Zylinder

Ein Zylinder ist die präzise bearbeitete Metallbohrung, in der ein Kolben auf und ab gleitet, angetrieben durch Verbrennungsdruck in einem Motor oder durch externe Kraft in einer Pumpe oder einem Verdichter. Die Zylinderwände müssen glatt und rund bis auf wenige Tausendstel Zoll sein, denn jede Abweichung führt zu übermäßiger Reibung, Gasdurchsatz an den Kolbenringen vorbei und vorzeitigem Verschleiß. Ein typischer Benzinmotor im Kraftfahrzeug hat zwischen 3 und 8 Zylinder, während schwere Dieselmotoren 12 oder mehr haben können.

Der Zylinder wird als Teil des Motorblocks gegossen oder geschmiedet, und seine innere Oberfläche, die Bohrung, wird durch Honen fertiggestellt, ein Verfahren, das ein kontrolliertes Kreuzmuster hinterlässt, um Öl auf den Kolbenringen zu halten. Der Bohrungsdurchmesser ist ein grundlegender Motorparameter; ein 4-Liter-Motor mit 8 Zylindern hat eine durchschnittliche Bohrungsgröße von etwa 91 Millimetern. Die Länge der Bohrung im Verhältnis zum Kolbenhub bestimmt, ob ein Motor langhubing ist (Bohrung größer als Hub, ermöglicht höhere Drehzahl) oder kurzhubing (Bohrung kleiner als Hub, begünstigt Drehmoment).

Der Zylinderverschleiß erfolgt allmählich im Laufe der Zeit, wenn die Kolbenringe an den Wänden schleifen. Rauheit, verursacht durch Bruchstücke von defekten Ringen oder Verschleißpartikel im Öl, erzeugt sichtbare Rillen, die Verdichtungs- und Verbrennungsgase an den Ringen vorbeilaufen lassen. Glanzvergütung, eine glatte harte Schicht, die sich auf der Bohrungswand bildet, vermindert die Ölhaftung und beschleunigt den Ringverschleiß. Beide Schäden erfordern schließlich eine Zylinderneubohrung auf den nächsten Übermaßstandard, typischerweise 0,010, 0,020, 0,030 Zoll oder metrische Äquivalente, sowie den Einbau übergroßer Kolben und Ringe.

Nasslaufbuchsen sind austauschbare Stahlrohre, die in den Motorblock gepresst oder verschraubt sind und in direktem Kontakt mit dem Kühlmantel stehen; sie ermöglichen die Wiederherstellung einer beschädigten Bohrung durch einfachen Buchsentausch statt einer kostspieligen Blockneaborung. Trockenbuchsen sitzen zwischen der Bohrung und dem Kühlmantel und werden während der Lebensdauer des Motors selten entfernt. Beide Arten sind Standard in schweren Lastwagen- und Industriedieselmotoren, wo die Ausfallkosten die erforderliche Präzision für die Installation rechtfertigen.

Der Begriff Zylinder stammt vom Griechischen kylindros, was Walze oder Zylinder bedeutet, und beschreibt die Geometrie, offenbart aber nichts von seiner Funktion unter extremen Bedingungen. In einem laufenden Motor übersteigen die Zylindertemperaturen 2000 Grad Fahrenheit in der Verbrennungszone, während Kühlmäntel um die Bohrung herum versuchen, die Metalltemperatur bei etwa 200 bis 220 Grad zu halten. Diese thermische Belastung, kombiniert mit dem mechanischen Schock von Tausenden Explosionen pro Minute, macht die Zylinderqualität grundlegend für Motorhaltbarkeit und Zuverlässigkeit.