Kolben

Beim Ottomotor (Benziner) und beim Dieselaggregat handelt es sich gleichermaßen um Hubkolbenmotoren. Üblich sind heute vier Arbeitstakte, beim Rasenmäher, einer Motorsäge oder einem Moped kommt auch noch der Zweitaktmotor zum Einsatz. Die Arbeitstakte beschreiben auch die Arbeitszyklen des Kolbens:

- Ansaugen (Einlassventil geöffnet)

- Verdichten (beide Ventile geschlossen)

- Arbeiten (beide Ventile geschlossen)

- Ausstoßen (Auslassventil geöffnet)

Beim Ansaugen wird der Kolben nach unten bewegt. Der entstehende Unterdruck saugt die Luft (Sauerstoff), die zum Verbrennen benötigt wird an. Bei älteren Motoren wie beispielsweise dem Vergasermotor wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch angesaugt. Heute sind jedoch nahezu alle Motoren Direkteinspritzer. Der schubweise Bedarf von Luft wird berücksichtigt. Grafisch dargestellt wird Luft wellenförmig angesaugt. Daher muss der Ansaug so abgestimmt sein, dass der Verbrennungsraum optimal befüllt wird.

Beim Verdichten wird der Kolben von der Kurbelwelle über die Pleuelstange nach oben geschoben. Dadurch wird das Gemisch im Verbrennungsraum verdichtet. Dieselmotoren benötigen eine höhere Verdichtung (Selbstzündung) als Ottomotoren. Allerdings werden heute auch bei Benzinern höhere Verdichtungen erzielt. Der Trend zum Motor-Downsizing ist hier verantwortlich. Das Downsizing ist durch höhere Herstellungsqualität verschiedener Bauteile erst möglich geworden. Die nun möglichen höheren Drücke durch Aufladung von Turbos oder Kompressoren führen zu einer besseren Verbrennung und damit zu weniger Abgasen.

Beim Arbeiten zündet das Kraftstoff-Luft-Gemisch, der Kolben wird praktisch nach unten geschleudert. Dadurch wird die Kurbelwelle gedreht. So wird Verbrennungsenergie in Bewegungsenergie umgewandelt. Die Kurbelwelle setzt die Drehbewegung auf die Getriebehauptwelle fort. Hier wird die Drehzahl des Motors dann durch Untersetzen oder Übersetzen an den Bedarf angepasst.

Der Kolben wird nun durch die Kurbelwelle wieder nach oben geschoben. Dabei werden die Verbrennungsrückstände und die Abgase in den Abgaskrümmer und die Auspuffanlage geschoben. Da das Ausstoßen schubweise mit dem Kolbenhub erfolgt, ist die Auspuffanlage daran angepasst.

Nicht jeder Autobesitzer weiß es - die Form des Kolbens ist kalt oval. Vereinfacht erklärt hat das mit der Befestigung der Pleuelstange zu tun. Hier ist der Kolben quasi fixiert, das Material zudem an die hohe Belastung angepasst. Wäre die Kolbenoberfläche rund, würde die thermische Ausdehnung bei Betriebstemperatur zu einer ovalen Oberfläche führen. Ist die Oberfläche dagegen minimal oval (für das menschliche Auge nichts sichtbar), führt das zu einer runden Kolbenoberfläche im betriebswarmen Motor.

Darüber hinaus gibt es aber auch richtige Ovalkolben. Dadurch wird die Oberfläche des Kolbens erhöht. Dadurch können bei einem baugleichen Motor bis zu 40 Prozent Flächenausdehnung gewonnen werden.

Früher wurden Kolben üblicherweise aus Stahlgusslegierungen hergestellt. Aufgrund der verbesserten und fortgeschrittenen Herstellungsbedingungen können heute vornehmlich Aluminiumlegierungen eingesetzt werden. Bei den Kolbenvarianten kann mehrfach unterschieden werden. Zunächst zwischen Diesel- und Ottomotorkolben. Dieselkolben sind im Bereich des Feuerstegs, am ersten Kolbenring, mit einer zusätzlichen Metalllegierung verstärkt, damit das Material den höheren Drücken und Temperaturen standhält.

Darüber hinaus wird zwischen Gusskolben und Schmiedekolben unterschieden. Gusslegierungen sind eher spröde und damit hart. Das lässt sich mit Glas vergleichen. Schmiedestahl ist gewalzter Stahl. Dadurch wird ein völlig anderes Gefüge im Stahl erzielt. Schmiedekolben sind eher "elastisch", mit Gummi vergleichbar, um einen anschaulichen Unterschied zwischen Guss- und Walzlegierungen herauszuarbeiten. Damit halten geschmiedete Kolben auch hohe Drücke besser aus, weshalb sie bei großen Dieselaggregaten eingesetzt werden.

Beide Stahllegierungen haben aber auch Nachteile. Wird der Stahl zu heiß, wird er gesintert. Sintern führt zu einem härteren, dafür aber spröden Stahl. Er als Schadensbild gebrochene Kolbenkörper ist daher auf Einflüsse auf die Legierung zurückzuführen. Beispielsweise führt der falsche Kraftstoff oder ein defekter Klopfsensor zum Klopfen des Motors. Dabei ist der Zündzeitpunkt nicht mehr optimal und belastet das Material signifikant.

