Der Roller Kolben

Während des Arbeitstakts eines Verbrennungmotors, wird die im Kraftstoff gebundene Energie im Zylinder in sehr kurzer Zeit in Wärme und Druck umgewandelt. Dieser Vorgang findet explosionsartig statt, damit die Temperatur- und Druckwerte im Zylinder in Sekundenbruchteilen sehr stark ansteigen. Unter einem Kolben versteht man im Maschinenbau einen beweglichen Bauteil des Brennraums, der zusammen mit dem Zylinder einen abgeschlossenen Hohlraum bildet. Der Kolben ist für die Abdichtung des Brennraumes verantwortlich. Außerdem erfüllt der Kolben weitere wichtige Aufgaben. Er schließt den Brennraum ab, leitet die im Brennraum entstehende Wärme ab, unterstützt den Ladungswechsel und die Gemischbildung durch eine spezielle Form der brennraumseitigen Kolbenoberfläche. Der Kolben ist in seiner Grundstruktur ein einseitig geschlossener Hohlzylinder, der aus den folgenden Bereichen besteht: Kolbennaben, Schaft und Kolbenboden mit Ringpartie. Kolben für Hubkolbenmotoren werden heute überwiegend aus Aluminiumgusslegierungen erzeugt. Die Herstellung des Rohlings erfolgt im Kokillenguss.

Kolbenkraft

Der Kolben ist den unterschiedlichsten Kräften ausgesetzt, da er sich bei laufendem Motor im Zylinder ständig auf und abbewegt. Am jeweiligen Umkehrpunkt wird er stark abgebremst und dann wieder beschleunigt. Dadurch entstehen Massenträgheitskräfte, die auf den Kolben wirken. Gemeinsam mit den vom Gasdruck erzeugten Kräften bilden sie die Kolbenkraft. Die Kolbenkraft wird auf das Pleuel und auf die Kurbelwelle übertragen. Das Pleuel steht aber nur im oberen und unteren Umkehrpunkt (auch Totpunkt genannt) exakt senkrecht. Durch die Schrägstellung des Pleuels wird der Kolben gegen die Zylinderwand gedrückt. Während eines Arbeitsspiels wechselt die Höhe dieser Kraft mehrfach ihre Richtung und ist abhängig von der Kolbenkraft und dem Winkel, in dem Kolbenboden und Pleuelachse zueinander stehen. Die Seitenkraft lässt sich auch aus dem Kräfteparalellprogramm ableiten.

Jeder Kolben wird mit Kolbenringen ausgestattet. Der Kolbenring ist ein Dichtelement auf dem Kolben. Seine Aufgabe ist es, den Arbeitsraum abzudichten, die Verbrennungswärme aus dem Kolben zur gekühlten Zylinderwand abzuleiten und das Schmieröl zwischen der Lauffläche des Ringes und der Zylinderwand zu dosieren.

Kolbenhub

Der Kolbenhub bedeutet den maximalen Weg, den ein Kolben innerhalb eines Zylinder in eine Richtung zurücklegen kann. In der Kolbenmaschine ist der Kolbenhub die Strecke, die der Kolben von dem oberen Umkehrpunkt seiner Auf- und Abbewegung bis zum unteren Totpunkt zurücklegt. Die Strecke wird bestimmt durch den Kurbelradius der Kurbelwelle.