Ein Großserienkolben muss gewisse Anforderungen erfüllen. Er muss die Serienleistung des Motors für eine festgesetzte Laufleistung aushalten, muss schnell zu produzieren und günstig sein. In der heutigen Zeit sind sehr viele Motoren schon von Haus aus mit Kompressor und/oder Turbolader ausgestattet, was die Produktion von Kolben vor neue Herausforderungen gestellt hat. Denn nicht nur die Geometrie hat in Bezug auf Abgasverhalten und Leistung einen großen Einfluss, die Belastung ist auch sehr viel höher. Spätestens mit leistungsstarken Motoren wie sie im Audi RS3 und Golf 7R verbaut , und die noch zudem mit einer hydraulischen Nockenhubverstellung ausgestattet sind, wird dem versierten Tuner das Dilemma klar: Ein Druckgusskolben ist bei einer Großserienproduktion zwar notwendig und richtig, doch bei einer Leistungssteigerung sind diese Kolben schnell überfordert. Seit der Golf 5 Generation haben daher fast alle bei Tunern beliebte Motoren mit sogenannten Ringstegbrüchen zu kämpfen.
Für diese Problematik gibt es unterschiedliche Lösungsansätze, deren Vor- und Nachteile wir hier erläutern möchten. Außerdem zeigen wir nachfolgend auf, wieso eine weitere Lösung her musste!
Verstärkung des Motors mit Zubehörkolben
Der Markt für Zubehörkolben ist unübersichtlich, weil groß. Es gibt mindestens ein Dutzend Hersteller, die sich mit Aussagen gegenseitig zu übertrumpfen versuchen. Jeder ist der größte, beste und erfahrenste Produzent, die eigenen Vorzüge sind stets gewichtiger als die Ansätze der Mitbewerber. Wir möchten keinesfalls den Eindruck erwecken, dass alle Zubehörkolben schlecht sind, im Gegenteil. Wir verbauen diese je nach Konzept selbst, wenn es Sinn macht. Durch die neuen Motorengenerationen gibt es aber leider Projekte, wo man nicht auf standardisierte Kolben zurückgreifen kann!
Die Verwendung von Druckgusskolben
Ein Druckgusskolben hat eine wichtige Eigenschaft, er dehnt sich kaum aus. Dies ist ein Merkmal, das er sich mit einem Serienkolben teilt. Der große Vorteil ist, dass er daher nur sehr wenig Laufspiel benötigt (0,02-0,04mm) und extrem ruhig läuft, kaum Öl verbrennt und fantastische Kaltlaufeigenschaften aufweist. Durch Änderungen an Geometrie und Verdichtungsverhältnis lassen sich so Kolben herstellen, die für einen Neuaufbau eines gestorbenen Aggregates geeignet sind, und mit denen sich auch ein wenig mehr Leistung fahren lässt.
Druckgusskolben unterliegen aber immer demselben Risiko, die Kolbenringe übertragen Last auf die Ringstege, und das spröde Material kann bei zu hohen Belastungen, oder durch Alterung brechen – Ringstegbruch.
Der Schmiedekolben
Schmiedekolben haben diese Schwachstelle nicht, denn sie bestehen nicht nur aus anderen Materialien, sie unterliegen auch einem anderen Herstellungsprozess. Die Rohlinge werden mit Druck und Hitze verdichtet, erst dann erhalten sie ihre endgültige Form. Dadurch sind die widerstandsfähiger, flexibler und können die vom Kolbenring übertragene Belastung besser und länger absorbieren. Bedauerlicherweise weisen diese Kolben einen höheren Ausdehnungskoeffizienten auf als ein Druckgusskolben, d.h., er dehnt sich bei Wärme stärker aus und benötigt daher ein größeres Laufspiel (0,07-0,11mm).
Die höhere Belastungsgrenze wird also durch einige Nachteile erkauft, die dieses Laufspiel mit sich bringen. Bei einem kalten Motor ist der Verschleiß nicht nur höher, er kann auch relativ starke Laufgeräusche (Klappern) von sich geben und Öl verbrennen. Außerdem ist der Blow-by stärker ausgeprägt, dies bedeutet, dass ein Teil des Verbrennungsdrucks an den Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäuse gelangt. Die größte Gefahr besteht aber darin, dass eigentliche alle auf dem Markt befindlichen Schmiedekolben maximal mit einer T6 Wärmebehandlung versehen sind. Nach unserer Erfahrung ist das für eine Reihe an Konzepten ungeeignet! Durch lang andauernden und starken Wärmeeintrag, fallen diese Kolben ein – sie schrumpfen um mehrere Hundertstel mm. Bei einem so groß benötigten Laufspiel in Verbindung mit der oben beschriebenen Problematik, ist diese Tatsache gleichzusetzen mit einem (erneuten) Motorschaden. Denn dann verbrennen die Motoren auch im normalen Betrieb schon Öl, machen oft Geräusche und haben massiv Blow-by!
Der Königsweg
Perfekt wäre natürlich eine Kombination aus beiden Konzepten, die die Vorteile behält und die Nachteile eliminiert. So weit so gut – leider technisch aber unmöglich. Dennoch haben wir eine Lösung für das Problem – unsere eigenen Schmiedekolben! Diese robusten Hochleistungskolben werden einzeln, per Hand in Deutschland aus einer speziellen Legierung (AlSi 12 CuNiMg) geschmiedet und anschließend T7 wärmebehandelt, was ein Einfallen der Kolben zuverlässig verhindert. Es gibt Motoren in Deutschland, die mit diesen Kolben über 300 PS/Kolben fahren! Bei einem Laufspiel von 0,07-0,08mm sind sie binnen weniger Minuten auf Betriebstemperatur, klappern nicht, haben kaum Blow-by und verbrennen kein Öl.
Schon jetzt sind unsere Kolben für eine Reihe von Motoren verfügbar, und das Lieferprogramm wird noch ausgebaut. Wenn technisch möglich, kommen zudem 22mm Bolzen zum Einsatz, für die wir teilweise extra Pleuel anfertigen, damit Ihr eine perfekte Kombination mit wenig Verschleiß bekommt.
Tij-Schmiedekolben in unserem Online-Shop