Kolbenringe streifen das Motorenöl ab und machen den Brennraum zum Kurbelgehäuse hin dicht. Damit sind sie quasi die Entscheidungsträger im Motorraum.
Kolbenringe treten meistens in ganzen Sätzen auf – in der Regel zu dritt: Dabei sind die oberen beiden Ringe am Kolben reine Verdichtungsringe, die den Brenn-raum zwischen der Zylinderbohrung und dem Kolben abdichten. Eine strapaziöse Aufgabe: Zum einen, weil im Brennraum gewaltige Drücke entstehen – insbeson-dere bei Dieselmotoren, wo Zünddrücke von über 200 bar schon fast normal sind – zum anderen sind die Verbrennungsgase so heiß, dass sie selbst noch Teile der Abgasanlage zum Glühen bringen. Während sich der Kolben in der Zylinderboh-rung auf und ab bewegt, gleiten die Kolbenringe mit ihm über die Zylinderlauf-bahn, um abzudichten und dabei das Öl abzustreifen – und das unzählige Male!
Der dritte Kolbenring, der so genannte Ölabstreifring, sorgt dafür, dass der Großteil des Motorenöls im Innern des Motors bleibt. Schließlich soll sich ja nur zwischen dem Kolbenschaft und der Zylinderlaufbahn ein tragfähiger Ölfilm bilden. Um die geringe Menge Öl, die der Ölabstreifring nicht zurückhalten kann, kümmert sich der mittlere Kolbenring. Und über den winzigen Rest an Öl, der noch oberhalb des mittleren Kolbenrings an der Zylinderwand verbleibt, freut sich dann der oberste Kolbenring. Dieser hat den härtesten Job von allen, denn er muss die größten Druckspitzen und die höchsten Temperaturen aushalten. Ein Teil der winzigen Menge an Motorenöl, die den obersten Ring schmiert, verdampft und verbrennt danach im Brennraum. Ein wenig Ölverbrauch ist also ein gutes Zeichen: Er ist ein Beleg dafür, dass auch der oberste Kolbenring mit Öl versorgt wird.
 | | Immer kleiner, immer leichter
Kolbenringe müssen eine sehr hohe Festigkeit auf-weisen. Nur so können sie die notwendigen Kräfte (so genannte Tangential und Radialkräfte) gene-rieren. Materialien der Wahl sind daher entweder Sphäroguss oder Gusseisen mit kugelförmigen Graphiteinlagerungen. Auch werden Kolbenringe aus Walzstahlprofilenform gewickelt. Die geforderten kleinen Baugrößen bilden eine zusätzliche konst-ruktive und fertigungstechnische Herausforderung: Während noch vor ein paar Jahren Ölabstreifringe eine Höhe von 4 oder 5 Millimeter hatten, sind sie bei heutigen Motoren nicht einmal halb so hoch. Denn nur wenn die Kolbenringe extrem klein gebaut werden können, kann auch der Kolben ent-sprechend klein (und damit leicht!) konstruiert werden – unabdingbare Voraussetzung für sparsame und gleichzeitig leistungsstarke Motoren. |
Aktiver Schutz: die Beschichtung
Die Laufflächen der Kolbenringe gleiten permanent über die Zylinderwand. Die Höhe eines Kolbenrings ist jedoch im Verhältnis zur Länge der zu über-streichenden Zylinderfläche sehr gering. Daher muss ein Kolbenring, besonders der oberste (also derjenige, der am wenigsten Öl zur Verfügung hat), an der Lauffläche geschützt werden. Schutz bietet zum Beispiel eine galvanisch aufgebrachte Schicht aus Chrom, einem sehr harten, verschleißfesten Material. Die Stärke der Chromschicht beträgt in etwa 100–200 μm.
Ebenfalls extrem hart und entsprechend verschleißfest ist Molybdän. Für höher belastete Dieselmotoren beispielsweise werden Verdichtungsringe an der Lauffläche mit Molybdän beschichtet. Dazu wird feines Molybdänpulver in einem Plasmastrahl aufgeschmolzen. Das Plasma schleudert die einzelnen flüssigen Metalltropfen auf die Lauffläche des Kolbenrings. Beim Erstarren entsteht eine verschleißfeste und harte, aber auch poröse Oberfläche. Die poröse Schicht nimmt Motorenöl auf – als eine Art Reserveschmierung: Bei starken Belastungen und kritischen Schmierzuständen sorgt dieses eingelagerte Öl für die Schmierung der Ringlauffläche. Das bedeutet Zuverlässigkeit selbst unter Extrembelastungen. Aber auch mit speziellen Chrombeschichtungen (Multilayer, Chromkeramik) können feine Kanäle und Unterbrechungen in der Chromschicht und damit Räume für das Motorenöl geschaffen werden.
 | | Kolben, Kolbenringe und Zylinderwand - die perfekte Einheit
Welche Beschichtungen für die Kolbenringe sinnvoll und notwendig sind, wird bei der Entwicklung eines Motors festgelegt. MAHLE ist Entwicklungspartner der Motorenindustrie. MAHLE Ingenieure und Spezialisten entwickeln und erproben gemeinsam mit den weltweiten Serienkunden die optimale Ringbestückung für die jeweilige Anwendung. Kolben, Kolbenringe und Zylinderwand müssen perfekt aufeinander abgestimmt sein. Das ist die Voraussetzung für die optimale Funktion des Motors und eine lange Lebensdauer. Mit zusätzlichen Be-schichtungen auf der gesamten Ringoberfläche (zum Beispiel Phosphat oder Zinn) können die Eigenschaf-ten eines Kolbenrings ebenfalls optimiert werden. |
Beschichtungen bekennen Farbe
Gegebenenfalls werden auch bei bestehenden Kolbentypen die Kolbenringe modifiziert. Wenn die Ringbestückung eines Kolbens geändert wird, liefert MAHLE die jeweils aktuelle Serienausführung zeitnah in den Aftermarket. So kann es beispielsweise vorkommen, dass ein Verdichtungsring, dessen Laufflächen zuvor lediglich verchromt waren, zusätzlich eine Phosphatschicht erhält – und so die Ringe, die zuvor silberfarben („shiny“) waren, nun in Schwarz ausgeliefert werden. Oder es wird ein verchromter und dann phosphatierter Kolbenring durch einen Ring mit spezieller Multilayer-Beschichtung ohne Phosphat ersetzt – und ist dann anstatt schwarz nun silbrig glänzend.
MAHLE Kolbenringe - Qualität in Material und Verarbeitung
MAHLE Kolbenringe entsprechen in allen Belangen den strengen Maßstäben der Erstausrüstung – durch hochwertige Materialien und präzise Verarbeitung. Ent-sprechend imposant sind die Referenzen: Kolbenringe made by MAHLE arbeiten ab Werk in den Fahrzeugen aller führenden internationalen Automobilhersteller – von Alfa und Audi über BMW und Mercedes bis zu Volvo. Für den Aftermarket bietet MAHLE ein umfassendes Sortiment an Kolbenringsätzen in Erstausrüstungs-qualität. Details hierzu finden Sie im aktuellen Katalog „Kolbenringsätze“. Dieser ist wahlweise als Druckwerk oder – eingebunden in das Motorenteile-Komplettprogramm – auf CD-ROM erhältlich.