Wozu dienen Kolben?

TFSI KolbenDie sich im Verbrennungsmotor befindenden Kolben sind wiederum zylindrische Hohlkörper. Sie bestehen aus einer Aluminium-Kupfer- oder einer Aluminium-Silizium-Legierung. Die Kolben übertragen die bei der Verbrennung gewonnene Energie auf mechanische Weise über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle. Bei der Verbrennung im Zylinder wird die im Kraftstoff enthaltene Energie in mechanische Energie umgewandelt.

Die Kolben setzen sich vereinfacht gesagt aus dem Kolbenboden, den Kolbennaben sowie dem Schaft zusammen. Die Energie, die im Zylinder-Brennraum entsteht, wird über den Boden des Kolbens, den Bolzen und letztendlich über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle übertragen. Bei der Verbrennung im Zylinder werden die Kolben fortwährend nach oben und unten bewegt. Vor den Enden des Zylinders verlangsamt sich die Geschwindigkeit der Kolben und kommt am sogenannten Totpunkt schnell zum Stillstand und wird dann in die jeweils entgegengesetzte Richtung beschleunigt. Der obere Totpunkt wird mit “OT”, der untere Totpunkt mit “UT” abgekürzt. Aufgrund der Beschaffenheit der Kurbelwelle sowie der gleichzeitigen Bewegung von mehreren Kolben kommt es zu einem gleichmäßigen Vorgang. Die weitere Zuführung von Kraftstoff zur Verbrennung befördert diesen Vorgang weiter, wobei die für die Fahrleistung benötigte Menge an Kraftstoff dann entsprechend eingestellt wird.

Wie funktionieren Kolbenringe?

Die Kolbenringe liegen an der Außenseite des Kolbens und halten den Zylinder-Brennraum „gasdicht“ in Bezug auf das Kurbelgehäuse, und das Kurbelgehäuse wiederum „öldicht“ in Bezug auf den Zylinder-Brennraum.

Was ist die Wirkungsweise der Kolben?

Als Beispiel für die Wirkungsweise der Kolben soll hier der Vorgang in einem Viertaktmotor dargestellt werden:
1. Im ersten Takt, dem sog. Ansaugtakt, zieht der Kolben, der sich im Zylinder von oben nach unten bewegt, die Mischung aus Kraftstoff und Luft über die Einlassventile, die zu diesem Zeitpunkt geöffnet sind, in den Zylinderraum hinein. Wenn der Kolben den unteren Totpunkt im Zylinder erreicht, werden die Ventile vom Motor geschlossen, womit der Zylinder zum Motorraum hin dicht ist.
2. Im zweiten Takt, dem sog. Verdichtungstakt, läuft der Kolben in die gegengesetzte Richtung im Zylinder nach oben und komprimiert die zuvor angesaugte Mischung von Kraftstoff und Luft. Bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, wird die Mischung gezündet und kommt es zur Verbrennung.
3. Dabei kommt es zu einem hohen Druck im Zylinder und der Kolben bewegt sich nun schnell wieder hinab. Dies ist der sogenannte Arbeitstakt. Bei diesem wird die Energie, die durch die Verbrennung freigesetzt wird, über die Pleuelstange an die Kurbelwelle weitergeleitet.
4. Beim vierten Takt, dem sog. Ausstoßtakt, ist ein Umlauf komplett und der Kolben läuft ein letztes Mal nach oben und schiebt dabei das bei der Verbrennung entstandene Gas aus den Ventilen heraus. Somit bedeutet ein Takt, bzw. eine Kolbenbewegung, dass die Kurbelwelle sich ein halbes Mal gedreht hat.

Im gesamten Durchlauf von vier Takten hat die Kurbelwelle entsprechend zwei Umdrehungen gemacht.