KOLBEN

Allgemein:


Es werden Typen verschiedener Hersteller angeboten (siehe Tuning).
Ich habe schon mehrfach Kolben gesehen, die - vom Laufspiel im Zylinder - eigentlich noch einige tausend km machen müßten, jedoch Schrott waren.  Hierbei waren die Ringnuten um 0,5 mm zu hoch und dementsprechend die Ringe deformiert.  Da hilft auch kein neuer Kolbenringsatz.  Wenn die Ringnuten zu hoch sind, wird auch der Ring durch "Schlagbeanspruchung" regelrecht plattgeschlagen.  Man kann dies deutlich am Ring-Profil erkennen, welchen nun nicht mehr rechteckig mit parallelen Kanten ist, sondern im Bereich der Ringnut dünner ist.  Auf dem linken Bild sieht man so einen Fall.  Hierbei war die Beanspruchung so groß, daß einer der Ringe gebrochen war.  
Vermessung:
Die Ringnuten im Kolben kann man mit einem digitalen Meßschieber (siehe Werkzeug) recht genau ausmessen.  Die Höhe des Ringes ebenfalls.  Das Spiel zwischen Ring und Ringnut sollte:
- beim oberen, ersten Verdichtungsring 0,09 mm nicht übersteigen.
- beim zweiten Verdichtungsring 0,07 mm nicht übersteigen.
- beim unteren Ölabstreifring 0,06 mm nicht übersteigen.
Den axialen Spalt der Kolbenringe, das Stoßspiel muß man mit Fühlerlehren in der Zylinderbohrung messen.  Hierzu wird jeder Ring einzeln nacheinander Vermessen, indem er ca. 20 mm tief von oben in die Zylinderbohrung geschoben wird.  Um zu erreichen, daß der Ring winkelig in der Zylinderbohrung liegt, wird nun der Kolben - ohne Ringe - von unten in die Zylinderbohrung geschoben und der Ring, bis ca. 10 mm vor die Dichtfläche des Zylinderkopfen hochgedrückt.  Nach entfernen des Kolbens kann der Ringspalt mit der Fühlerlehre ermittelt werden.  Er sollte nicht größer als 0,4 mm sein.
Reparatur:
Sollten das gemessene Spiel zwischen Ring und Ringnut noch halbwegs in der Toleranz sein, das Stoßspiel allerdings zu groß, kann und sollte ein neuer Kolbenringsatz eingebaut werden.  Bei zu großem Spiel zwischen Ring und Ringnut wird ein neuer Kolbenringsatz keine dauerhafte Lösung sein!  In diesem Fall muß ein neuer, kompletter Kolben her.
Zusammenbau:
Es muß unbedingt darauf geachtet werden, wie herum die Kolbenringe montiert werden!  Sollten Markierungen, wie Buchstaben oder Zahlen auf den Ringen sein, so gehören diese nach oben.  Einige Kompressionsringe haben innen auch eine Fase, die immer nach oben gehört. Bei manchen Ölabstreifringen ist die Markierung "TOP" eingeprägt, sie gehört natürlich auch nach oben.  Die Kolbenringe werden vor Einschieben in den Zylinder so verdreht, daß der Stoß jeweils um eine halbe Umdrehung - 180° - versetzt steht.


Mahle-Kolben:


