Beginnen wir damit, wo sich der Kolben befindet und wie er funktioniert. Der Kolben ist eine zylindrische Komponente, die typischerweise aus einer Aluminiumlegierung besteht. Es sitzt in einem Zylinder, der Teil des Motorblocks ist. Die Hauptfunktion des Kolbens besteht darin, sich im Zylinder auf und ab zu bewegen und so die notwendige Kompression und Expansion des Luft-Kraftstoff-Gemisches zur Stromerzeugung zu erzeugen.
Die meisten modernen Motoren arbeiten im Viertaktzyklus, der aus vier Stufen besteht: Einlass, Kompression, Verbrennung und Auslass. In jeder dieser Stufen spielt der Kolben eine zentrale Rolle. Werfen wir einen Blick auf jeden Schritt:
Ansaughub:Während dieser Phase bewegt sich der Kolben nach unten und erzeugt im Zylinder ein Vakuum. Dieses Vakuum saugt Luft und Kraftstoff aus dem Ansaugkrümmer durch das geöffnete Einlassventil an.
Kompressionshub:Sobald der Ansaughub abgeschlossen ist, schließt das Einlassventil und der Kolben bewegt sich nach oben. Dadurch wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch komprimiert und sein Druck und seine Temperatur erhöht. Der Kompressionstakt bereitet das Gemisch auf die Verbrennung vor.
Verbrennungstakt (Krafttakt):Die Zündkerze zündet das Gemisch, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch am oberen Ende des Kompressionshubs am stärksten komprimiert ist. Diese Entzündung führt zu einer schnellen Expansion der Gase, wodurch hoher Druck und hohe Temperaturen entstehen. Die Kraft dieser Expansion drückt den Kolben mit großer Kraft nach unten und erzeugt dabei mechanische Energie.
Auslasshub:Nach dem Verbrennungstakt bewegt sich der Kolben wieder nach oben. Diese Aufwärtsbewegung drückt die Abgase durch das geöffnete Auslassventil aus dem Zylinder. Der Auslasstakt bereitet den Zylinder auf den nächsten Ansaugtakt vor.
Nachdem wir nun die Schritte behandelt haben, nehmen wir uns eine Minute Zeit, um die Dichtung und Schmierung zu verstehen. Um einen effizienten Verbrennungsprozess aufrechtzuerhalten und das Austreten von Gasen zu verhindern, muss der Kolben eine dichte Abdichtung gegenüber den Zylinderwänden bilden. Um diese Abdichtung zu gewährleisten, sind Kolbenringe, typischerweise aus Metall, um den Außenumfang des Kolbens angebracht. Darüber hinaus sind die Kolben- und Zylinderwände geschmiert, um Reibung und Verschleiß zu reduzieren und einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.
Der Kolben ist über die Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden. Während sich der Kolben auf und ab bewegt, überträgt er eine lineare Bewegung auf die Pleuelstange, die diese in eine Drehbewegung umwandelt. Diese Drehbewegung wird dann auf die Kurbelwelle übertragen, die letztendlich die Räder des Fahrzeugs antreibt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich der Kolben eines Motors im Zylinder auf und ab bewegt, um die Ansaug-, Verdichtungs-, Verbrennungs- und Auslassvorgänge des Viertaktzyklus zu erleichtern. Seine Bewegung erzeugt mechanische Energie, die zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird. Die Konstruktion, Abdichtung und Verbindung des Kolbens mit der Kurbelwelle sind für den effizienten Betrieb des Motors von entscheidender Bedeutung.