Der Kolben

Der Kolben dient zur Übertragung des Verbrennungsdruckes auf das Pleuel und somit auf die Kurbelwelle, die Kolbenringe dichten den Brennraum gegen das Kurbelgehäuse ab.

Ein Kolbensatz besteht aus:

    *Kolben
    *Kolbenring(en)
    *Kolbenbolzen
    *Kolbenbolzensicherungsclips
    *Kolbenbolzenlager

Bei der Montage des Kolbens im Zylinder ist darauf zu achten, dass der Ring sauber in der Nute liegt und die Ringenden am Arretierungstift anliegen. Der Stift dient dazu den Ring in seiner Position zu halten und verhindert, dass die Ringenden in die Kanäle einschnappen können

Kolben
In der Entwicklung des Zweitaktmotors und seiner Spülvorgange sind verschiedene Kolbenformen aufgetreten, z.B. der Nasenkolben, die aber heute keine Verwendung mehr finden. Heute kommen in der Regel Kolben zum Einsatz die einen leicht nach oben gewölbten oder planen Kolbenboden aufweisen, einige wenige besitzen auch einen leicht nach unten gewölbten Boden (Kawasaki KX 125, einige Baujahre um 1990)

Das Kolbenmaß wird am Hemd gemessen, aus dem einfachen Grund weil der Kolben keine zylindrische, sondern einen leicht konische Form hat, so ist der dem Brennraum zugewandte Teil um bis zu 3/10mm im Durchmesser kleiner als das Kolbenhemd. Das leuchtet ein, erwärmt sich der Kolbenboden ja stärker als das Kolbenhemd und dehnt sich so auch mehr aus, d.h. der Kolben passt im kalten Motorzustand gar nicht und kann so auch seine Arbeit nicht 100%ig erledigen.

Das Kolbengewicht spielt, da es sich um eine oszillierende Masse handelt eine große Rolle was das Ansprechverhalten und die Drehfreude des Motors angeht. Man kann Kolben und Kolbenbolzen leichter machen, allerdings sind der Stabilität wegen Grenzen gesetzt.

Den Kolben leichter zu machen geht im großen ganzen nur wenn man das Kolbenhemd bis zu den Kolbenbolzenbohrungen konisch ausdreht, das kann schon mal ein paar Gramm bringen, man sollte hier am unteren Kobenhemd nicht zu dünn werden, min 0,7mm sollte übrig bleiben, man sollte die scharfe Kante die sich dort bildet ein wenig abrunden, dann kann das Kolbenhemd nicht mehr so einfach in den Einlaß einhaken.

Eine dünne schwarze Kohleschicht auf dem Kolbenboden kann man ruhig dort belassen, sie verhindert das die Verbrennungswärme direkt auf den Kolbenboden einwirkt.

Mittlere Kolbengeschwindigkeit und maximale Kolbenbeschleunigung
Der Kolben legt bei seiner Arbeit im Zylinder ja eine bestimmte Strecke in einer bestimmten Zeit zurück, die mittlere Kolbengeschwindigkeit die man, neben der Kolbenbeschleunigung, berechnen sollte, da diese in normalen Straßenmotoren nicht über 18m/s liegen sollte und bei Rennmotoren nicht über 23,5m/s.

           Vk=h*n/30    oder nach n aufgelöst   n=30*Vk/h

Vk=mittlere Kolbengeschwindigkeit [m/s]
h=Kolbenhub [m]
n=Drehzahl [min-1]

            Bmax=(n2*h/182400)*(1+s/2L)

Bmax=maximale Kolbenbeschleunigung [m/s2]
h=Kolbenhub [mm]
L=Pleuellänge Mitte/Mitte Bohrung [mm]

Kolbenbolzen
Der Kolbenbolzen sollte sich leicht aber spielfrei in seine Bohrungen einfügen lassen, eventuell kann der Kolben dafür handwarm sein müssen. Bei diversen deutschen Motorrädern ( Sachs, MZ auch Klemme genannt, Zündapp) kam es aufgrund der Meinung das der Kolbenbolzen eingeschrumpft werden müsse (deutsche Übergenauigkeit) zu Klemmern und zwar aus dem Grunde das sich der Kolbenbolzen erwärmte das um ihm herum liegende Aluminium stauchte und die Kolbenwände minimal ausdehnte, die dann aber an der Zylinderwand rieben und später klemmten. Bei den Kolbenbolzenclips ist auf guten Sitz zu achten, da diese, falls sie sich lösen, die dumme Angewohnheit haben eine häßliche Rille in den Zylinder zu reißen und uns so zur Entsorgung und Neuanschaffung zwingen. Beim tausch des Kolbens bietet es sich an das Kolbenbolzenlager gleich mitzutauschen, da bei einem Schaden das Pleuelauge mit zerstört würde und eine Überholung der Kurbelwelle ins Haus steht, der Kostenvergleich Kolbenbolzenlager ca. 5 € und eine Kurbelwellenüberholung mit neuem Pleuel ca. 160 € macht die Entscheidung einfach.
Den Kolbenbolzen leicht zu bekommen ist aufgrund seiner Härte nicht so einfach, wenn man die Möglichkeit hat kann man ihn allerdings erodieren lassen.

Kolbenringe
Es gibt verschiedene Kolbenringbauweisen.
Quelle: Zweitaktmotoren Tuning Teil 1
Bild obere Hälfte:
Flacher Kolbenring simpelste Ausführung
Bild untere Hälfte:
Dykes oder L-Ring, er besitzt den Vorteil das er sich durch
den Verbrennungs- und Verdichtungsdruck an die Zylinderwand
drückt und so besser abdichtet.
Leider nicht im Bild:
Der Keystone Ring, seine Form ist dem des flachen
Kobenrings ähnlich, nur das er auf der Oberseite leicht zur
Kolbenmitte verjüngt wird, so wird die Führung verbessert
und das Ringflattern vermieden.
Einbaurichtungsgebundener Ring.

Kolbenringe erzeugen durch die Reibung an den Zylinderwänden einen Widerstand, daher werden bei modernen Rennmotoren ausschließlich sehr schmale Einzelringe eingesetzt, bei Serienmotoren meistens zwei schmale Ringe und bei "Melkmaschinenmotoren" drei Ringe. Von der dicke des Ringes hängt auch die Neigung des sogenannten Ringflatterns ab, je dünner ein Ring um so weniger neigt er zum Ringflattern. Ringflattern nennt man es wenn der Ring in seiner Nut auf und ab vibriert, was zum ausschlagen der Ringnut und bis zum brechen des Ringes und so zum Zylinderschaden führen kann.

Ringdicke	max. zulässige Kolbenbeschleunigung
3,2 mm	12000 m/s²
2,4 mm	16000 m/s²
1,6 mm	24000 m/s²
1,2 mm	32000 m/s²
1,0 mm	42000 m/s²

Bei der Montage der Ringe sollte man darauf achten das man sie an den dafür vorgesehenen Stiften in der Ringnut zentriert. Diese verhindern das der Ring läuft und in einen der Kanäle einhakt. Die meisten Kolben besitzen einen Markierung auf der Oberseite die in Richtung Auslaß zeigt, nur Honda hat es bei einigen genau andersherum gemacht, da zeigt die Markierung Richtung Einlaß.