Kolben aus Kohlenstoff

[Corollus]

Was die Kolberhersteller schreiben ist sowieso nicht alles richtig.

-Hohe Temperaturbeständigkeit. Die mechanische Festigkeit erhöht sich bei steigender Temperatur.

Die mechanischen Eigenschaften erhöhen sich bestimmt nicht mit steigender Temperatur. Kohlenstoff,ist nicht einfach Kohlenstoff,es besteht immer der Zusammenhang Faser-Kunststoffverbund(Matrix+Faser). Die Faser ansich ist
nicht stark abhänging von der Temperatur,jedoch die Matrix. Die mechanischen Eigenschaften R(längs,Druck),R(quer,Druck) und R(längs,quer) sind mit durch die Matrix geprägt und somit ändern sich diese Werte bei Temperaturschwankungen. Treibt man es dann soweit mit der Erhöhung der Temperatur,kommt man zur sogenannten Glastemperatur Tg. Hier fallen alle mechanischen Eigenschaften schlagartig in den Keller,die Dämpfung steigt, Wärmeleitfähig steigt usw.
Hinzu kommt bei einer Temperaturerhöhung eine themische Eigenspannung,die sich zu mechanischen Spannung dazu addiert. Grund dafür ist ein unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizient von Matrix und Faser. Es gibt sogar Faser(z.B. Kohlenstoff),welchen erstens ein anisotropes Verhalten aufweisen,d.h. das sie sich z.B. unterschiedlich in Längs und Quer-Richtung ausdehnen und zweitens sogar negativ sein können.

Bla,bla,bla......usw auf jeden Fall ist bei einer Temperatursteigerung eines Faser-Kunststoffen nicht mit einer Steigerung der mechanischen Eigenschaften zu rechnen. Viel mehr muss man dringen aufpassen,nicht an die Tg zu kommen,da sich bei überschreiten dieser Temperatur der Werkstoff wie Gummi(=Elastomer ,übrigens liegt hier die Tg unterhalb üblicher Temperaturen und somit hat er typische gummiartige Eigenschaften) verhält.

-Thermische Ausdenung ist geringer. Der Koblen wächst bei steigender Temperatur im viel geringerem Maße.

Soweit richtig! Der Kunststoff wächst im Vergleich zu Metallen im geringerem Maße,er zieht sich sogar bei manchen Fasern zusammen! Bringt mir aber auch nicht so viel wenn sich z.B. Gummi durch Erwärmung nicht groß ausdehnt,es bleibt noch immer gummiartig(geringer Elastizitätsmodul). Man muss schon unterhalb Tg bleiben können.



-Geringes Gewicht: Das spezifische Gewicht ist 30% geringer als bei Aluminium. Durch dickere Wandstärken bleiben immer noch 15-20% Gewichtsreduzierung bei einem alltags-tauglichen Kolben über.

Richtig! Meist einzigster Grund warum man Faser-Kunstoffe einsetzt= Gewichtsreduzierung.

-Dadurch geringere oszillierende Massen.

Richtig! Da das Trägheitsmoment von der Masse abhängt,wird dies folglich vermindert. Aber aufgepasst! Trägheitsmomente berechnen sich nicht allein aus Massen,die Geometrie spielt mit ein und wenn eine dickere Wandstärke gewählt werden muss als bei Metallen, dann steigt auch wieder das Trägheitsmoment. Letztendlich bleibt es aber geringer durch den Dichtevorteil.

Steigerung der Drehzahlfestigkeit, Leistung und Laufruhe.

Richtig! Durch Senkung der Trägheit kann die Drehzahlt weiter erhöht werden.

- Dudurch können Kolbenlaufspiele von einem bis zwei hundertstel Millimeter eingehalten werden.

- Hierdurch fällt der Feuerstegspalt oberhalb des oberen Kolbenrings deutlich kleiner aus.

- Höherer Wirkungsgrad durch verringertes Vorbeiblasen in das Kurbelwellengehäuse.

- Dadurch verringern sich die Werte von Kohlenstoffen und Stickoxyden.

- Eine Leistungssteigerung durch andere Kolbengrößen ist hierbei in Erwägung zu ziehen.

Richtig! Alles logische Konsequenzen.