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Kavitation an Zylinderbuchsen
Problem: Der Wassermantel der Zylinderbuchse zeigt lochartige Anfressungen. Diese Anfressungen treten bevorzugt bei Motoren mit nassen Zylinderbuchsen im Bereich des Kolbenumkehrpunktes, also im oberen und unteren Totpunkt auf. Bei Zylinderbuchsen, die im Bereich des oberen Totpunktes am Bund fest eingespannt sind, tritt diese Erscheinung nur im Bereich des unteren Totpunktes auf.
Wichtig bei dieser Beobachtung: Diese Anfressungen treten nur Druck-/Gegendruckrichtung oder oftmals nur auf der Druckseite auf. Zur Bestimmung der Kavitation (im Unterschied zur normalen Korrosion) muss beachtet werden, dass tiefere Anfressungen in der Buchsenwand auftreten, die sich in die Wand hinein erweitern. Im Gegensatz dazu zeigt die normale Korrosion nur eine oberflächliche Anfressung. In der Praxis wird sich aber meist ein Übergangsstadium ausbilden, das heißt, die Kavitationslöcher werden durch Korrosion erweitert.
Ursache und Wirkung: Kavitation tritt nur bei nassen Zylinderbuchsen auf, die direkt vom Kühlmittel umgeben sind. Sie entsteht an der Zylinderaußenwand durch Schwingungen der Buchse. Der Kolben wechselt am oberen und unteren Umkehrpunkt die Anlageseite im Zylinder. Der Anlageimpuls kann zu Schwingungen des Wassermantels führen. Beim Zurückweichen der Zylinderwand während der Schwingungsphase entsteht dabei kurzzeitig ein Vakuum im Wasser. Dies führt an dieser Stelle zur Dampfblasenbildung. Diese Dampfblasen implodieren beim Zurückschwingen der Wassersäule. Dadurch wird das Wasser in Richtung der Zylinderbuchse beschleunigt und schlägt auf der Oberfläche der Buchse auf. Die kinetische Energie des Wassers reißt winzige Partikel aus dem Material der Buchse. Diese Ausarbeitung (Erosion) führt dazu, dass die Seitenwand des Zylinders völlig zerfressen wird, was bis zum Wassereintritt in den Zylinder führen kann. Kavitation tritt besonders bei Motoren auf, die bei tieferen Betriebstemperaturen betrieben werden (50 bis 70°C).
Motoren, die im Temperaturbereich 90 bis 100°C betrieben werden, zeigen diese Erscheinung seltener, da die Dampfblasenbildung durch Schwingungen auf Grund des größeren Wasserdrucks im geschlossenen Kühlsystem geringer ist. Der Motorenkonstrukteur hat durch konstruktive Maßnahmen Einfluss auf die Kavitationsbildung. Zum einen kann er die Wanddicke der Zylinderbuchse entsprechend auslegen oder durch geeignete Kühlflüssigkeit die Kavitationsbildung weitgehend ausschalten. Andererseits wird durch korrekte Spielgebung der Anlagenwechsel des Kolbens gemildert, so dass die Buchse dadurch nicht zum Schwingen angeregt werden kann.
Abhilfe: Der Aufnahmedurchmesser des unteren Buchsenbundes im Motorblock darf bei korrodierter Oberfläche nicht nachgearbeitet werden (außer bei Verwendung von Buchsen mit größerem Außendurchmesser). Korrektes Kolbeneinbauspiel einhalten. Nachhonen der Buchse mit Durchmesservergrößerung und Wiedereinbau bereits gelaufener Kolben oder Kolben gleichen Durchmessers vermeiden. Entweder Aufbohren und Honen auf nächstgrößeres Übermaß und Übermaßkolben oder Verwendung neuer Assembly. Vorgeschriebene Dauerfrostschutzfüllung mit Korrosionsschutz einfüllen - kein aggressives und säurehaltiges Wasser einfüllen. Auch destilliertes Wasser ist ungeeignet.
Quelle: NFZ-Werkstatt Katalog 2003
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