Der Mahle-Kolben, wie Ende 2002 von der Heinkel-Ersatzteil GmbH (siehe Links) vertrieben weist einige Besonderheiten auf.  Es ist eine moderne Konstruktion, die in Kleinserie speziell für Heinkel hergestellt wird.  Deutlich sichtbar ist der breite Feuersteg, über dem oberen Kompressionsring, der zu hohe thermische Belastung des oberen Kompressionsrings verhindert.  Das Kolbenhemd ist unterhalb des Ölabstreifrings mit einem ca. 0,02 mm dicken Graphitlack beschichtet, um einen guten Einlauf zu gewährleisten und Fressen bei Mangelschmierung zu verhindern.  Die Kolbenringe sind allesamt gehärtete Stahlringe.  
An der Innenseite, links und rechts neben jedem Kolbenbolzenauge sind eingegossene Stahlplättchen - insgesamt 4 Stück - zu sehen, die mit Bohrungen zur Kolbenaußenseite in "Zusammenhang" stehen.  Diese, sogenannten Regelstreifen bewirken eine Ausdehnungskompensation in der Bolzenachse.  Die beiden Bohrungen auf der Außenseite sind von den beiden Magneten übriggeblieben, die die Regelstreifen beim Gießvorgang fixieren.  Normalerweise dehnen sich Kolben quer zur Bolzenachse am stärksten aus und haben somit in Richtung der Bolzenachse das größte Spiel.  Die Regelstreifen kompensieren diese ungleichmäßige Ausdehnung zu einem gewissen Grad und verhelfen dem Kolben somit zu besseren und leiseren Laufeigenschaften mit einem gleichmäßigeren Tragbild.
Der Mahle-Kolben benötigt ein  Schleif-Übermaß der Zylinderbohrung von 0,06 mm.  Hierzu ist oben das GENAUE Kolbenmaß eingraviert. Sollte da also z. B. die Zahl 60,95 eingraviert sein, muß die Zylinderbohrung auf 61,01 gehont werden.  Bestehet beim Schleifen auf die 6/100 mm und ein feines Hohnbild, dann habt ihr lange was davon.  Bei genauer Betrachtung sieht man, daß der Kolbenboden durch seine hohe, relativ spitze Form höher in den Brennraum ragt, als der Originalkolben.  Hierdurch wird das Verdichtungsverhältnis etwas heraufgesetz, was jedoch vollkommen unkritisch, eher positiv ist!


Kolbenbolzen-Deachsierung:

Es gibt Kolben mit deachsierten Kolbenbolzen.
Daß bedeutet, daß sich die Kolbenbolzenbohrung nicht in der Kolbenmittelachse befindet, sondern seitlich verschoben wurde.



Warum:
In den 50er Jahren wurden aufgrund von Forschungsergebnissen der Fa. Mahle erstmals Kolben mit deachsierten Kolbenbolzen gefertigt.
Während seiner Auf- und Abwärtsbewegung kann der Kolben in Abhängigkeit von Arbeitstakt, Last und Drehzahl mehrfach die Anlage im Zylinder wechseln - er kippt "hin und her".
Aus Gründen eines leisen Motorlaufs wurde deshalb bei einigen Kolben die Kolbenbolzenbohrung um 0,5 mm bis 1,5 mm aus der Mitte angeordnet.
Häufig wurde diese Maßnahme deshalb auch "Geräuschdeachsierung" genannt.
Für den Geräuschpegel interessant ist hauptsächlich der "Anlagewechsel" im Bereich des "Zünd-OT"!
Die Deachsierung hat zur Folge, daß bei der Abwärtsbewegung das Kolbenhemd schon vor OT besser an der sog. Druckseite anlag und der Kolben nicht immer "so stark" kippt.
Außerdem wechselt das untere Ende des Kolbens zuerst und der zur Zylinderlauffläche leicht angewinkelte Kolben begünstigt, bei Bewegung in Richtung OT durch den Keilförmigen Spalt die Bildung eines dämpfenden Ölpolsters.
Erreicht wird dies einfach dadurch, daß der Kolben immer zur "schweren" Seite kippt!
In der Abwärtsbewegung liegt der Kolben an der, der Kurbelwellen-Drehrichtung entgegengesetzten Zylinder-Seite an.
Beim Heinkel also an der, zum Heck zeigenden Seite des Zylinders.
In der Aufwärtsbewegung liegt er dementsprechend an der anderen Seite an.
Er wird praktisch durch das schräg stehende Pleuel an die jeweilige Zylinderwand gedrückt.  Der, auf den Kolben wirkende Verbrennungsdruck drückt den Kolben ja gegen das schräg stehende Pleuel.  Anders gesehen "drückt" das Pleuel den Kolben dadurch an die Zylinderwand.
Ohne deachsiertem Kolbenbolzen würde der Kolben unkontrolliert zur einen o. anderen Seite kippen und hauptsächlich beim oberen Totpunkt in der Umkehrphase zur Abwärtsbewegung evtl. gerade an der "falschen" Seite anliegen und dann durch das Kippen auf die andere Seite Geräusche verursachen.
Allerdings wurde diese Ausführung mit deachsiertem Kolbenbolzen nicht immer verbaut, sondern nur wenn sich dies aufgrund von Tests als sinnvoll herausstellte, bzw. Motoren besonders leise laufen sollten!
Es ist also keinesfalls ein Muß, sondern rein kosmetisch!
Es hat keinerlei Einfluß auf Verschleiß, bzw. Standfestigkeit.
Man darf nicht vergessen, daß es sich bei den Kippbewegungen eines neuen Kolbens nur um einige 1/100 mm handelt!


