Kolbenfresser – wie entsteht er und was verrät das Schadensbild? - Motorensachverständiger, Motorengutachter, Motorschaden Sachverständiger, Motorschaden Gutachter

Ingenieurbüro für Verbrennungsmotoren GmbH

öffentlich bestellter und vereidigter Motorensachverständiger-Dipl. - Ing. (FH) Jörg Schulz

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Kühlmittelverlust – wann entsteht daraus ein Motorschaden?

Fachbeitrag von Dipl.-Ing. (FH) Jörg Schulz – Sachverständiger für Motorenschäden

Ursachen, Schadensmechanismen und typische Schadensbilder

Ein Kühlmittelverlust gehört zu den häufigsten Ursachen für eine Überhitzung des Verbrennungsmotors. Nicht jeder Verlust von Kühlmittel führt jedoch unmittelbar zu einem Motorschaden. Entscheidend sind vielmehr Ursache, Menge und Geschwindigkeit des Kühlmittelverlustes sowie die Dauer des Weiterbetriebs und die thermische Belastung des Motors.

Aus sachverständiger Sicht ist deshalb zwischen dem eigentlichen Kühlmittelverlust und dem daraus möglicherweise entstehenden Folgeschaden zu unterscheiden. Für die Beurteilung eines Motorschadens ist insbesondere die Frage zu klären, ob der Kühlmittelverlust ursächlich für die eingetretene Beschädigung war oder ob bereits ein anderer Schaden vorlag, der den Kühlmittelverlust erst verursacht hat.

1. Aufgabe des Kühlsystems

Der Verbrennungsmotor erzeugt während des Betriebs erhebliche Wärmemengen. Ein Teil dieser Wärme entsteht unmittelbar durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, ein weiterer Teil durch Reibung und mechanische Verluste.

Das Kühlsystem hat die Aufgabe, die entstehende Wärme kontrolliert abzuführen und den Motor innerhalb seines vorgesehenen Temperaturbereichs zu betreiben.

Zu den wesentlichen Komponenten gehören:

Kühler
Wasserpumpe
Thermostat
Kühlmittelschläuche und Leitungen
Ausgleichsbehälter
Kühlmittel
Kühlerlüfter
Wärmetauscher
Dichtungen
bei modernen Motoren zusätzliche Kühlkreisläufe, beispielsweise für Abgasrückführung, Turbolader oder Ladeluftkühlung.

Das Kühlsystem arbeitet dabei nicht lediglich als „Wärmetransportsystem“. Es stellt auch sicher, dass Zylinderkopf, Zylinder, Kolben, Ventile und weitere Bauteile innerhalb ihrer zulässigen Temperaturbereiche betrieben werden.

2. Wie entsteht ein Kühlmittelverlust?

Ein Kühlmittelverlust kann verschiedene Ursachen haben. Für die Schadensanalyse ist zunächst zwischen einem äußeren und einem inneren Kühlmittelverlust zu unterscheiden.

Äußerer Kühlmittelverlust

Bei einem äußeren Verlust tritt das Kühlmittel aus dem geschlossenen Kühlsystem nach außen aus.

Typische Ursachen sind:

beschädigte Kühlmittelschläuche
undichte Schlauchverbindungen
defekte Wasserpumpe
beschädigter Kühler
Riss im Ausgleichsbehälter
defekter Verschlussdeckel
undichte Flansche oder Thermostatgehäuse
Korrosion an Kühlmittelleitungen
beschädigte Dichtungen
Frost- oder mechanische Schäden
Undichtigkeiten an Zusatzkühlkreisläufen.

Die Austrittsmenge kann dabei von wenigen Tropfen bis zu einem vollständigen Verlust des Kühlmittelinhalts reichen.

3. Innerer Kühlmittelverlust

Besonders kritisch ist ein Kühlmittelverlust, bei dem das Kühlmittel nicht nach außen, sondern in den Motor oder in einen anderen Flüssigkeitskreislauf gelangt.

Mögliche Ursachen sind beispielsweise:

beschädigte Zylinderkopfdichtung
Riss im Zylinderkopf
Riss im Motorblock
Undichtigkeit einer Zylinderlaufbuchse
beschädigter Ansaugkrümmer bei entsprechend ausgeführten Motoren
defekter Abgasrückführungskühler
Undichtigkeiten an Öl- oder Kühlmittelwärmetauschern.

