Größerer Kühler oder dünnere Kolbenringe? Reibung in Verbrennungsmotoren

Wir alle wissen, dass Verbrennungsmotoren als Nebenprodukt der Verbrennung Wärme erzeugen. Sowohl luftgekühlte als auch wassergekühlte Motoren nutzen Strategien zur Ableitung dieser Wärme. Dies geschieht alles, um zu verhindern, dass der Motor zu heiß läuft.

Aber was hat das mit Kolbenringen zu tun? Bevor wir dazu kommen, müssen wir über eine weitere Wärmequelle in einem Motor sprechen – Reibung.

Wärme ist ein Nebenprodukt der Reibung. Denken Sie daran, an einem kalten Tag Ihre Hände aneinander zu reiben, um sie aufzuwärmen. Je schneller Sie Ihre Hände aneinander reiben, desto heißer werden sie. Stellen Sie sich nun vor, dass sich die Kolben in Ihrem Motor schneller als 200 Zyklen pro Sekunde bewegen.

Deshalb sind Kolbenringe für die Motortemperatur von Bedeutung.

Die größte Reibungsquelle in einem Motor entsteht durch die Reibung der Kolbenringe an der Zylinderwand. Mehrere Forschungsstudien kamen zu dem Schluss, dass der Kolbenring und die Zylinderwand bis zu 40 % der gesamten Motorreibung ausmachen. Kein Wunder, dass heutige OEM-Motoren dünnere Kolbenringe haben als ihre Vorgänger.

In einem aktuellen Test bei Shaver Specialties Racing Engines wurde der Einfluss von Ringgröße und Spannung auf die Motorbetriebstemperatur gemessen.

Die Basis für diesen Test war ein Satz Total Seal Diamond Finish-Ringe mit 0,7 mm, 0,7 mm und 2,0 mm. Der Motor lief mit 2.800 U/min und einer festen Lasteinstellung von 75 ft. lbs. und eine feste Einstellung des Kühlmitteldurchflusses. Nach Ablauf der 30 Minuten wurden drei aufeinanderfolgende Dyno-Sweep-Tests (3.000 U/min bis 6.000 U/min) durchgeführt. Am Ende dieser drei Tests wurden sowohl die Wassertemperatur als auch die Öltemperatur aufgezeichnet.

Der Motor wurde dann mit einem Standardsatz von 1/16-Zoll-, 1/16-Zoll- und 3/16-Zoll-Ringen ausgestattet. Auch hier wurde der Motor mit 2.800 U/min und einer festen Lasteinstellung von 75 ft. lbs betrieben. und eine feste Einstellung des Kühlmitteldurchflusses. Nach Ablauf der 30 Minuten wurden drei aufeinanderfolgende Dyno-Sweep-Tests (3.000 U/min bis 6.000 U/min) durchgeführt. Am Ende dieser drei Tests wurden sowohl die Wassertemperatur als auch die Öltemperatur aufgezeichnet.

Zwei verschiedene Tests mit den 1/16-, 1/16- und 3/16-Ringen führten zu einer etwa 15 Grad höheren Wassertemperatur und einer fast 20 Grad höheren Öltemperatur im Vergleich zum 0,7-mm-, 0,7-mm- und 2-mm-Ringsatz.

Die Ergebnisse bestätigen, dass die Reibung zwischen Kolbenring und Zylinderwand einen bedeutenden Einfluss auf die Betriebstemperatur des Motors hat, und dass die Reibung als Wärmequelle recht einfach identifiziert werden konnte. Die standardmäßigen 1/16-, 1/16- und 3/16-Ringe reduzierten die Motorleistung um fast 20 Pfund. Fuß Drehmoment und über 15 PS im Vergleich zum Gasanschluss-Ringsatz mit 0,7 mm, 0,7 mm und 2 mm. Tatsächlich erzeugte der 1/16, 1/16, 3/16 Ringsatz eine so hohe Öltemperatur, dass das Etikett auf dem Ölfilter durch die Hitze zu „schrumpfen“ begann!

In einem „realen“ Vergleich baute Joe Gibbs Racing Engines den neuen Wüsten-Offroad-Rennmotor JD-1 mit Total Seal Diamond Finish 0,7-mm-, 0,7-mm- und 2,0-mm-Ringen. Während viele andere Offroad-Rennmotoren traditionelle 1/16-, 1/16-, 3/16-Ringe verwenden und Schwierigkeiten haben, eine Überhitzung der Motoren zu verhindern, läuft der JD-1-Motor bemerkenswert kühl. Tatsächlich war es während des BAJA 1000 fast zu kühl, als die Nachttemperaturen auf fast 40 Grad Fahrenheit sanken.

Alle diese Prüfstands- und Rennergebnisse deuten auf dasselbe hin: Kolbenringe, die an den Zylinderwänden reiben, erzeugen Reibung, und diese Reibung erzeugt Wärme und raubt Leistung. Durch den Einsatz dünnerer Kolbenringe kann die Reibung deutlich reduziert werden, was zwei Vorteile mit sich bringt: höhere Leistung und niedrigere Betriebstemperaturen.

Bevor Sie sich also für den Kauf eines größeren Kühlers für Ihren heiß laufenden Motor entscheiden, sollten Sie zunächst einen Satz dünnerer Kolbenringe ausprobieren.

Dieser Artikel wurde von Total Seal Piston Rings gesponsert. Um mehr zu erfahren, besuchen Sie bitte unsere Website unter www.totalseal.com.