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Kavitation an Zylinderlaufbuchsen

Beschreibung

  • Starke Kavitationserscheinungen am Wassermantel der nassen Zylinderlaufbuchse (Abb. 1 und 2).
  • Kühlmitteldurchtritt in den Verbrennungsraum.
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Abb. 2
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Abb. 3

Beurteilung

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Abb. 1
Kavitation tritt bevorzugt in der Kippebene des Kolbens auf (Druck- oder Gegendruckseite). Auslöser sind hochfrequente Schwingungen der Zylinderwand. Die Schwingungen entstehen durch die Kolbenseitenkräfte, den Verbrennungsdruck und Anlagewechsel im unteren und oberen Totpunkt. Wenn das Kühlwasser den Schwingungen der Zylinderwand nicht mehr folgen kann, hebt der Wasserfilm von der Zylinderlaufbuchse ab. Es bildet sich eine Unterdruckzone mit Dampfbläschen, die beim Zurückschwingen der Zylinderwand mit sehr hoher Geschwindigkeit in sich zusammenfallen (implodieren). Das Wasser, das die Bläschen verdrängt hatte, prallt schlagartig auf die Zylinder-oberfläche. Aus ihr löst die Aufprallenergie kleinste Teilchen, so werden allmählich Löcher herausgerissen (herausgewaschen).

Eine Besonderheit bei der Kavitation: Die Löcher sind nach innen erweitert (Abb. 3), dadurch bilden sich Höhlen im Material.

Auslöser für Kavitation
  • Zu hohe Kühlflüssigkeitstemperatur.
  • Zu niedriger Kühlflüssigkeitsdruck.
  • Zu niedriger Siedepunkt der Kühlflüssigkeit.
  • Kombination der oben genannten Punkte.

Mögliche Ursachen

  • Das korrekte Kolbenspiel wurde nicht eingehalten, z. B. beim Wiedereinbau bereits gelaufener Kolben, bzw. zu groß gefertigten Zylinder.
  • Formfehler der Buchsenbundauflage – Mangelhafter oder unpräziser Sitz der Zylinderlaufbuchse im Gehäuse (siehe Kapitel „Abgerissener Bund an der Zylinderlaufbuchse“).
  • Keine vorgeschriebene Dauerfrostfüllung mit Korrosionsschutz oder entsprechende Zusätze im Kühlwasser. Das Korrosionsschutzmittel beinhaltet Inhibitoren, die die Schaumbildung verhindern. Da sich diese Inhibitoren verbrauchen, sollte man das Korrosionsschutzmittel alle zwei Jahre wechseln und das richtige Mischungsverhältnis einstellen.
  • Ungeeignete Kühlmittel wie Salzwasser (Meerwasser), aggressives oder säurehaltiges Wasser oder sonstige Flüssigkeiten.
  • Ungenügender Vordruck im Kühlsystem. Grund: Ungeeignete Kühlerdeckel (zu geringe Druckhaltung durch defektes Überdruckventil) oder undichtes Kühlsystem. Bei einem vorschriftsmäßigen Vordruck im Kühlsystem liegt die Siedetemperatur des Kühlmittels höher als bei atmosphärischem Druck. Der Vordruck beseitigt die Ursache der Dampfbläschenbildung nicht, behindert aber zumindest die Bläschenbildung.
  • Falsche Dichtringe und/oder Dichtmasse bzw. Silikon am Buchsenbund.
  • Falsche Anzahl Dichtringe.
  • Zu niedere Betriebstemperatur des Motors: Wenn ein Motor durch bestimmte Einsatzbedingungen oder Thermostatdefekte nicht die normale Betriebstemperatur erreicht, kann sich im Kühlsystem wegen der geringeren Wärmeausdehnung des Kühlmittels kein Überdruck aufbauen. Durch die zu niedrige Betriebstemperatur dehnen sich auch die Kolben nicht korrekt aus und laufen daher mit erhöhtem Kolbenspiel. Beide Fälle begünstigen die Bläschenbildung und damit die Kavitation.
  • Montage zusätzlicher Dichtringe im Freistich des Buchsenbunds (Abb. 4): Hier dürfen Dichtringe nur dann eingesetzt werden, wenn diese ausdrücklich vom Hersteller vorgesehen sind.
  1. Buchsenüberstand
  2. Tombakring
  3. Freistich
  4. O-Ring
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Abb. 4