Dabei können unterschiedliche Schadensmechanismen entstehen.

Kühlmittel kann beispielsweise:

in den Brennraum gelangen

oder

in das Motoröl gelangen.

Beide Vorgänge können erhebliche Folgeschäden verursachen.

4. Wann wird Kühlmittelverlust gefährlich?

Ein geringer Kühlmittelverlust führt nicht zwangsläufig unmittelbar zu einem Motorschaden.

Entscheidend ist, ob das Kühlsystem seine Kühlleistung noch aufrechterhalten kann.

Solange ausreichend Kühlmittel vorhanden ist und die Wärmeabfuhr funktioniert, kann ein kleiner Verlust unter Umständen zunächst ohne unmittelbar erkennbaren Motorschaden bleiben.

Problematisch wird die Situation, wenn der Kühlmittelstand so weit absinkt, dass:

die Kühlmittelzirkulation beeinträchtigt wird,
Luft in das Kühlsystem gelangt,
die Wasserpumpe nicht mehr ausreichend fördern kann,
einzelne Bereiche des Motors nicht mehr ausreichend gekühlt werden,
die Temperatur des Motors über den zulässigen Bereich ansteigt.

Ab diesem Zeitpunkt kann sich innerhalb kurzer Zeit eine erhebliche thermische Belastung entwickeln.

5. Die typische Schadenskette

Ein Motorschaden infolge Kühlmittelverlustes entsteht häufig nach folgendem technischen Ablauf:

Kühlmittelverlust

↓

Abnahme des Kühlmittelstands

↓

Verringerung der Kühlleistung

↓

lokale oder allgemeine Temperaturerhöhung

↓

thermische Überlastung von Bauteilen

↓

Verformung bzw. Schädigung von Bauteilen

↓

Folgeschäden

↓

Motorschaden

Diese Kette ist für eine sachverständige Ursachenanalyse besonders wichtig.

Denn der Kühlmittelverlust selbst ist häufig noch nicht der eigentliche Motorschaden. Er stellt vielmehr das auslösende Ereignis einer thermischen Schadenskette dar.

6. Warum kann ein Motor trotz ausreichender Kühlmitteltemperatur beschädigt werden?

Ein wichtiger Punkt bei der Schadensbegutachtung ist, dass die Anzeige der Kühlmitteltemperatur nicht zwingend die tatsächliche Temperatur aller Motorbauteile wiedergibt.

Die Temperaturanzeige beziehungsweise der Temperaturwert des Motorsteuergerätes wird an einer bestimmten Messstelle erfasst.

Bei einem bereits erheblichen Kühlmittelverlust können jedoch lokal sehr hohe Temperaturen auftreten.

Besonders gefährdet sind beispielsweise:

Bereiche des Zylinderkopfes zwischen den Ventilen
Auslassventilbereiche
Brennraumzonen
Zylinderkopfdichtung
Bereiche um die Zylinderlaufbahnen
Turbolader
Abgaskrümmer.

Eine normale oder nur gering erhöhte Temperaturanzeige schließt deshalb einen bereits eingetretenen lokalen thermischen Schaden nicht grundsätzlich aus.

7. Typische Schäden durch Überhitzung

Eine Überhitzung kann unterschiedliche Bauteile des Motors beschädigen.

7.1 Zylinderkopfdichtung

Die Zylinderkopfdichtung gehört zu den besonders gefährdeten Bauteilen.

Durch unterschiedliche thermische Ausdehnung von Zylinderkopf und Motorblock können hohe mechanische und thermische Belastungen entstehen.

Mögliche Folgen:

Durchbrennen der Zylinderkopfdichtung
Undichtigkeit zwischen Brennraum und Kühlkreislauf
Kühlmittelverlust
Verbrennungsgase im Kühlsystem
Kühlmittel im Brennraum
Kühlmittel im Motoröl.

Damit kann sich ein zunächst äußerer Kühlmittelverlust zu einem erheblich umfangreicheren Motorschaden entwickeln.

8. Verformung des Zylinderkopfes

Eine starke oder ungleichmäßige Erwärmung kann zu einer Verformung des Zylinderkopfes führen.

Besonders kritisch sind Aluminium-Zylinderköpfe.

Durch die thermische Belastung können entstehen:

Verzug
Undichtigkeiten
Rissbildung
Schäden an Ventilsitzen
Schäden im Bereich der Brennräume.

