel möglich. Die beiden Teile müssen nicht unbedingt verschraubt, sondern können auch verschweißt sein.

Wenn wir schon mal ein so schönes Bild wie das obige vom Kaltstart- und -lauftest eines Motors haben, sollten wir uns noch einmal mit einem der wichtigsten Maße beschäftigen, dem Einbauspiel. Es beträgt für heutige Leichtbaukolben um die 0,4 mm, ist bei Al-Zylinderblöcken kleiner und beim Dieselmotor größer. Damit hat man wieder das Maß erreicht, für das früher Regelkolben mit eingegossenen Stahlstreifen nötig waren. Übrigens ist neben dem Regelkolben auch das Einschrumpfen der Kolbenbolzen zumindest bei Dieselmotoren verschwunden. Hier herrscht normale Gleitlagerung vor, natürlich gegen unerwünschten Austritt gesichert.

Gar nicht zu dem Bild oben passt eine Betrachtung der Temperaturen. Auch hier muss man zwischen Benziner und Diesel unterscheiden. Ersterer erwärmt den Kolbenboden noch recht gleichmäßig, letzterer belastet besonders stark den Muldenrand. Erstaunlicherweise ist nicht so sehr ein Ereignis mit hoher Temperatur so entscheidend, wie wenn diese dauerhaft auf die Materialeigenschaften des Kolbenwerkstoffs einwirkt. Hinzu kommt, dass modernes Öl zwar höhere Temperaturen aushält, es aber trotzdem zu Ölverkokungen im Bereich der oberen Kolbenringe kommt, was die Temperaturempfindlichkeit wieder erhöht.

Unglaublich die Leistung einer eventuell vorhandenen Ölspritzkühlung. Sie nimmt direkt den ersten Platz bei der Ableitung von Wärme ein, noch vor deren Ableitung durch den ersten Kolbenring oder gar durch den Schaft viel weiter unten. Dies kann etwas aufwändiger durch eine Ölspritzdüse am Zylinderende oder relativ leicht realisierbar durch eine kleine Bohrung am großen Pleuelauge geschehen. Zumindest im ersten Fall sind der Öldruck und Umlaufmenge anzupassen. Hat der oberste Kolbenring einen Ringträger, kann dieser direkt durch einen Kanal gekühlt werden. 09/12