Die Struktur des Kolbens

Der gesamte Kolben kann hauptsächlich in drei Teile unterteilt werden: Kolbenboden, Kolbenkopf und Kolbenhemd.
Die Hauptfunktion des Kolbens besteht darin, dem Verbrennungsdruck im Zylinder standzuhalten und diese Kraft über den Kolbenbolzen und die Pleuelstange auf die Kurbelwelle zu übertragen. Darüber hinaus bildet der Kolben zusammen mit Zylinderkopf und Zylinderwand auch einen Brennraum.
Der Kolbenboden ist Bestandteil des Brennraums und wird häufig in unterschiedlichen Formen hergestellt. Kolben für Benzinmotoren können höchstens einen flachen oder konkaven Boden verwenden, um die Brennkammerstruktur kompakt, die Wärmeableitungsfläche klein und den Herstellungsprozess einfach zu gestalten. Kolben mit konvexer Oberseite werden üblicherweise in Zweitakt-Benzinmotoren verwendet. Der Kolbenboden von Dieselmotoren weist häufig verschiedene Vertiefungen auf.
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Der Kolbenkopf ist der Teil oberhalb des Kolbenbolzensitzes. Auf dem Kolbenkopf ist ein Kolbenring angebracht, der verhindert, dass Gase mit hoher Temperatur und hohem Druck- in das Kurbelgehäuse gelangen und gleichzeitig verhindert, dass Öl in die Brennkammer gelangt. Der größte Teil der von der Oberseite des Kolbens aufgenommenen Wärme muss ebenfalls über den Kolbenkopf an den Zylinder übertragen und dann über das Kühlmedium abgeführt werden.
Der Kolbenkopf ist mit mehreren Ringnuten zum Einbau von Kolbenringen versehen. Die Anzahl der Kolbenringe hängt von den Dichtungsanforderungen ab, die von der Motordrehzahl und dem Zylinderdruck abhängen. Hochgeschwindigkeitsmotoren haben weniger Zyklen als Motoren mit niedriger{1}}Drehzahl und Benzinmotoren haben weniger Zyklen als Dieselmotoren. Im Allgemeinen verwenden Benzinmotoren zwei Luftringe und einen Ölring; Der Dieselmotor verfügt über 3 Luftringe und 1 Ölring; Dieselmotoren mit niedriger Drehzahl verwenden 3-4 Luftringe. Um Reibungsverluste zu reduzieren, sollte die Höhe des Ringabschnitts so gering wie möglich gehalten werden und es sollte darauf geachtet werden, die Anzahl der Ringe zu reduzieren und gleichzeitig die Abdichtung sicherzustellen.
Alle Teile unterhalb der Kolbenringnut werden Kolbenhemden genannt. Seine Funktion besteht darin, den Kolben so zu führen, dass er eine Hin- und Herbewegung im Zylinder ausführt und seitlichem Druck standhält. Wenn der Motor läuft, verbiegt und verformt sich der Kolben aufgrund des Gasdrucks im Zylinder. Nach dem Erhitzen des Kolbens ist seine Ausdehnung aufgrund der großen Metallmenge am Kolbenbolzen größer als bei anderen Teilen. Darüber hinaus erfährt der Kolben unter seitlichem Druck auch eine Druckverformung. Das Gesamtergebnis der oben genannten Verformungen besteht darin, dass der Querschnitt des Kolbenmantels eine Ellipse wird, deren Längsachse senkrecht zur Richtung des Kolbenbolzens verläuft. Aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung von Temperatur und Masse entlang der Achsenrichtung des Kolbens ist außerdem die Wärmeausdehnung jedes Abschnitts oben größer und unten kleiner.