Ein einmal überhitzter Motor kann deshalb auch dann dauerhaft geschädigt sein, wenn er anschließend wieder mit ausreichend Kühlmittel befüllt wird.

9. Rissbildung im Zylinderkopf

Bei erheblichen Temperaturunterschieden können thermische Spannungen entstehen.

Diese können insbesondere im Bereich von:

Ventilsitzen,
Einspritzdüsen,
Zündkerzen,
Auslasskanälen

zur Rissbildung führen.

Bei modernen Dieselmotoren sind die thermischen Belastungen des Zylinderkopfes aufgrund hoher Verbrennungsdrücke und Temperaturen teilweise besonders hoch.

Ein Riss kann wiederum einen internen Kühlmittelverlust verursachen.

Damit kann ein sich selbst verstärkender Schadenskreislauf entstehen:

Kühlmittelverlust → Überhitzung → Rissbildung → weiterer Kühlmittelverlust.

10. Schäden an Kolben und Zylinderlaufbahnen

Eine erhebliche Überhitzung kann auch den Kolben-Zylinder-Bereich betreffen.

Durch die Temperaturerhöhung kann sich der Kolben stärker ausdehnen.

Verringert sich dadurch das konstruktiv vorgesehene Laufspiel, kann es zu einer erhöhten Reibung zwischen Kolben und Zylinderlaufbahn kommen.

Im Extremfall entsteht ein:

Kolbenklemmer oder Kolbenfresser.

Typische Befunde können sein:

Fressspuren an der Zylinderlaufbahn
Riefen
Materialübertrag
Anlauffarben
beschädigte Kolbenringe
Kolbenhemdschäden
erhöhte Ölverbräuche nach dem Schaden.

Bei der Begutachtung muss allerdings sorgfältig zwischen einem durch Überhitzung verursachten Kolbenfresser und anderen Ursachen, beispielsweise einer unzureichenden Schmierung, unterschieden werden.

11. Gefahr für die Schmierung

Eine Überhitzung kann auch das Motoröl erheblich belasten.

Mit steigender Öltemperatur verändert sich die Viskosität des Motoröls. Unter extremen thermischen Bedingungen kann die Tragfähigkeit des Schmierfilms erheblich abnehmen.

Dadurch können insbesondere hoch belastete Lagerstellen gefährdet werden.

Mögliche Folgen:

Fressspuren an Gleitlagern
Pleuellagerschäden
Hauptlagerschäden
Materialübertrag
Verfärbungen der Lageroberflächen
im Extremfall Lagerfresser und Blockieren der Kurbelwelle.

Damit kann aus einem zunächst thermischen Problem letztlich ein mechanischer Motorschaden entstehen.

12. Kühlmittel im Motoröl

Besonders kritisch ist ein innerer Kühlmittelverlust in den Ölkreislauf.

Gelangen größere Mengen Kühlmittel in das Motoröl, können sich die Schmierungseigenschaften erheblich verändern.

Mögliche Folgen:

Verringerung der Schmierfähigkeit
Veränderung der Viskosität
Bildung von Emulsionen
Korrosion
Beeinträchtigung der Lagerstellen
Schäden an Kurbelwelle und Gleitlagern.

Bei einer sachverständigen Untersuchung kann eine Motorölanalyse zusätzliche Hinweise liefern.

Dabei können beispielsweise Wasseranteile sowie Verschleißmetalle untersucht werden.

Eine solche Analyse ist allerdings stets im Zusammenhang mit den übrigen Befunden zu bewerten. Ein erhöhter Wasseranteil allein beweist noch nicht automatisch einen bestimmten Schadensmechanismus.

13. Kühlmittel im Brennraum

Noch kritischer kann ein Eintritt von Kühlmittel in den Brennraum sein.

Bei laufendem Motor kann das Kühlmittel teilweise verdampfen und mit dem Abgas ausgestoßen werden.

Typische Hinweise können sein:

weißer Abgasnebel
sinkender Kühlmittelstand
ungewöhnlicher Druckaufbau im Kühlsystem
Fehlzündungen
unrunder Motorlauf
Zündaussetzer
Fehlerspeichereinträge.

Gelangen größere Mengen Flüssigkeit in den Brennraum, kann unter bestimmten Bedingungen eine Flüssigkeitssperre beziehungsweise ein hydraulischer Blockiereffekt entstehen.

Da Flüssigkeiten nahezu nicht komprimierbar sind, können dabei erhebliche mechanische Kräfte entstehen.

