Wie wirkt sich die Kolbenform auf die Verbrennung aus?

Da sich die Motoren ständig weiterentwickeln, finden die Autohersteller immer wieder neue Wege, um bessere Kolben zu bauen, einschließlich der Änderung ihrer Größe und Zusammensetzung. Weitere Bilder von Motoren. Paul Eekhoff / Wahl des Fotografen / Getty Images

Wenn wir über Motoren sprechen, sagen wir oft, dass etwas ein "Vierzylinder" oder ein "Sechszylinder" ist. Aber was bedeutet das wirklich genau? Für diejenigen, die mit den Grundlagen des Motors nicht vertraut sind, ist ein "Zylinder" der Raum, in dem sich ein Kolben bewegt, und Kolben sind wichtige Teile in den meisten Motoren, die durch Verbrennung angetrieben werden.

Grundsätzlich vermischen sich Benzin und Luft im Brennraum oberhalb eines Kolbens. Wenn ein elektrischer Funke diese Mischung entzündet, entsteht eine winzige Explosion, die den Kolben auf und ab treibt. Diese Bewegung dreht eine Kurbelwelle, die letztendlich für den Antrieb eines Getriebes und der Räder verantwortlich ist.

Wie zu erwarten ist, sind Kolben mehr Hitze, Druck und Bewegung ausgesetzt als fast jedes andere Motorteil. Sie müssen für eine lange Lebensdauer gebaut werden. Da sich die Motoren ständig weiterentwickeln, finden die Autohersteller immer wieder neue Wege, um bessere Kolben zu bauen, einschließlich der Änderung ihrer Größe und Zusammensetzung.

Der Kolben ist das Herzstück der Bewegung eines Motors. Das Hinzufügen oder Vergrößern von Kolben zu einem Motor erhöht den Hubraum, was bedeutet, dass der Motor mehr Leistung erzeugt, weil er mehr Benzin verbrennt.

Die Anzahl der Kolben in einem Motor ist jedoch nicht das einzig Wichtige an ihnen. Die Form eines Kolbens hat einen großen Einfluss auf den Verbrennungsprozess. Hauptsächlich hat die Form eines Kolbens viel damit zu tun, wie Wärme und das Luft / Kraftstoff-Gemisch verwaltet werden.

Lassen Sie uns zunächst über verschiedene Kolbenformen sprechen. Kolben, die elliptisch oder wie Ovale geformt sind, werden kreisförmiger, wenn Wärme angewendet wird. Dies ermöglicht eine verbesserte Abdichtung, wenn der Zylinder auf die Brennkammer trifft, um eine höhere Effizienz zu erzielen. Einige Kolben sind konisch oder konisch, wodurch sich der Kolben ungeachtet der vorhandenen Wärme freier bewegen kann. Andere sind "tonnenförmig", was glatter ist und weniger Lärm und Härte erzeugt, wenn es sich bewegt [Quelle: University of Windsor].

Als nächstes erfahren Sie mehr darüber, wie sich die Oberseite eines Kolbens auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch und die Lebensdauer des Motors auswirkt.

Während sich die Motoren im Laufe der Jahre weiterentwickelt haben, haben sich auch die Kolben mit ihnen entwickelt. Sie werden kürzer und leichter und verwenden kleinere Röcke - den zylindrischen "Körper" des Kolbens. Neuere Kolben bestehen häufig aus Aluminiumlegierungen, die aus mehr Silizium bestehen als in der Vergangenheit. Dies verbessert die Hitzebeständigkeit und verringert die Wärmeausdehnung [Quelle: Engine Builder].

Einer der größten Fortschritte in der Kolbentechnologie ist die Verwendung verschiedener "Kolbenoberteile" oder "Kronen", des Teils, der in die Brennkammer eintritt und einer Verbrennung ausgesetzt ist. Während ältere Kolbenoberteile größtenteils flach waren, verfügen viele jetzt über Schalen, die unterschiedliche Auswirkungen auf den Verbrennungsprozess haben.

Die Kolbenschale wird hauptsächlich in Dieselmotoren eingesetzt. Dieselmotoren haben keine Zündphase, daher kann der Kolbenboden selbst die Brennkammer bilden [Quelle: CDX]. Diese Motoren verwenden häufig Kolben mit unterschiedlich geformten Kronen, obwohl sie mit zunehmender Beliebtheit der Direkteinspritzung auch von Benzinmotoren verwendet werden.

Die Form der Kolbenschale steuert die Bewegung von Luft und Kraftstoff, wenn der Kolben für den Kompressionshub hochkommt (bevor die Mischung gezündet und der Kolben nach unten gedrückt wird). Die Luft und der Kraftstoff wirbeln vor der Verbrennung in einen Wirbel innerhalb der Kolbenschale (oder Komprimierung) findet statt, wodurch eine bessere Mischung entsteht [Quelle: Vegburner].

Durch die Beeinflussung des Luft / Kraftstoff-Gemisches können Sie eine bessere und effizientere Verbrennung erzielen, was zu mehr Leistung führt. Die Schalen haben verschiedene Formen - einige sind auch zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs konzipiert.

Da die Direkteinspritzung zur heißesten neuen Technologie für Benzinmotoren wird, erwarten Sie, dass Kolben mit einzigartigem Bowling immer beliebter werden.

Weitere Informationen zur Kolbenform und Verbrennung finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

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Quellen

• Carley, Larry. "Kolbendesign, eine evolutionäre Geschichte." Engine Builder Magazine. 1. April 2003. (7. Dezember 2011) http://www.enginebuildermag.com/Article/1948/piston_design_an_evolutionary_tale.aspx
• CDX Online Lehrbuch. "Motorkomponenten: Kolben." (8. Dezember 2011) http://www.cdxetextbook.com/engines/comp/pistons/pistons.html
• Universität von Windsor. "Kolbendesign." (7. Dezember 2011) http://courses.washington.edu/engr100/Section_Wei/engine/UofWindsorManual/Piston%20Design.htm
• Vegburner. "DI Brennkammer Design." (8. Dezember 2011) http://vegburner.co.uk/DIcombustion.html