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Hydrostößel: Funktion, Defekt Symptome und Reparatur
Hydraulikstößel sind als Komponenten des Ventiltriebs allgegenwärtig in Otto- und Dieselmotoren. Sie spielen eine wesentliche Rolle für einen effizienten Ladungswechsel. Ist ihre Funktion beeinträchtigt, äußert sich das typischerweise mit einem Klappern.
In diesem Artikel erfährst du, wie der hydraulische Ventilspielausgleich funktioniert, was die Symptome defekter Hydrostößel sind und welche Reparaturmöglichkeiten es gibt.
Was sind Hydrostößel?
Es handelt sich hierbei um Bauteile, die zwischen den Nocken der Nockenwelle fürs Auto und den Motorventilen sitzen. Sie übertragen die Nockenkraft axial auf den Ventilschaft, verhindern eine Übertragung von Querkräften und gleichen das Ventilspiel aus.
Hydrostößel für das Auto sind als Tassenstößel ausgeführt. Sie besitzen ein Gehäuse, das als Hohlzylinder fungiert, und einen darin befindlichen Kolben mit Rückschlagventil. Das Gehäuse und der Kolben bilden eine Arbeits- und eine Vorratskammer, können sich relativ zueinander verschieben und werden durch eine zwischen ihnen sitzende Feder auseinandergehalten. Die Kammern sind mit dem Ölkreislauf des Fahrzeugs über eine Öffnung verbunden und werden während des Betriebs von der Ölpumpe für Auto mit Motoröl versorgt.
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Hydrostößel Funktion
Metallkomponenten dehnen sich bei Erwärmung aus und ihre Abmessungen verändern sich entsprechend. Das ist auch bei Motorventilen der Fall, sie erfahren mit zunehmender Temperatur typischerweise eine Verlängerung.
Bei Motoren mit starrem Ventiltrieb wird deshalb ein gewisses Spiel bei der Motorentwicklung mit einberechnet. Dieses Spiel wird verringert, wenn sich die Ventile beim Erreichen der Betriebstemperatur ausdehnen. Eine sichere Abdichtung der Brennkammer durch die Ventile ist dann gewährleistet. Nichtsdestotrotz, erfordern Motoren ohne automatischen Ventilspielausgleich eine Nachjustierung des Ventilspiels in regelmäßigen Wartungsintervallen aufgrund des Verschleißes.
Um die Wartungsarbeiten an Ventilen zu minimieren, wurde schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts an der Entwicklung von Mechanismen gearbeitet, die eine automatische Nachjustierung des Ventilspiels ermöglichen. In den 1970er Jahren kam es zur Einführung von hydraulischen Tassenstößeln.
Hydraulische Tassenstößel ermöglichen einen automatischen Ventilspielausgleich mittels hydraulischer Justierung. Dadurch wird die Motorwartung weniger aufwändig, der Ventiltrieb leiser und die Steuerung des Motors präziser. Nachteilhaft ist u.a. die größere Masse der Stößel und die Notwendigkeit einer genügenden Ölversorgung.
Wie funktioniert der hydraulische Ventilspielausgleich?
Ein hydraulischer Ventilspielausgleich ist sowohl bei Motoren mit Stößeln als auch bei Schwing-, Schlepp- oder Kipphebelmotoren gängig.
Liegt der Stößel am Nockengrundkreis an, treibt die im Innern befindliche Feder Stößelkolben und -gehäuse auseinander, bis diese Teile jeweils am Motorventilschaft und am Nocken anliegen. Das Motorventilspiel ist dann ausgeglichen und die Stößelkammern sind mit Motoröl gefüllt. Das Motorventil ist in dieser Nockenposition aufgrund der Kraft der vorgespannten Motorventilfeder geschlossen. Die Brennkammer ist geschlossen.
Liegt der Hydrostößel an der Nockenspitze an, steht das in der Stößelarbeitskammer befindliche Öl unter Druck, da das dort integrierte Rückschlagventil einen Ölaustritt verhindert. Da Öl nicht kompressibel ist, entsteht eine starre Verbindung zwischen Nocken und Motorventilschaft, die Nockenspitze öffnet dann das Motorventil. Die Brennkammer wird geöffnet.
Nur durch den zwischen Stößelzylinder und -kolben befindlichen Leckspalt entweicht bei Druckbeaufschlagung eine kleine Menge Öl in die Vorratskammer. Das dient einem Ausgleich der Wärmeausdehnung des Stößels im Betrieb.
Eine einwandfreie Funktion dieser Motorkomponenten erfordert eine genügende Versorgung mit geeignetem Öl. Deshalb ist das Einhalten der vorgeschriebenen Motoröl-Spezifikation wichtig. Bei unzureichender Versorgung können Geräuschbildung und Verschlechterungen des Motorbetriebs bei hohen Drehzahlen die Folge sein.
Es kann jedoch vorkommen, dass beim Starten eines kalten Motors die Hydrostößel klappern oder klackern, vor allem nach langen Standzeiten. Das ist darauf zurückzuführen, dass beim Start noch nicht genügend Öl in diese Komponenten fließen konnte. Normalerweise verschwindet bei genügender Ölversorgung dieses Geräusch einige Sekunden nach dem Motorstart.
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Hydrostößel Defekte Ursachen
Typische Ursachen, die zu einer Fehlfunktion führen, sind:
- Ungenügende Ölversorgung (ungeeignetes, verschmutztes oder aufgeschäumtes Öl oder Verstopfung der Ölzufuhr);
- Defektes Rücklaufventil (kein Öldruckaufbau);
- Undichtigkeit (keine Ölzufuhr oder ungenügender Druckaufbau).
Hydrostößel Defekt Symptome und Folgen
Bei einer Fehlfunktion kommt es allgemein zu einer Verschlechterung der Motorfunktion. Das geht einher mit:
- einem Klappern, auch bei einem warmen Motor;
- schlechterem Abgasverhalten;
- Leistungseinbußen;
- erhöhtem Kraftstoffverbrauch;
- einer Zerstörung entsprechender Ventile durch ungenügende Wärmeableitung.
Reparatur
Wird eine ungenügende Ölversorgung der Stößel vermutet, kann ein Defekt möglicherweise mittels einem geeigneten Reinigungsadditiv und/oder einem Ölwechsel behoben werden. Das ist v.a. empfehlenswert, falls die Ölwechselintervalle nicht eingehalten worden sind.
Wird hingegen ein Defekt vermutet, besteht lediglich die Möglichkeit, die entsprechenden Stößel zu prüfen und die eventuell defekten Teile durch neue zu ersetzen. Dazu müssen der Zylinderkopf und die Nockenwelle ausgebaut werden.
Den größten Posten der Reparaturkosten macht meist die Arbeitszeit aus. Tatsächlich sind diese Fahrzeugteile vergleichsweise preiswert, z. B. ist ein einzelner BMW-Hydrostößel für den 1er (F20) mit Dieselmotor schon ab etwa 6,5 € erhältlich.
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