Mögliche Folgen sind:

verbogene Pleuel
Kolbenschäden
Schäden an Kurbeltriebskomponenten.

14. Überhitzung und Turboladerschäden

Auch der Turbolader kann durch eine thermische Überlastung des Motors beziehungsweise durch unzureichende Kühlung betroffen sein.

Dies gilt insbesondere für wassergekühlte Turbolader.

Mögliche Folgen sind:

Überhitzung der Lagerstellen
Beeinträchtigung der Schmierung
Verkokung von Ölresten
Lagerschäden
Wellenschäden.

Bei einer Schadensbegutachtung ist deshalb zu prüfen, ob der Turboladerschaden Ursache oder Folge der thermischen Belastung war.

15. Warnmeldung ignoriert – welche Bedeutung hat das?

Moderne Fahrzeuge verfügen über verschiedene Überwachungssysteme.

Je nach Fahrzeug können beispielsweise folgende Warnungen auftreten:

Kühlmittelstand zu niedrig
Kühlmitteltemperatur zu hoch
Motortemperatur
Motorleistung reduziert
Motor abstellen.

Eine Warnmeldung ist aus technischer Sicht ein wichtiger Hinweis darauf, dass ein abnormaler Betriebszustand erkannt wurde.

Wird der Motor trotz einer eindeutigen Warnung weiter betrieben, kann sich ein zunächst begrenzter Schaden erheblich vergrößern.

Für die gutachterliche Beurteilung ist deshalb zu klären:

Wann trat die Warnung erstmals auf?
Welche Warnmeldung wurde angezeigt?
Wie lange wurde anschließend weitergefahren?
Welche Strecke wurde zurückgelegt?
Unter welcher Motorbelastung wurde weitergefahren?
Welche Temperaturen wurden tatsächlich erfasst?
Welche Schäden waren zu diesem Zeitpunkt bereits vorhanden?

16. Nicht jeder Kühlmittelverlust verursacht den Motorschaden

Bei einer Schadensbegutachtung ist eine wichtige Unterscheidung erforderlich:

Der Kühlmittelverlust kann Ursache, Folge oder Begleiterscheinung des Motorschadens sein.

Beispiel:

Ein beschädigter Kühlschlauch verliert Kühlmittel.

→ Der Kühlmittelstand sinkt.

→ Der Motor überhitzt.

→ Die Zylinderkopfdichtung wird beschädigt.

→ Der Motor nimmt einen Folgeschaden.

In diesem Fall wäre der Kühlmittelverlust ein auslösendes Ereignis.

Anders kann der Ablauf aussehen:

Zylinderkopfdichtung wird beschädigt.

→ Verbrennungsgase gelangen in das Kühlsystem.

→ Kühlmittel wird verdrängt beziehungsweise ausgestoßen.

→ Kühlmittelstand sinkt.

→ Der Motor überhitzt.

Hier wäre der Kühlmittelverlust bereits Folge eines bestehenden Motorschadens.

Diese Unterscheidung ist für die Beurteilung der technischen Kausalität von entscheidender Bedeutung.

17. Welche Untersuchungen sind bei einem vermuteten Kühlmittelverlust sinnvoll?

Eine belastbare Schadensanalyse sollte nicht allein auf äußeren Feststellungen beruhen.

Je nach Schadensbild kommen unter anderem folgende Untersuchungen infrage:

Sichtprüfung

Kühlmittelstand
Kühlmittelzustand
Leckagespuren
kristallisierte Kühlmittelrückstände
beschädigte Schläuche
Kühler
Wasserpumpe
Thermostatgehäuse
Ausgleichsbehälter.

Druckprüfung des Kühlsystems

Durch eine Druckprüfung können Undichtigkeiten des Kühlsystems festgestellt werden.

Prüfung auf Verbrennungsgase

Ein Nachweis von Verbrennungsgasen im Kühlsystem kann Hinweise auf eine Undichtigkeit zwischen Brennraum und Kühlkreislauf geben.

Endoskopische Untersuchung

Eine Endoskopie kann Hinweise liefern auf:

Kühlmitteleintritt in einzelne Zylinder
ungewöhnliche Verbrennungsbilder
Kolbenschäden
Laufbahnschäden
thermische Auffälligkeiten.

