Kolben für Motor

Herzstück des Motors: Der Kolben

Der Kolben ist das zentrale Bauteil in einem Verbrennungsmotor. Er ist es, welcher aus der Kraft der Explosion des Luft-Brennstoff-Gemischs erst eine lineare Bewegung macht, welche am Pleuel in die Kreisbewegung umgesetzt wird. Der Kolben ist enormen Belastungen ausgesetzt und hält dennoch meistens ein Autoleben lang. Ein anderer Name für Kolben ist Kolbenstange.

Funktion und Position der Kolbenstange

Die Kolbenstange befindet sich tief im Innern des Motors. Sie ist an der Unterseite über die Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden. Die Oberseite bildet zusammen mit den geschlossenen Ventilen den Brennraum. Wenn der Kraftstoff über die Einspritzdüsen eingespritzt wird, das Auslaßventil geschlossen ist und der Zündfunke durch die Zündkerze ausgelöst wird, explodiert das Kraftstoff-Luft-Gemisch. Diese Explosion drückt den Kolben in Richtung der Kurbelwelle. Der Pleuel setzt die lineare Bewegung des Kolbens in der Laufbuchse des Zylinders in die Kreisbewegung der Kurbelwelle um. Diese Kreisbewegung ist schließlich die Urkraft, welche alle anderen Aggregate und Kraftwege im Fahrzeug antreibt.
Die Kolbenstange besteht aus einem monolithischen Gussteil, welches noch durch Drehen und Fräsen nachbehandelt wird. An seiner Außenseite hat sie drei Nuten. An der Unterseite hat sie zwei Öffnungen, an welcher der Pleuel mit Hilfe eines Bolzens befestigt wird. Der Bolzen wird meistens mit Hilfe von Federringen bzw. Sprengringen am Platz gehalten. In die seitlichen Nuten werden die Kolbenringe und der Ölabstreifring eingebracht. Die Kolbenringe dienen zum Abdichten des Brennraums. Der Ölabstreifring sorgt dafür, dass das von der Kurbelwelle zugeführte Schmieröl nicht in den Brennraum gelangen kann.

Defekte an der Kolbenstange

Die Kolbenstangen können durch mechanische, tribologische und thermische Einflüsse beschädigt werden. Ein Defekt an der Kolbenstangen ist in jedem Fall ein kapitaler Motorschaden, welcher nur sehr aufwändig wieder zu beheben ist. In der Regel müssen bei der Reparatur eines Kolbenschadens auch zahlreiche weitere Bauteile instand gesetzt werden.
Mechanische Beschädigungen am Kolben treten ein, wenn etwas zwischen Kolben und seinem Freilauf gerät. Dies kann beispielsweise bereits passieren, wenn eine falsche weil zu lange Zündkerze eingeschraubt wurde. Kolben bestehen aus hochfestem Aluminium, welches aber leicht durchstoßen wird. Ein häufiger Schaden an der Kolbenstange entsteht, wenn der Zahnriemen reißt. In diesem Fall schlägt der Kolben gegen ein offen stehendes Auslassventil und ist ebenfalls sofort zerstört.
Ein tribologischer Schaden entsteht, wenn der Kolben nicht mehr ausreichend geschmiert ist. Wenn zu wenig Öl im Schmiersystem vorhanden ist, reißt der Schmierfilm an der Innenwand der Laufbuchse ab. Dann trägt der Kolbenring so lange Material von der Wand ab, bis der Kompressionsdruck ins Gehäuse der Kurbelwelle entweichen kann. Die Kompression lässt dann schlagartig nach und das Auto fährt immer langsamer.
Der häufigste Schaden an der Kolbenstange hat aber einen thermischen Ursprung. Wenn der Motor aufgrund eines Ausfalls vom Kühlsystem überhitzt, dehnen sich alle beweglichen Teile stark aus. Bei der Kolbenstange führt dies im weniger schlimmen Fall zum sogenannten "Kolbenklemmer". Dann verklemmt die Kolbenstange lediglich in der Laufbuchse. Meistens ist jedoch der wesentlich gravierendere "Kolbenfresser" die Folge von einer Überhitzung am Motor. Wie beim Abriss des Ölfilms, ist dann die Innenwand des Kolbens beschädigt.

Reparatur von Kolbenschäden

Bei einem Motor mit Kolbenschaden muss der Motor ausgebaut und vollständig zerlegt werden. Die alten Kolbenstangen können meistens nicht mehr einfach gegen neue ausgetauscht werden. In der Regel sind die Beschädigungen in der Laufbuchse so stark, dass entweder der Rumpfmotor getauscht oder die Laufbuchse aufgebohrt und neu gehont werden muss. Dann passt in die nun vergrößerte Laufbuchse nur noch ein sogenannter "Übermaßkolben".

Qualität von Originalkolben

Aufgrund des enormen Aufwandes, der zur Reparatur eines Fahrzeugs mit Kolbenschaden angezeigt ist, sollte bei diesen Ersatzteilen stets auf maximale Qualität geachtet werden. Austauschkolben im Übermaß sind hochpräzise gefertigte Bauteile, welche ihren Preis haben: Eine neue Kolbenstange von MAHLE kostet ab ca. 150 Euro. Für ein Hochleistungsprodukt kann auch schnell das Doppelte veranschlagt werden. Die beste Art der Kolbenreparatur ist deshalb stets die Prävention: Öl und Wasser stets ausreichend und den Wechselintervall vom Zahnriemen im Blick gehalten macht die Notwendigkeit der Reparatur von Kolbenstangen in der Regel sehr unwahrscheinlich.