In jedem modernen Kolbenmotor gibt es Teile, die für die Dichtheit des Brennraums und die Schmierung der Zylinder sorgen – Kolbenringe.Lesen Sie im vorgeschlagenen Artikel alles über Kolbenringe, ihre vorhandenen Typen, Konstruktionsmerkmale und Funktionsweise sowie die richtige Auswahl und den richtigen Austausch von Ringen.
Was sind Kolbenringe?
Kolbenringe – Teile der Zylinder-Kolben-Gruppe (CPG) eines Verbrennungsmotors;Abnehmbare Metallringe, die an Kolben montiert sind, um den Brennraum abzudichten, Motorölverluste zu reduzieren und die Menge der in das Kurbelgehäuse gelangenden Abgase zu minimieren.
Für den Normalbetrieb eines Kolben-Verbrennungsmotors ist es von entscheidender Bedeutung, dass am Ende des Verdichtungstakts (wenn der Kolben den oberen Totpunkt erreicht) im Brennraum ein Druck entsteht, der ein bestimmtes Mindestniveau überschreitet – dieser Parameter wird aufgerufen Kompression.Bei Benzinmotoren liegt die Verdichtung im Bereich von 9-12 Atmosphären, bei Dieselmotoren liegt dieser Parameter bei 22-32 Atmosphären.Um die nötige Verdichtung zu erreichen, muss auf die Abdichtung des Brennraums geachtet werden – dieses Problem wird durch Kolbenringe gelöst.
Kolbenringe erfüllen mehrere Schlüsselfunktionen:
● Abdichtung des Brennraums – die Größe des Rings ist genau auf den Innendurchmesser des Zylinders abgestimmt, was den Durchbruch von Gasen aus dem Brennraum in das Kurbelgehäuse verhindert;
● Reduzierung der Reibungskräfte – die Reibungsfläche der Ringe an den Zylinderwänden ist viel kleiner als die Kolbenfläche, wodurch die Reibungsverluste der CPG-Teile reduziert werden;
● Kompensation der Wärmeausdehnung von CPG-Materialien – Kolben und Zylinder bestehen aus verschiedenen Legierungen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, die Einführung von Ringen verhindert ein Blockieren der Kolben und Kompressionsänderungen bei steigender und fallender Motortemperatur;
● Schmierung der Zylinderwände und Entfernung von überschüssigem Öl (wodurch verhindert wird, dass es in die Brennräume gelangt, und Reduzierung des Ölverlusts durch Abfall) – Ringe mit spezieller Konstruktion sorgen dafür, dass überschüssiges Öl von den Zylinderwänden entfernt wird, die sich während des Motorbetriebs bilden, aber Lassen Sie den Ölfilm zurück, der zur Reduzierung der Reibung erforderlich ist.
● Kühlung der Kolbenwände – ein Teil der Wärme vom Kolben wird über die Ringe an die Zylinderwände abgeführt.
Es ist leicht zu erkennen, dass die Kolbenringe eine entscheidende Rolle für den Betrieb des CPG und die Funktion des gesamten Triebwerks spielen.Eventuelle Fehlfunktionen und Verschleiß der Ringe äußern sich in einem Leistungsverlust des Motors und einer allgemeinen Verschlechterung seiner Funktion, weshalb diese Teile ausgetauscht werden müssen.Bevor Sie jedoch neue Ringe kaufen oder bestellen, sollten Sie sich mit den vorhandenen Arten dieser Teile, ihrem Design und ihren Funktionsmerkmalen vertraut machen.
Kolben und Kolbenringe
Typen, Aufbau und Funktionsprinzip von Kolbenringen
An einem Kolben sind zwei Arten von Ringen verbaut:
● Komprimierung (oben);
● Ölabstreifer (unten).
Alle Ringe liegen in Quernuten (Rillen) mit rechteckigem Profil, die näher am Kolbenboden liegen.Ringe unterschiedlicher Art unterscheiden sich in Design und Zweck.
