von Guido Rau

Die allgegenwärtige, öffentliche Diskussion über die Klimaerwärmung und die notwendige, drastische Reduzierung des CO2-Ausstoßes zwingt die Automobilhersteller dazu, möglichst rasch verbrauchsgünstigere und emissionsärmere Fahrzeuge auf den Markt zu bringen. Bevor die derzeit vielgepriesenen alternativen Antriebskonzepte wie Elektro- oder Brennstoffzellen-Antrieb in Großserie und zu vertretbaren Kosten verfügbar sind, kann relativ kur-fristig über eine Optimierung der konventionellen Verbrennungsmotoren schon eine deutliche Verbrauchssenkung erzielt werden. Das Downsizing in Verbindung mit Turboaufladung bietet hierzu ein großes Potential, und dieser Weg wird denn auch zurzeit von fast allen namhaften Automobilherstellern verfolgt. Die Steigerung der spezifischen Leistung und des Mitteldruckniveaus bei Downsizing-Motoren sowie der weitgehende Verzicht auf eine Gemischanreicherung gehen einher mit einer Erhöhung der Abgastemperatur. Bei den PKW-Dieselmotoren bewegen sich die maximalen Abgastemperaturen in Richtung 850 °C oder gar 900 °C, während bei hoch aufgeladenen Ottomotoren häufig der Wert von 1050 °C genannt wird. Zusätzlich führt das Downsizing-Konzept auch dazu, dass, bezogen auf das Zylindervolumen, steigende Energiemengen umgesetzt werden. In Summe bedeuteten diese aktuellen Entwicklungen im Motorenbau eine markant zunehmende, thermische Beanspruchung der Abgas führenden Motorkomponenten wie Abgaskrümmer und Turbolader. Dadurch stoßen bislang eingesetzte Werkstoffe vermehrt an ihre Belastungsgrenze, und es müssen höherwertige Werkstofflösungen gefunden werden. Im Normalfall bleiben die maximalen Bauteiltemperaturen der Abgas führenden Bauteile zwar etwa 50 bis 80 °C unterhalb der Abgastemperatur, an besonders exponierten Stellen – z. B. dünne, mehrseitig von Abgas umströmte Bereiche - kann die Werkstofftemperatur jedoch nahezu die Abgastemperatur erreichen.