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Kurbeltrieb 3



Die innere Verbrennung ist der eigentliche Knüller, der den Verbrennungsmotor von der Dampfmaschine unterscheidet. Alles passiert im selben Raum. Die Restwärme vom vorigen Zyklus kommt dem nächsten zugute. Würden die Materialien es aushalten, wäre die Kühlung überflüssig, ein deutlicher Vorteil für den Wirkungsgrad. Kühlung und Dichtigkeit, das sind die beiden Pferdefüße für den Kurbeltrieb.

Den Einfluss beider Phänomene kann man recht gut am oberen Kolbenrand beobachten, vom Feuersteg, dem Abstand zwischen Oberkante und erstem Kolbenring, und der kompletten Ringzone. Ganz schwierig sind die verschiedenen Aufgaben hier. Der Kolben selbst hat in diesem Bereich keinen Kontakt mit der Zylinderwand.

Also geht ein großer Teil der Wärme vom Kolbenboden über den obersten Kolbenring zur Wandung. Dazu wäre eine breite Auflagefläche günstig. Aber die bringt mehr unerwünschte Reibung. Ballige Oberfläche wäre wiederum dafür besser, auch für die Abdichtung des Vebrennungsraums gegenüber dem Kurbelgehäuse. Öl wird eben nicht nur vom Ölabstreifring von der Zylinderwand abgenommen und zum Kurbelgehäuseraum befördert.

Das ist ein echtes Problem durch gegensätzliche Anforderungen. Bewegt sich der Kolben Richtung OT, soll er Öl zur Schmierung an seinen Gleitstellen vorfinden. Gleichzeitig müsste er es auf seinem Weg nach UT aber auch abstreifen, damit es während des Arbeitstakts nicht verbrennt und evtl. die Abgaswerte zusätzlich versaut. Außerdem würde das den inzwischen fabelhaft geringen Ölverbrauch erhöhen.

Also kommt eine ganz glatte Zylinderwand nicht in Frage. Aber es gibt doch verchromte Zylinder? Wohl vermutlich nur bei Zweitaktern, die ihren Ölhaushalt fast ständig mit sich schleppen. Wir rauen also die Zylinderwände auf, nachdem wir sie gerade erst besonders maßhaltig zu den Kolben hin ausgerichtet haben. Und zwar so, dass sich das während der Einlaufzeit auf ein erträgliches Kompromissmaß zurückschleift.

Um wiederum die Einlaufzeit mit entsprechend ungünstigen Werten beim Abgas und beim Verbrauch zu verkürzen, sind dann noch besser definierte Aufbewahrungsorte für Motoröl per Laser möglich. Dazu später in diesem Buch noch mehr. Das nächste Dilemma ist die Einstellung der Federwirkung der Kolbenringe. Ist die groß, dichten die Ringe besser ab, allerdings etwas auf Kosten des Wirkungsgrades. Auch da ist man inzwischen schon auf der Jagd nach kleineren Erfolgen angelangt.

Bei der Einführung des Alu-Kolbens in einem GG-Zylinder hatte man Schwierigkeiten mit den verschiedenen Koeffizienten für die Wärmeausdehnung. Zwischendurch hat man das gelöst mit deutlich mehr Spiel in Richtung der Achse des Kolbenbolzens. Dehnte sich mit steigender Temperatur der Kolben mehr aus als der Zylinder, wurde er durch eingegossenen Stahlstreifen gezwungen, dies in Richtung des größeren Spiels zu tun.

Und heute? Da ist offensichtlich eine Kombination am Werk. Vermutlich ist etwas größeres Kolbenspiel insgesamt bei kaltem Motor möglich, ohne dass diese klappern. Und dann wird vermutlich doch durch geschickte Verteilung von Material der Kolben wieder gezwungen, sich in Richtung Kolbenbolzen etwas stärker auszudehnen. Es könnte sein, dass hier eine gewisse Flexibilität des Kolbens in diese Richtung eine Rolle spielt.


Und wie hat man auf die im vorigen Kapitel erwähnten Anforderungen durch mehr Druck im Brennraum reagiert? Ebenso differenziert wie gerade erwähnt. Da gibt es die Möglichkeit, den Kolben zu schmieden statt nur zu gießen. Zwischendurch hat man ihn, z.B. beim Lkw, ganz oder teilweise aus Stahl gebaut. Jedoch ist man inzwischen von dieser zusammenschraubbaren Zweiteilung (Bild oben) wieder ab, obwohl Stahl natürlich auch deutlich bessere Gleit- und Notlaufeigenschaften hätte.


Der verstärkte Alu-Kolben ist wieder mehr in. Schon lange ist hier ein mit eingegossener Ringträger (Bild oben) möglich. Neuer sind z.B. separate Lagerbuchsen für den Kolbenbolzen. Auch der kann zwar immer noch hohl sein, aber doch mehr Wanddicke haben. Hinzu kommen die Möglichkeiten einer geänderten Materialwahl für das Pleuel und die Legierung des Kolbens.

Unglaublich, was man heutzutage alles mit dem Motoröl anstellt. Spritzen war hier schon immer möglich. Aber exakt z.B. in einen umlaufenden Kanal im Kolben doch wohl erst in neuerer Zeit. Bitte bedenken Sie, dass dieser sich in Bewegung befindet. Auch kann man inzwischen die Verbrennung besser steuern, z.B. durch mehrere Einspritzungen und sogar Zündungen Druckspitzen vermeiden.

Jedenfalls setzt man heute z.B. in Gerichtsverfahren bei der Ansetzung der von VW zu leistenden Rückerstattung des Kaufpreises 250.000 km als den Wert an, ab dem der Wagen als abgenutzt zu gelten habe und VW nichts mehr zu bezahlen habe. Da sehen Sie, was ein moderner Kurbeltrieb bei ordentlicher Behandlung zu leisten imstande ist.








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