Kompressionsringe sorgen für die Abdichtung des Brennraums, ein, zwei oder drei Ringe können an einem Kolben angebracht werden (einer bei Zweitakt-Verbrennungsmotoren von Motorrädern, zwei bei den meisten modernen Viertaktmotoren, drei bei einigen Dieselmotoren), sie befinden sich im oberen Teil des Kolbens.Strukturell sind Kompressionsringe sehr einfach: Hierbei handelt es sich um einen abnehmbaren Metallring, dessen Schnitt in Form eines einfachen (geraden, schrägen) oder komplexen Schlosses erfolgt. Bei einigen Ringen im Schloss befindet sich eine Aussparung für einen Stopfen.Das Schloss weist einen kleinen Spalt (mehrere Mikrometer) auf, der dazu dient, die Wärmeausdehnung des Teils während des Motorbetriebs auszugleichen.
Ringe bestehen aus Stahl oder speziellen Gusseisensorten, ihre äußere (Arbeits-)Oberfläche kann ein anderes Profil haben:
● Einfach flach – in diesem Fall hat der Ring einen rechteckigen Querschnitt oder einen Querschnitt in Form eines unregelmäßigen Vierecks;
● Radius (tonnenförmig) – die Außenfläche des Rings ist ein Kreisbogen mit großem Radius;
● Mit einer Fase – an der Außenfläche wird eine Fase mit geringer Höhe angebracht;
● „Minuten“-Ringe – die Außenfläche ist nach oben geneigt, der Neigungswinkel beträgt mehrere zehn Bogenminuten, weshalb die Ringe ihren Namen erhielten.
Das flache Profil verfügt über obere Kompressionsringe, die bei unzureichender Schmierung bei hohen Temperaturen und Drücken arbeiten müssen.Um den Verschleiß zu reduzieren, wird die Arbeitsfläche des Teils verchromt, phosphatiert, verzinnt oder anderweitig behandelt.Ein solcher Ring liegt im Betrieb vollständig am Zylinderspiegel an und sorgt so für Abdichtung und Wärmeableitung vom Kolben.
Die unteren Ringe haben oft ein komplexeres Profil.Laufringe weisen einen geringeren Reibungswiderstand auf und sorgen gleichzeitig für eine ausreichende Abdichtung.„Minuten“-Ringe reduzieren durch die Neigung der Arbeitsfläche die Reibungskräfte: Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens (beim Arbeitshub) gleitet der Ring mit seiner spitzen Kante am Zylinderspiegel entlang, bei der Aufwärtsbewegung gleitet der Ring durch den entstehenden Ölkeil aus dem Zylinderspiegel herausgedrückt.
Ölabstreifringe sorgen für die richtige Verteilung des Ölfilms auf der Zylinderoberfläche und verhindern, dass Öl in den Brennraum gelangt (vom Zylinderspiegel entfernen).An einem Kolben wird nur ein Ring verwendet, diese Teile befinden sich nicht an den Kolben von Zweitaktmotoren (da dem Benzin direkt Öl beigemischt wird).Normalerweise sind Ölabstreifringe in Verbundbauweise ausgeführt, die die Ringe selbst und Expander umfasst.
Kolbenringe und ihr Wirkungsschema
Ölabstreifringe sind:
● Einteilig – ein U-förmiger Ring, der von der Basis zum Kolben zeigt.An der Basis befindet sich eine Reihe runder oder länglicher Löcher, durch die das Öl abgelassen wird.
● Verbundwerkstoff – es werden zwei dünne (geteilte) Ringe verwendet, zwischen denen sich ein Abstandselement befindet.
Abstandselemente sind:
● Radial – Druck der Ringe auf die Zylinderwand ausüben;
● Axial – wird nur in Verbindung mit Verbundringen verwendet und ermöglicht das Lösen der Ringe.
● Tangential – kombinierte Abstandselemente sorgen für eine gleichzeitige Ausdehnung der Ringe und deren Druck gegen die Zylinderwand.