Daneben gibt es auch noch Sportkolben. Dabei handelt es sich zumeist zum Schmiedekolben, während die Serienkolben oftmals aus Guss bestehen. Sportkolben können aber auch eine andere Kolbenoberfläche aufweisen (Mulde oder Nasenkolben zum besseren Verwirbeln des Luft-Kraftstoff-Gemischs).

Grundsätzlich werden diese natürlich nicht gereinigt. Dennoch kann der Autobesitzer durchaus etwas unternehmen. Bei einem Motor, der mit Normalbenzin betrieben werden kann, sollte hin und wieder eine Tankfüllung Super verfahren werden. In Internetforen ist immer wieder zu lesen, das sei eine fälschliche "Binsenweisheit" von Mechanikern, die sich nur wichtig machen wollen. Stattdessen ist aber die Aussage, dass das Verändern des Kraftstoffs diesen nicht reinigen könnte, falsch.

Ausschlaggebend ist hier die unterschiedliche Oktanzahl (ROZ). Normalbenzin hat 95 ROZ, Super 98 ROZ. Es gibt noch Kraftstoffe mit 100 ROZ. Die Oktanzahl beeinflusst den Zündzeitpunkt maßgeblich. Daher sind moderne Motoren mit einem Klopfsensor ausgestattet. Beispielsweise erfolgt dann bei einem Motor, der auf Super ausgelegt ist, eine Anpassung des Zündzeitpunkts, wenn es durch die Verwendung von Normalbenzin zum Klopfen kommt. Auch, wenn der Zündzeitpunkt bei modernen Motoren angepasst werden kann, sollte der Kraftstoff befüllt werden, für den der Motor konzipiert ist.

Bei älteren Motoren ohne Klopfsensor führt das Super (bei einem Motor, der auf Normalbenzin ausgelegt ist) zu einem leicht veränderten Zündzeitpunkt bzw. eine veränderte Zündung. Dadurch können sich Verbrennungsrückstände auf der Oberfläche des Kolbens besser lösen. Stellt sich beim Abnehmen des Zylinderkopfs heraus, dass die Oberfläche des Kolbens stark verschmutzt ist mit Verbrennungsrückständen, ist das alleinige Reinigen nicht immer ratsam. Vielmehr muss die Frage gestellt werden, wie es überhaupt zu massiven Ablagerungen kommen konnte. In der Regel liegt hier ein abgenutzter Kolbenring (Ölabstreifringe, Verdichtungsring) bzw. eine entsprechende Zylinderlauffläche (Kreuzschliff) vor, die zu überarbeiten ist. Muss überarbeitet werden (honen), müssen Übermaßkolben verwendet werden.

Die verbauten Kolben lassen sich am besten mit Waschbenzin reinigen. Keinesfalls dürfen dafür nicht vorgesehene Produkte wie Backofenreiniger verwendet werden (alles schon gefunden im Internet als "Lösungsvorschlag"). Ohne näher darauf einzugehen: solche Produkte können die Metalllegierung massiv schädigen. Der ausgebaute Kolben kann am besten mit Ultraschall gereinigt werden.

Ein neuer Motor oder eben auch ein überholter Motor muss eingefahren werden - so die einhellige Meinung. Allerdings gibt es nicht nur verschiedene Meinungen dazu, sondern tatsächlich unterschiedliche Vorgaben seitens der Fahrzeughersteller. Die Frage ist zum Teil so schwierig zu beantworten, dass es empfehlenswert ist, direkt beim Fahrzeughersteller und nicht einer beliebigen Vertragswerkstatt anzufragen.

Das Problem: bei neueren Motoren kann auch ein Einfahren unter maximalen Bedingungen durchaus möglich sein. Die Materialoberflächen an den Kolbenringen und der Zylinderlaufbuchse härten dadurch aus. Dem steht jedoch gegenüber, dass ein neu aufgebauter Motor auch beinhaltet, dass der Zylinderkopf abgenommen werden musste. Teilweise ist es vorgeschrieben, dass der Zylinderkopf nach einer bestimmten Laufleistung nachgezogen werden muss.

Bis dahin ist schonendes Fahren vorgesehen, damit es nicht zu größeren Schäden rund um den Zylinderkopf kommen kann. Sollt auch direkt über den Autohersteller nur schwer eine einheitliche und/oder nachvollziehbare Aussage erfolgen, empfehlen wir die Vorgaben zum Einfahren, die der Fahrzeughersteller speziell zum Fahrzeugmodell mit entsprechender Motorisierung vorgesehen hat.

Beziehen Sie nämlich zum Beispiel neue Kolben über unseren Online-Shop, erhalten Sie ausschließlich Motorersatzteile in hochwertiger Ausführung, die der der Erstausrüstung entspricht. Darüber hinaus empfehlen wir Ihnen, gerade die Motorrevision vollständig durchzuführen. Werden neue Kolben verbaut, sind auch Kolbenringe förderlich. Die Lager (Pleuellager, Kurbelwellenhauptlager) müssen überprüft und gemessen werden. Neben den genannten Bauteilen werden gegebenenfalls auch Zylinderkopf- oder Motorvolldichtsatz benötigt, außerdem Steuerriemensatz oder Steuerkettenspanner und weitere Bauteile. Diese können Sie in der bereits erwähnten hohen Qualität zu unseren gewohnt preiswerten Preisen bestellen. Der Versand erfolgt umgehend nach Abschluss Ihrer erfolgreichen Bestellung.