Kolbenklemmer

Fresser vom Feuersteg ausgehend bis weit in den Schaft hinein

Als Kolbenfresser (in Österreich auch Kolbenreiber) werden in Hubkolbenmotoren und -Verdichtern Schäden an den bewegten Kolben im Bereich der Berührungsfläche zum Zylinder bezeichnet.

Ursachen

Durch mangelhafte Schmierung entsteht Gleitreibung, welche die Temperatur von Kolben und Zylinder stark überhöht. Dadurch wird die Reibschweißung eingeleitet. Hiermit werden Kolben und Lauffläche des Zylinder (Zylinderlaufbuchse) fest miteinander verbunden und die Maschine schlagartig zum Stillstand gebracht. Die Ursachen hierfür erstrecken sich von aus unterschiedlichen Gründen erhöhten Temperaturen über mangelnde oder falsche Schmierung bis hin zu Montage- oder gar Konstruktionsfehlern. Die meisten Kolbenfresser treten bei Verbrennungsmotoren auf.

Beim Fressen erhöht sich durch Änderung des tribologischen Systems die Temperatur des Kolbens. Da sich der Kolben schneller erwärmt als der umgebende gekühlte Zylinder, dehnt er sich stärker aus und beginnt zu blockieren, wenn das Spiel gegen Null läuft. Dies führt innerhalb kürzester Zeit zum „Festfressen“ (völlige Blockade des Kolbens im Zylinder) durch Verschweißen des Kolbenmaterials mit der Zylinderwand im oberen oder unteren Totpunkt, wenn die Relativgeschwindigkeit von Kolben zu Zylinder gegen Null geht. Verstärkt wird die Neigung zum Kolbenfressen auch durch die meist verwendete Materialpaarung Aluminium (Kolben) und Grauguss (Zylinder), da Aluminium einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist.

Schmiermittel

Schmiermittelverlust durch: zu hohe Drehzahlen, zu hohe Motorlast, Kraftstoffüberschuss (der den Ölfilm auflöst), Schlammbildung im Öl, verstopfte Öl-Spritzdüsen, Ölmangel oder auch zu viel Öl (da die Kurbelwelle ins Öl schlagen kann, somit sich Luftbläschen im Öl bilden und die Schmierfähigkeit des Öls stark beeinträchtigt wird) verursacht örtlich einen Kühlungs- oder Schmierungsmangel am Kolben.

Der auf- und abbewegte Kolben eines Hubkolbenmotors bedarf im Allgemeinen der Schmierung und Kühlung mittels Öl. Die Reibungswärme soll abgeführt und der Reibkoeffizient (siehe Reibung) soll minimiert werden. Beim Zweitaktmotor wird meist das für die Schmierung benötigte Öl dem Benzin zugemischt (Zweitaktgemisch). Da im Schleppbetrieb (Bergabfahrt) der Motor nicht mit Gemisch versorgt wird, kann Schmierungsmangel auftreten. In den allermeisten Viertaktmotoren erfolgt die Schmierung mittels einer Pumpe, die das Öl an die Schmierstellen fördert.

Kühlung

Ausfall der Kühlung durch Kühlmittelverlust oder Verstopfung der Wärmetauscher sind bekannte Probleme. Die Temperaturerhöhung kann zum Abriss des Ölfilms führen. In der Folge entsteht eine zu hohe Reibung und eine Überhitzung des Kolbens. Daraus resultiert aufgrund der Wärmeausdehnung ein zu großes Durchmesserwachstum des Kolbens in der Zylinderbohrung.

