Allgemeines über Trockenlauffresser
Trockenlauffresser können generell, d. h. auch bei ausreichendem Spiel zwischen Zylinder und Kolben auftreten. Dabei bricht der Ölfilm aufgrund der hohen Temperatur oder Kraftstoffüberschwemmung, oftmals nur örtlich begrenzt, zusammen. An diesen Stellen reiben die ungeschmierten Flächen von Kolben, Kolbenringen und Zylinderlaufbahn aneinander. Dies führt in sehr kurzer Zeit zu Fressern mit stark aufgeriebener Oberfläche.
Ähnliches passiert, wenn sich zwischen Kolben und Zylinder aufgrund eines Ölmangels kein ausreichender Schmierfilm aufbaut.
Charakteristische merkmale eines trockenlauffressers:
Bei gänzlich zerstörtem Ölfilm:
Übergangslos eng begrenzte Fresser, überwiegend am Kolbenschaft, mit stark verriebener, dunkel gefärbter Oberfläche.
Bei Ölmangel:
Die Merkmale sind bis auf die Einfärbung der Oberfläche mit den vorher genannten identisch. Die Oberfläche der Fressstellen ist nahezu metallisch rein und nicht dunkel verfärbt. Das Öldefizit betrifft die gesamte Zylinderoberfläche. Daher sind am Kolben oftmals schon im Anfangsstadium sowohl auf der Druck-, als auch auf der Gegendruckseite Fressstellen zu finden.
- Fressstellen am Kolbenschaft auf der Druckseite, teilweise reichen die Fresser bis in die Kolbenringzone.
- Leichte Fressstellen auf der Gegendruckseite.
- Oberfläche der Fressstellen hell und nahezu metallisch rein.
Beurteilung
Zwischen Kolben und Zylinderbohrung lag akuter Schmiermangel vor. Die nahezu metallisch reine Oberfläche der Fressstellen zeigt, dass bei der Entstehung des Fressers der Ölfilm zwar noch vorhanden, aber entscheidend geschwächt war. Aufgrund der geringen Beschädigung handelt es sich um einen temporären Ölmangel oder einen Schaden im Anfangsstadium. Ein Weiterbetrieb des Motors hätte noch schwerwiegendere Schäden verursacht.
HINWEIS
Die Schadstelle liegt bei dieser Art von Trockenlauffresser immer in dem Bereich des Kolbenschafts, in dem sich bei einem unbeschädigten, gelaufenen Kolben das normale Tragbild abzeichnet.
Mögliche Ursachen
Mangelschmierung durch:
- Zu wenig Motoröl.
- Zu niedrigen Öldruck im Motor (Ölpumpe, Überdruckventil, usw.): An den Lagerstellen der Kurbelwelle tritt zu wenig Öl aus. Die Zylinderlaufbahn, durch Spritz- und Schleuderöl von der Kurbelwelle geschmiert, wird unzureichend mit Schmieröl versorgt.
- Ausfall der Ölspritzdüse zur Kolbenkühlung.
- Schwere, dunkel verfärbte Fressstellen mit stark aufgerissener Oberfläche auf der Druckseite des Kolbens.
- Gegenüberliegende Kolbenschaftseite unbeschädigt.
- Kolbenringzone im Anfangsstadium meist unbeschädigt.
Beurteilung
Es handelt sich um einen typischen Trockenlauffresser, der meistens an der Druckseite, seltener an der Gegendruckseite auftritt. Dieser Schaden entsteht, wenn der Schmierfilm nur auf einer Zylinderhälfte zusammenbricht. Grund ist ein lokal begrenzter Schmiermangel oder eine Überhitzung der betreffenden Zylinderseite. Ein Spielmangel scheidet als Schadensursache aus, da trotz schwerer Fresser auf der gegenüberliegenden Seite keine Gegendruckstellen vorhanden sind.
Mögliche Ursachen
- Teilweiser Zusammenbruch der Kühlung durch Kühlmittelmangel, Luftblasen, Schmutzablagerungen oder sonstige Störungen des Kühlkreislaufs.
- Bei Rippenzylindern kann es durch äußere Schmutzablagerungen zu örtlichen Überhitzungen und dadurch zum Zusammenbruch des Ölfilms kommen.
- Bei luftgekühlten Motoren: Defekte, fehlende oder falsch montierte Luftleitbleche.
- Ausfall der Ölspritzdüse zur Kolbenkühlung.
- Zu niedriger Öldruck: Unzureichende Schmierung der Zylinderdruckseite bei Pleueln mit Ölspritzdüsen.