Kompressionsprüfung

Die Messung der Kompression kann Hinweise auf Undichtigkeiten im Bereich von:

Zylinderkopfdichtung
Ventilen
Kolbenringen
Zylinderlaufbahn

geben.

Druckverlustprüfung

Mit einer Druckverlustprüfung lässt sich genauer feststellen, an welcher Stelle Druck aus dem Brennraum entweicht.

Motorölanalyse

Bei Verdacht auf Kühlmitteleintrag in das Motoröl kann eine Laboranalyse zusätzliche Informationen liefern.

18. Welche Befunde sprechen für eine thermische Überlastung?

Typische Befunde können – abhängig vom konkreten Motor – beispielsweise sein:

Verfärbungen von Bauteilen
thermische Anlauffarben
verformte Bauteile
Rissbildung
Schäden an der Zylinderkopfdichtung
verzogener Zylinderkopf
Kolbenfressspuren
beschädigte Kolbenringe
Lagerschäden
starke Ölverkokungen
ungewöhnliche Ablagerungen.

Keiner dieser Befunde sollte jedoch isoliert betrachtet werden.

Eine sachverständige Beurteilung muss vielmehr die gesamte Schadenskette berücksichtigen.

19. Entscheidend ist die zeitliche Abfolge

Bei der Ursachenanalyse eines Motorschadens ist die zeitliche Abfolge von besonderer Bedeutung.

Eine typische Fragestellung lautet:

Was war zuerst vorhanden – der Kühlmittelverlust oder der Motorschaden?

Hierzu können beispielsweise folgende Informationen ausgewertet werden:

Werkstattrechnungen
Wartungsunterlagen
Fehlerspeicher
Freeze-Frame-Daten
Fahrzeugdiagnose
Temperaturdaten
Fotos
Aussagen des Fahrers
Abschleppberichte
Pannenberichte
Reparaturhistorie
Motorölanalyse
Befund der zerlegten Motorkomponenten.

Erst aus der Kombination dieser Informationen lässt sich die technische Kausalität belastbar beurteilen.

20. Sachverständige Bewertung der Kausalität

Bei einem Motorschaden infolge Kühlmittelverlustes ist zwischen mehreren Ebenen zu unterscheiden:

Stufe 1 – Festgestellter Kühlmittelverlust

Es wird festgestellt, dass das Kühlsystem eine Undichtigkeit aufweist oder Kühlmittel fehlt.

Stufe 2 – Technische Auswirkung

Es wird festgestellt, dass der Kühlmittelverlust zu einer Beeinträchtigung der Kühlung geführt hat.

Stufe 3 – Thermische Überlastung

Es liegen Befunde vor, die eine Überhitzung oder zumindest eine erhebliche thermische Belastung des Motors plausibel machen.

Stufe 4 – Konkreter Schadensmechanismus

Es kann nachvollziehbar dargestellt werden, wie die thermische Belastung den festgestellten Schaden verursacht hat.

Stufe 5 – Technische Kausalität

Die festgestellten Befunde sind mit hinreichender technischer Wahrscheinlichkeit auf den Kühlmittelverlust zurückzuführen.

Diese differenzierte Betrachtung ist insbesondere bei gerichtlichen Gutachten von Bedeutung.

21. Fazit

Ein Kühlmittelverlust führt nicht zwangsläufig zu einem Motorschaden.

Entscheidend sind insbesondere:

Menge des Kühlmittelverlustes
Geschwindigkeit des Verlustes
Belastungszustand des Motors
Dauer des Weiterbetriebs
tatsächlich erreichte Temperaturen
Reaktion auf Warnmeldungen
Art der vorhandenen Undichtigkeit
bereits vorhandene Vorschäden.

Aus einem zunächst kleinen Kühlmittelverlust kann jedoch innerhalb kurzer Zeit eine erhebliche Schadenskette entstehen:

Kühlmittelverlust → unzureichende Kühlung → thermische Überlastung → Verformung/Rissbildung → Dichtungs- oder Kolbenschaden → Schmierungsprobleme → schwerer Motorschaden.

Für die sachverständige Beurteilung ist deshalb nicht allein festzustellen, dass Kühlmittel fehlte, sondern insbesondere, warum Kühlmittel fehlte, wann der Verlust einsetzte, welche thermischen Folgen daraus entstanden und ob diese Folgen den konkret festgestellten Motorschaden erklären können.

Gerade die Abgrenzung zwischen Ursache und Folge ist dabei von zentraler Bedeutung.