Fremdkörper

Kolbenfresser durch Ventilabriss

Fremdkörper führen zu abrasivem Verschleiß im Kolben z. B. durch starke Verschmutzung der Ansaugluft zu erhöhter Reibung und begünstigt die Neigung zum Fressen der Bauteile. Ein defekter, gebrochener Kolbenring kann zu erhöhter Reibung und letztlich zum Kolbenfresser führen. Schlechte Verbrennung oder Fremdstoffe im Kraftstoff (Zucker im Tank) können zu Ablagerungen an Kolben und Zylinderlauffläche führen, die den Ölfilm abreißen lassen und somit den Kolbenfresser auslösen. Deformation des Kolbens durch große Fremdkörper beim Motorschaden (Ventilschaden) oder Durchbrennen können auch zum Kolbenfresser führen.

Abgrenzung ähnlicher Schäden

Vorstufen des Kolbenfressers haben die gleichen Ursachen. Der Unterschied ist, dass der Motor sich noch drehen lässt.

Kolbenklemmer

Kolbenhemd nach einem Klemmer

Eine Vorstufe des Kolbenfressers ist der Kolbenklemmer: Hierbei frisst der Kolben nicht gänzlich fest, wenn die Motorlast genügend schnell reduziert wird und der Motor abkühlen kann.

Verhaltensregel zur Vorbeugung des Kolbenfressers: Selbst wenn der Motor nach einem Kolbenklemmer wieder anspringen sollte, sollte man auf keinen Fall weiterfahren, sondern den Motor schnellstmöglich wieder ausschalten, da sonst nach nur wenigen Metern der Kolbenfresser folgen kann, was den Motor endgültig zerstören würde.

Kolbenkipper

Der Kolbenkipper^[1] ist ein Motorschaden, der auf einen Kolbenklemmer zurückgeht. Bei entsprechend vorsichtiger Fahrweise kann der Motor trotz dieses Schadens begrenzt weitergenutzt werden. Bei diesem Schaden passt der Kolben nicht mehr korrekt in den Zylinder; es ist soviel Spiel vorhanden, dass sich der Kolben im Zylinder „kippend“ bewegen kann. Typisch für den Kolbenkipper ist beim Start des kalten Motors ein klapperndes oder nagelndes Geräusch, welches nach Erwärmung des Motors verschwindet (Ausdehnung des erwärmten Kolbens). Es sind Fälle bekannt, bei denen Sechszylinder-Motoren mit Kolbenkipper noch etliche Betriebsstunden gelaufen sind.

Hinweise und Folgen

Plötzlich nachlassende Leistung des Motors im Betrieb kann ein Hinweis auf einen kommenden Schaden sein. Gleichfalls kann vor dem Schaden die Leistung eines alten Motors ohne ersichtlichen Grund besser werden – auch dies ist ein Alarmsignal.

Bei einer Blockierung eines Kolbens werden alle sich in Bewegung befindlichen Teile des Motors schlagartig abgebremst. Deren Bewegungsenergie wirkt auf den blockierten Kolben, wobei aufgrund der geringen Elastizität und des geringen Bremsweges sehr hohe Kräfte entstehen. Der Pleuelquerschnitt versagt aufgrund zu großer Zug- oder Druckkräfte und das Pleuel reißt ab. Außerdem kann es zu Verformungen der Kurbelwelle und der Wellenlager kommen. Nahezu immer ist der entstehende Schaden irreparabel. Auch können der abgerissene Pleuel oder Teile davon das Kurbelgehäuse durchschlagen.

Kolbenfresser beim Motorrad

Bei einem Kolbenfresser blockiert die Antriebsachse, beim Motorrad also auch das Hinterrad; das Abfangen eines Sturzes ist hierbei nicht einfach. Wenn man die Kupplung schnell zieht, wird die Verbindung des Rades zum blockierten Kolben unterbrochen und ein Sturz kann eventuell vermieden werden.

Verwandte Themen

Ein ähnlicher Effekt wie beim Kolbenfresser wird beim Reibschweißen zur absichtlichen Verbindung zweier Metallteile verwendet.

Weitere Schäden siehe: Motorschaden

Literatur

• Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik. 27.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2001, ISBN 3-8085-2067-1

Einzelnachweise

1. ↑ Kolbenkippen im Motorlexikon