- Mangelschmierung an der stärker belasteten Zylinderdruckseite durch Ölverdünnung oder eine für den Einsatzzweck ungeeignete Ölqualität.
Schmale, scharf begrenzte, längliche Reibstellen am Kolbenschaft, anstelle eines normalen Kolbentragbilds.
Beurteilung
Unverbrannter Kraftstoff kondensiert an der Zylinderlaufbahn und verdünnt bzw. wäscht den tragenden Ölfilm ab. Dadurch kommt es zum Trockenlauf zwischen den Gleitpartnern Kolben und Zylinderbohrung und somit zu langgezogenen, schmalen Reibstellen. Die Kolbenringzone bleibt meist unbeschädigt.
HINWEIS
Der Schaden liegt beim Kraftstoffreiber an den tragenden Stellen im Kolbenschaft. Bei einem unbeschädigten Kolben zeichnet sich dort das normale Tragbild ab.
Mögliche Ursachen
- Überfetteter Motorlauf und Verbrennungsstörungen durch Fehler in der Gemischaufbereitung oder an der Zündanlage.
- Unvollständige Verbrennung infolge einer ungenügenden Verdichtung.
- Kaltstarteinrichtung defekt oder zu lange betätigt (Vergasermotor).
- Ölverdünnung durch häufigen Kurzstreckenbetrieb bzw. durch Überfettung.
- Örtlich begrenzte Fressstellen, Schwerpunkt am Feuersteg.
- Oberfläche der Fressstellen rau und aufgerieben, teilweise größere Materialstücke herausgerissen.
Beurteilung
Durch einen Fehler an der Einspritzdüse spritzte unzerstäubter Kraftstoff bis an die Zylinderwand und schwächte dort den Ölfilm bis zum absoluten Trockenlauf. Dadurch hat der Feuersteg so stark gefressen, dass er mit der Zylinderwand temporär verschweißte. Durch diese Verschweißung wurden Stücke aus dem Kolbenkopf herausgerissen.
Mögliche Ursachen
- Undichte, nachtropfende, verschmutzte oder falsche Einspritzdüsen.
- Klemmende Düsennadel durch verzogenen Einspritzdüsenkörper (falsches Anzugsdrehmoment).
- Falscher Einspritzzeitpunkt (Förderbeginn).
- Fressriefen und Brandflecken an den Kolbenringlaufflächen (Abb. 1 und 2).
- Längsriefen an den Zylinderbohrungen (nicht abgebildet).
- Im Anfangsstadium: Erste Anreiber am Feuersteg (Abb. 3 – oben rechts).
- Im fortgeschrittenen Stadium: Ausbreitung der Reiber über den gesamten Kolben (Abb. 4).
Beurteilung
Solche Schäden treten bevorzugt in der Einlaufphase unter starker Belastung auf, wenn die Kolbenringe durch einen mangelnden Einlauf noch nicht vollständig abdichten (überwiegend Dieselkolben). Die an den Kolbenringen vorbeiströmenden Verbrennungsgase heizen die Kolbenringe und die Zylinderwand übermäßig auf, der Ölfilm bricht zusammen.
Verbrennungsstörungen und erhöhte Temperaturen bzw. eine ungenügende Kühlung von Kolben und Zylinderwand können den Schmierfilm auch beeinträchtigen oder zerstören. Dies bedeutet zunächst einen Trockenlauf der Kolbenringe, wodurch Brandflecken entstehen. Da der Kolben auch über die ungeschmierten Zylinderpartien läuft, entstehen zunächst Anreiber am Feuersteg, im weiteren Schadensverlauf Fressstellen am gesamten Kolbenschaft (Abb. 4).
Mögliche Ursachen
- Übermäßige Belastung des Motors während der Einlaufphase.
- Keine optimale Struktur der gehonten Zylinderoberfläche für eine gute Haftfähigkeit des Motorenöls (Verquetschung der Graphitadern, Blechmantelbildung, zu geringe Rauheit und/oder falscher Honwinkel).
- Ungeeignetes Schmieröl (falsche Ölqualität und Viskosität).
- Zu hohe Temperatur an den Zylinderlaufbahnen (Fehlfunktionen im Kühlsystem bzw. Ablagerungen in den umschließenden Kühlkanälen).
- Erhöhte Temperatur während der Verbrennung durch Verbrennungsstörungen (mageres Gemisch, Glühzündungen, nachtropfende oder undichte Einspritzdüsen).
- Unzureichende Ölversorgung der Zylinderlaufbahnen durch zu wenig Spritz- und Schleuderöl von den Pleuel- und Kurbelwellenlagern.