Heinkel:
Die derzeit vom HCD vertriebenen Mahle-Kolben haben zentrische Bohrungen.
Ich habe hier auch noch einen älteren KS-Kolben für den Tourist 103-A1, der ebenfalls eine zentrische Bohrung hat.
Ob es alte Kolbenversionen für Heinkel gab, die versetzte Kolbenbolzen haben, ist mir nicht bekannt, bzw. ich hatte bis dato noch keinen in der Hand.
Ebenfalls weiß ich nicht, ob die "Taiwan-Kolben" für Heinkel evtl. mit versetzten Kolbenbolzen ausgeliefert werden.
Wie aber das Posting von A2 Rolli zeigt, gab es früher wohl Mahle-Kolben
mit einem Pfeil oben drauf!?
Meines Wissens kann daß nur bedeuten, daß diese Kolben entweder verschieden große Ventiltaschen hatten und der Pfeil zur Sicherheit drauf war oder daß der Kolben einen exzentrischen Kolbenbolzen hatte!


Wie einbauen:
Der Kolben mit deachsiertem Kolbenbolzen muß folgendermaßen eingebaut werden:
Schaut man so auf die Kurbelwelle, daß sie beim Motorlauf im Uhrzeigersinn dreht, so muß die KÜRZERE Seite (Maß zwischen Kolbenhemd und Kolbenbolzen) nach rechts eingebaut werden.
Beim Heinkel muß die kürzere Seite also - in Fahrtrichtung gesehen -nach vorne!


Hab ich einen oder nicht?
Bei Kolben mit deachsiertem Kolbenbolzen befindet sich meist auf dem Kolben eine Markierung (Pfeil).
Er wird dann so eingebaut, daß er in Fahrtrichtung nach vorne zeigt.
Bei Zweitaktern ist eigendlich immer ein Pfeil dauf, da hier die Anordnung der Kolbenringe zum Außlaßkanal sehr wichtig ist.
Die Kolbenringe sind dort meist durch kleine Stifte arretiert und können sich nicht wie beim Viertakter radial um den Kolben drehen!
Bei anderen Konstruktionen muß der Kolben in einer bestimmten Richtung eingebaut werden, da verschieden große Ventiltaschen vorhanden sind und beim Falscheinbau die Ventile mit dem Kolben kollidieren können.
Falls keine Markierung vorhanden, bzw. die Ventiltaschen gleich groß:
Am einfachsten messen kann man, wenn zuvor der Kolbenbolzen montiert wurde.
Nun wird mit dem Meßschieber von innen das Maß über den Kolbenbolzen zum Kolbenhemd gemessen.
Sollte bei beiden Seiten das gleiche Maß herauskommen, so sitzt der Kolbenbolzen mittig (Ein paar hundertstel sind in der Fertigungstoleranz!).
Ist ein Maß um ca. 0,5 mm bis 1,5 mm kleiner, so muß diese Seite beim Tourist in Fahrtrichtung gesehen nach vorne!


Falscheinbau:
Würde man einen Kolben mit deachsiertem Kolbenbolzen falsch herum einbauen, würden die Laufgeräusche rel. stark erhöht.  Man kann dann deutlich ein "Klackern" hören!
Allerdings ist es NICHT so kritisch, daß mit erhöhtem Verschleiß, geringerer Standfestigkeit oder sogar Motorschaden gerechnet werden müßte.