Kolbenring.
Der Kolbenring dient zum Einsetzen in die Kolbennut. Man unterscheidet zwischen Kompressionsringen und Ölabstreifringen. Kompressionsringe dichten das brennbare Gasgemisch im Brennraum ab, während Ölabstreifringe überschüssiges Öl aus dem Zylinder abführen. Kolbenringe sind elastische Metallringe mit großer Ausdehnung nach außen, die in ein Profil und die dazugehörige Ringnut eingesetzt werden. Die Druckdifferenz zwischen Kolbenring und Zylinderwand sowie zwischen Ring und Ringnut ermöglicht die Abdichtung durch die oszillierende oder rotierende Bewegung des Kolbens.
Anwendungsbereich
Kolbenringe finden breite Anwendung in einer Vielzahl von Kraftmaschinen, wie beispielsweise Dampfmaschinen, Dieselmotoren, Benzinmotoren, Kompressoren, Hydraulikpressen usw., und werden auch in Autos, Zügen, Schiffen, Yachten und anderen Fahrzeugen eingesetzt. Im Allgemeinen wird der Kolbenring in die Ringnut des Kolbens eingesetzt und erfüllt dort gemeinsam mit dem Kolben, der Zylinderlaufbuchse, dem Zylinderkopf und anderen Bauteilen des Brennraums seine Funktion.
Der Kolbenring ist ein zentrales Bauteil im Verbrennungsmotor. Zusammen mit Zylinder, Kolben und Zylinderwand sorgt er für die Abdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Gängige Automobilmotoren lassen sich in Diesel- und Benzinmotoren unterteilen. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften werden verschiedene Kolbenringe verwendet. Früher wurden Kolbenringe gegossen, doch mit dem technologischen Fortschritt entstanden hochbelastbare Stahlkolbenringe. Angesichts der steigenden Anforderungen an Motoren und Umweltverträglichkeit wurden diverse fortschrittliche Oberflächenbehandlungsverfahren wie thermisches Spritzen, Galvanisieren, Verchromen, Gasnitrieren, physikalische Abscheidung, Oberflächenbeschichtung und Zink-Mangan-Phosphatierung eingesetzt, um die Funktion der Kolbenringe deutlich zu verbessern.
Die Kolbenringe erfüllen vier Funktionen: Abdichten, Ölregulieren, Wärmeableiten und Führen. Abdichten: Die Abdichtung verhindert, dass Brennraumgase in das Kurbelgehäuse gelangen. Durch die Minimierung des Gasverlusts wird der thermische Wirkungsgrad verbessert. Luftverlust reduziert nicht nur die Motorleistung, sondern führt auch zu Ölverschlechterung. Dies ist die Hauptaufgabe der Kolbenringe. Ölregulieren: Überschüssiges Schmieröl an der Zylinderwand wird abgestreift, und die Zylinderwand wird mit einem dünnen Ölfilm überzogen, um die Schmierung von Zylinder, Kolben und Kolbenringen zu gewährleisten. Dies ist die Hauptaufgabe der Kolbenringe. Bei modernen Hochgeschwindigkeitsmotoren wird der Ölfilmregulierung durch die Kolbenringe besondere Bedeutung beigemessen. Wärmeableiten: Die Wärme des Kolbens wird über die Kolbenringe an die Zylinderlaufbuchse abgegeben – dies bewirkt die Kühlung. Zuverlässigen Daten zufolge werden 70–80 % der vom Kolbenboden eines ungekühlten Kolbens aufgenommenen Wärme über die Kolbenringe an die Zylinderwand abgeführt, während beim kühlen Kolben 30–40 % der Wärme über die Kolbenringe an die Zylinderwand abgegeben werden. Die Kolbenringe halten den Kolben im Zylinder, verhindern den direkten Kontakt zwischen Kolben und Zylinderwand, gewährleisten eine reibungslose Kolbenbewegung, reduzieren den Reibungswiderstand und verhindern Kolbenklopfen. Benzinmotoren verwenden in der Regel zwei Gasabstreifringe und einen Ölabstreifring, Dieselmotoren hingegen üblicherweise zwei Ölabstreifringe und einen Gasabstreifring.
Gute und schlechte Identifizierung
Die Lauffläche des Kolbenrings darf keine Kerben, Kratzer oder Abplatzungen aufweisen. Die Außenfläche des Zylinders sowie die oberen und unteren Endflächen müssen gleichmäßig bearbeitet sein. Die Krümmungsabweichung darf 0,02–0,04 mm nicht überschreiten, und das Standard-Einpressen des Rings in der Nut darf 0,15–0,25 mm nicht überschreiten. Elastizität und Spiel des Kolbenrings müssen den Anforderungen entsprechen. Zusätzlich ist die Dichtheit des Kolbenrings zu prüfen. Dazu wird der Kolbenring plan im Zylinder platziert, eine kleine Lampe darunter und ein Lichtschirm darüber angebracht. Anschließend wird der Dichtspalt zwischen Kolbenring und Zylinderwand beobachtet. Dieser Spalt gibt Aufschluss über den korrekten Kontakt zwischen Kolbenring und Zylinderwand. Unter normalen Umständen sollte die mit einem Dickenmessgerät gemessene Dichtheit des Kolbenrings 0,03 mm nicht überschreiten. Die Länge einer durchgehenden Leckage darf nicht mehr als ein Drittel des Zylinderdurchmessers betragen. Die Länge mehrerer Leckagen darf ebenfalls nicht mehr als ein Drittel des Zylinderdurchmessers betragen, und die Gesamtlänge aller Leckagen darf nicht mehr als die Hälfte des Zylinderdurchmessers betragen. Andernfalls muss der Kolbenring ausgetauscht werden. Die Norm GB/T 1149.1-94 schreibt vor, dass alle Kolbenringe, die eine Einbaurichtung erfordern, auf der Oberseite, d. h. der dem Brennraum zugewandten Seite, gekennzeichnet sein müssen. Zu den Ringen, die auf der Oberseite gekennzeichnet werden müssen, gehören: Kegelringe, Innenkantenringe, Außenkantenringe, Nasenringe, Keilringe und Ölabstreifringe.
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