Bei den Distanzelementen handelt es sich um Platten- (Flach-) oder Spiralfedern, die zwischen oder unter den Ringen eingebettet sind. Im Ölabstreifring können nur eine oder zwei Federn verschiedener Art verwendet werden.
Der Ölabstreifring wird gegen die Zylinderwand gedrückt und sorgt aufgrund seiner Konstruktion für die Entfernung überschüssigen Ölfilms.Das gesammelte Öl gelangt durch die Löcher im Ring in die Nut und von dort durch Löcher in der Kolbenwand in das Kurbelgehäuse des Motors.Gleichzeitig verbleibt ein Teil des Öls in Form eines dünnen Ölfilms auf der Zylinderwand, wodurch die Reibung im gesamten CPG verringert wird.
So wählen und ersetzen Sie Kolbenringe
Während des Motorbetriebs sind Kolbenringe erheblichen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt, was zu einem allmählichen Verschleiß und Leistungsverlust führt.Wenn die Ringe verschleißen, erfüllen sie ihre Funktion nicht mehr, was zu einer Verringerung der Kompression, dem Eindringen von Gasen in das Kurbelgehäuse und Öl in die Brennkammer führt.Ein weiteres gravierendes Problem ist die „Verkokung“ der Ringe (Verklemmen durch Ansammlung von Kohlenstoffablagerungen in den Kolbennuten).Dadurch verliert der Motor an Leistung und Gasannahme, der Auspuff bekommt einen charakteristischen grauen oder sogar schwarzen Farbton und der Kraftstoff- und Ölverbrauch steigt.Wenn diese Anzeichen auftreten, ist eine Diagnose des Motors erforderlich: Überprüfen Sie die Kompression, überprüfen Sie die Kerzen und einige andere Teile.Wenn die Kompression zu niedrig ist, die Kerzen mit Öl bespritzt sind und es Probleme mit der Funktion des Aggregats gibt, müssen die Kolbenringe ausgetauscht werden.
Als Ersatz sollten Sie nur Ringe der Typen und Katalognummern wählen, die für diesen bestimmten Motor vorgesehen sind.Es ist zu beachten, dass nach einer Generalüberholung des Motors mit aufgebohrten Zylindern Ringe in Reparaturgröße verwendet werden müssen, die für neue Kolben geeignet sind.
Der Austausch der Ringe muss gemäß den Anweisungen zur Reparatur des Aggregats erfolgen.Im Allgemeinen erfordert diese Arbeit die Demontage des Motors und den Einbau der Kolben.Alte Ringe werden entfernt und die Rillen gründlich gereinigt.Neue Ringe müssen gemäß den Anweisungen der „Top“- oder „Up“-Markierung angebracht werden.Beim Einbau der Ringe werden die Lücken zwischen der Seitenfläche des Teils und der Nutwand im Kolben sowie im Schloss des in den Zylinder eingesetzten Rings überprüft.Alle Abstände müssen innerhalb der für den Motor festgelegten Grenzen liegen.Die Ringe sind so am Kolben angebracht, dass ihre Schlösser nicht auf einer Linie liegen und nicht auf die Achse der Fingerlöcher fallen – so entsteht ein Labyrinth, das den Durchbruch von Gasen aus dem Brennraum verhindert.
Beim Einbau eines Kolbens mit neuen Ringen in den Zylinder sollte ein spezieller Dorn verwendet werden, der die Ringe gegen den Kolben drückt.Nach dem Austausch der Kolbenringe empfiehlt es sich, den Motor einlaufen zu lassen – die Geschwindigkeit auf den ersten 800-1000 km nicht überschätzen und den Motor mit halber Leistung belasten, am Ende der Einlaufphase sollte das Motoröl gewechselt werden .
Mit der richtigen Wahl und dem richtigen Austausch der Kolbenringe erhält der Motor seine frühere Leistung zurück und arbeitet in allen Modi souverän.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. Juli 2023