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Inhaltsverzeichnis
Technische Grundlagen
Der Kolben ist ein bewegliches Bauteil innerhalb eines Zweitaktmotors. Er bildet zusammen mit dem umgebenden Gehäuse und dem Zylinder einen abgeschlossenen Hohlraum, dessen Volumen sich durch die Bewegung verändert. (Siehe auch → Kompressionsvolumen›)
Die Hersteller fertigen die Kolben für Zweitakter Hubkolbenmotoren heute überwiegend aus Aluminiumguss-Legierungen an, früher meistens aus Gusseisen. Dazu gießen sie die Rohlinge in sogenannte Kokillen. Aufgrund von Leistungssteigerungen sowie zur Verbrauchs- und Emissionsreduzierung durch höhere Zünddrücke schmieden Hersteller die Kolben oftmals für leistungsstarke Motoren. Anschließend werden Kolbenschaft, Kolbenringnuten, die Kolbenbolzen-Bohrung und das Kolbendach mechanisch bearbeitet.
Bei Zweitaktern können die Kolbenhemden mit Fenstern versehen sein. Zusätzlich haben die meisten Zweitaktkolben Sicherungsstifte in den Kolbenringnuten, um ein Verdrehen und Verklemmen der Kolbenringstöße in den Steuerfenstern des Zylinders zu verhindern. Bis in die 1950er-Jahre gab es Zweitaktmotoren mit Nasenkolben, die den Gaswechsel bei Querspülung verbessern sollten. Seit den 1930er-Jahren haben Zweitaktmotoren mit Umkehrspülung nach Adolf Schnürle in der Regel einen flachen Kolbenboden.
Die Kraftübertragung des Kolbens auf das Pleuel geschieht über den Kolbenbolzen. Dieser wird im Kolben in der nach innen verdickten Partie des Hemds in einer Bohrung gelagert. Diese Bohrung trägt oft am Ende Nuten für Sicherungsringe („Seegerringe“), um das seitliche Auswandern des Kolbenbolzens zu begrenzen.
Der Kolben: Aufbau und Bezeichnungen
In diesem Beitrag werden die Bezeichnungen bestimmter Regionen am Kolben veranschaulicht. Hin und wieder gibt es eine Vielzahl von Bezeichnungen für einen Bereich an diesem Bauteil.
Feuersteg
Der oberste Steg an Kolben ist der Feuersteg (Bild 3). Der Feuersteg reicht vom Kolbenboden – auch Feuerstegoberkante genannt – bis zur oberen Kolbenringnut. Auf diesen Bereich wirken hohe Temperaturen und Drücke. Da im Betrieb im Bereich des Feuersteges kaum Schmierölauf die Oberfläche gelangt, ist dieser Bereich thermisch sehr belastet. Zwecks schneller Weiterleitung der vom Kolbenboden aufgenommenen Wärme mag ein niedriger Feuersteg vorteilhaft sein, jedoch ergeben sich daraus auch klare Nachteile auf Grund der stärkeren thermischen Belastung des 1. Kolbenringes. Bei Ottomotoren sollte die Feuerstegshöhe ca. 4-10 % des Kolbendurchmessers ausmachen.
Ringpartie
Zusammen mit den weiteren Nuten und Ringstegen bildet der Feuersteg die sogenannte Ringpartie. Dieser Bereich wird auch hin und wieder Kolbenkrone genannt. Deren Aufgabe es ist es, den variablen Arbeitsraum vom Triebwerksraum abzugrenzen. Der Feuersteg ist den heißen, korrosiven Verbrennungsgasen direkt ausgesetzt, berührt aber im normalen Betrieb die Zylinderlauffläche nicht oder nur selten. Der Verschleiß ist daher eher gering und beschränkt sich in der Regel auf die Nutflanke. Die Oberkante der Ringpartie wird als Kolbenboden bezeichnet und die Unterkante der Ringpartie wird definiert durch die untere Kante der unteren Kolbenringnut
Kolbenringnut
Die Kolbenringnut ist eine spanend hergestellte längliche Vertiefung im Bereich der Ringpartie und dient zur Führung bzw. Fixierung des Kolbenrings. Bei den in unseren Zweitaktmotoren eingesetzten Kolben sind meist 1 oder 2 Kolbenringnuten im Einsatz.
Kolbenhemd
Das Kolbenhemd, auch Kolbenschaft, Kolbenwand oder Mantelfläche genannt, ist der zylindrische Bereich des Kolbens, welcher mit einem kleinen Spiel in die Zylinderbohrung passt.
Kolbendach & Kolbenboden
Bei einigen Kolben ist es so, dass der Kolben aus einem Kolbenboden und einem Kolbendach besteht (Bild 4). Der Kolbenboden ist eine Fläche im Bereich der oberen Kante der Ringpartie. Das Kolbendach ist eine gewölbte Erhebung auf dem Kolbenboden.
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