Albtraum eines jeden Motoreninstandsetzers: Eine neue Zylinderlaufbuchse wird in den Motorblock eingebaut. Der Zylinderkopf wird montiert, die Kopfschrauben werden angezogen – und plötzlich ist ein leises „Pling“ zu hören. Die Ursache für das merkwürdige Knackgeräusch zeigt sich bei der anschließenden Demontage: Der Bund der Zylinderlaufbuchse ist am gesamten Umfang abgerissen – und liegt nun lose auf. Wird er herausgenommen, sieht man, dass der Bruch unterhalb der Auflagefläche erfolgte, schräg im Winkel von etwa 30°. An der Bruchfläche selbst zeigt sich eine grobe Bruchstruktur. Allerdings: Material- oder Gießfehler sind selbst mit Lupe oder Mikroskop nicht zu erkennen. Dieses Schadensbild ist typisch für einen Gewaltbruch.

Buchsenbund und Bundsitz – wie Topf und Deckel
Im Motorblock befindet sich eine runde, ebene Vertiefung, der so genannte Bundsitz. Dieser fixiert die Buchse axial im Motorblock. Der Bund der Zylinderlaufbuchse muss exakt in der Vertiefung sitzen – sodass die Buchse am gesamten Umfang vollflächig im Bundsitz aufliegt. Auf dem Motorblock wird dann die Zylinderkopfdichtung positioniert. Die Brennraumabdichtung (bei den älteren Mehrstoffdichtungen eine Metalleinfassung, bei neueren Metalldichtungen eine Profilierung) muss dabei korrekt auf der Oberseite des Buchsenbundes aufliegen.

Beim Anschrauben wird der Zylinderkopf fest gegen den Motorblock gedrückt. Dabei sind die Zylinderkopfschrauben und deren Anzugsvorschriften so ausgelegt, dass der Zylinderkopf fest mit dem Block verbunden ist – selbst bei Zünddrücken von teilweise über 200 bar. Es werden also enorme Kräfte von den Schrauben über die Dichtung in den Zylinderbund eingeleitet. Umso wichtiger ist, dass die Kräfte genau senkrecht über die Kopfdichtung in den Buchsenbund übertragen werden. (Die Skizze 1 zeigt den korrekten Einbau.)

Skizze 1: Nur der korrekte Einbau sichert die optimale Kräfteübertragung.		Skizze 2: Schmutzpartikel unter dem Buchsenbund – eine Ursache für gefährliches Biegemoment.

Zerstörerische Gefahr: Schräger Kraftverlauf
Zylinderlaufbuchsen sind aus Grauguss hergestellt. Der Werkstoff weist viele positive Eigenschaften auf – Biegemomente mag das spröde Material jedoch nicht. Verlaufen die Kräfte nur ein wenig schräg durch den Buchsenbund, entsteht im oberen Ende der Zylinderlaufbuchse ein Biegemoment, das zum Bruch des Buchsenbundes führen kann.

Häufige Ursachen für Biegemomente
Schmutzpartikel: Um Verunreinigungen zwischen Bund und Sitz im Block (also Schmutz, Späne, Dichtungsreste, Dichtmittel usw., siehe Skizze 2) zu vermeiden, ist Sauberkeit bei der Montage wichtig. Auch die Verwendung von Dichtpasten sollte nur erfolgen, wenn es der Motorenhersteller vorschreibt – nach der Devise „weniger ist mehr“.

Ein Tipp: Beim Einpressen von vorbearbeiteten Zylinderlaufbuchsen ist es ratsam, den Pressvorgang einige Millimeter vor Erreichen der Planfläche des Motorblocks zu unterbrechen, um mit Pressluft eventuell abgeschabtes Material aus dem Spalt zwischen Bund und Bundsitz zu entfernen.

Unebenheiten und Verzüge am Bundsitz des Motorblocks:
Hintergrund dafür sind die immer leichteren Motorkonstruktionen – und je dünner die Wandstärken des Kurbelgehäuses, desto stärker sind die Verzüge am Bauteil. Gleichzeitig weisen moderne Triebwerke immer höhere Leistungen, Zünddrücke und Drehmomente auf. So können bei Motoren mit Laufleistungen von 500.000 Kilometern (oder entsprechenden Betriebsstunden) derart große Verzüge auftreten, dass vor dem Einbau neuer Laufbuchsen der Sitz im Block nachgearbeitet werden sollte. Das planparallele Nachsetzen des Bundsitzes im Block sollte auf einem Bohrwerk oder mit einem von Hand betriebenen, mobilen Plandrehgerät erfolgen. Wichtig: Die Fläche darf nicht schräg verlaufen (siehe Skizze 3 + 4) – und nach der Bearbeitung sollte der scharfkantige Rand der Sitzfläche gut angefast werden (ca. 1 x 45°, siehe Skizze 5). Wenn die Fase fehlt, drohen Bruchschäden (Skizze 6).

Skizze 5: Anfasung am scharfkantigen Bundsitz.		Skizze 6: Bruchschäden durch fehlende Fase.

Falsche Zylinderkopfdichtung:
Auch diese kann zur schrägen Einleitung von Kräften in den Bund führen (Skizze 7), entweder wegen eines zu kleinen Durchmessers der Brennraumeinfassung oder wegen einer falschen Dicke der Dichtung. Unser Tipp: Verbauen Sie nur die original für den Motor vorgesehenen Dichtungen. Billige Nachbaudichtungen können in Abmessungen und Materialien von Originaldichtungen abweichen – und teure Folgeschäden verursachen.

Skizze 7: Schräge Kräfteeinleitung durch falsche Zylinderkopfdichtung.		Skizze 8: Zylinderkopf-Bearbeitung: Wird die Nut nicht geplant, überträgt sich die Kraft über den Feuerschutzrand – und die Buchse bricht.

Fehlerhafte Bearbeitung:
Einige Zylinderköpfe, beispielsweise bei bestimmten Volvo Typen, sind mit einer rund umlaufenden Nut versehen, in die der Feuerschutzrand der Zylinderlaufbuchse ragt – wobei sich Kopf und Zylinderlaufbuchse nicht berühren dürfen. Wird wegen Verzugs oder Beschädigung der Zylinderkopf geplant, muss die umlaufende Nut um den gleichen Betrag nachgesetzt werden. Ansonsten besteht die Gefahr, dass die Krafteinleitung anstatt über die Dichtung schräg über den Feuerschutzrand der Zylinderlaufbuchse erfolgt (Skizze 8).

Ignorieren wird teuer
Beim Anziehen der Kopfschrauben braucht es ein gutes Gehör. Denn wer das gefürchtete Knackgeräusch gleich registriert, hat Glück im Unglück. Er kann den Zylinder gleich demontieren, die Ursache analysieren und beheben – und dann eine neue Buchse einsetzen.

Ansonsten wird's teuer: Die gebrochene Buchse bewegt sich nach der Inbetriebnahme des Motors allmählich in Richtung Kurbelwelle – und sobald sich die Bruchstelle auf Höhe des ersten Kolbenrings in OT befindet, springt der Kolbenring oberhalb der Bruchstelle auseinander. Bei der nächsten Abwärtsbewegung des Kolbens zieht er die Zylinderlaufbuchse in die Tiefe. Die rotierende Kurbelwelle zerschlägt die Buchse, Kolben und Pleuel werden ebenfalls zertrümmert – und der Motoreninstandsetzer wird von einer Pleuelstange begrüßt, die seitlich zum Block herausragt.

Eine durch Montagefehler am Bund gebrochene Zylinderlaufbuchse.

Die grobe Bruchstruktur – sicheres Indiz für Gewalteinwirkung.