Motorinstandsetzung nach Zahnriemenriss beim Xsara VTS, XU10J4RS, 120 KW

[ViTeSse]

Hey,

habe mich dazu entschlossen, etwas Zeit zu investieren, um die Reparatur meines Motors nach Zahnriemenriss zu beschreiben und der Allgemeinheit zugänglich zu machen.

Es handelt sich dabei um den Motor in meinem Xsara VTS, Baujahr 1998. Genauer: XU10J4RS, 120 KW. Die Laufleistung Betrug etwa 253.000 Km.

Das Zahnriemen-Wechselintervall beträgt bei diesem Motor 120.000 km. Der 2. Wechsel des Riemens war also etwa 13.000 km überfällig. Der erste wurde ziemlich genau bei 120.000 erneuert.

Der Schaden ereignete sich im Stadtverkehr bei niedriger Geschwindigkeit und Drehzahl (etwa 15 Km/h) beim heranrollen mit Motorbremse an eine Ampel.

Ein Freund hat den Wagen dann mit einem Trailer abgeholt und auf das Grundstück meiner Eltern verfrachtet. Großen Dank an meine Eltern! Ich studiere und bewohne eine kleine Wohnung und hatte nicht die Möglichkeit, das Auto dort zur Reparatur abzustellen. Eine Instandsetzung in einer Werkstatt fiel aus wirtschaftlichen Gründen flach. Wenig Geld (Student eben) aber viel Zeit (Semesterferien) ließen die Idee aufkeimen, es selbst in Angriff zu nehmen.

Im ersten Schritt habe ich die Ventildeckel, die Ansaugbrücke, Benzinverteiler-Rampe etc. entfernt, um einen ersten Überblick zu bekommen.

Die Nockenwellen waren glücklicherweise unbeschädigt, keine gebrochen (dann wäre es auch zu teuer geworden):

Durch die Ansaugkanäle habe ich 8 der 16 Ventile begutachten können. 6 waren offensichtlich krumm:

Hier nochmal zum "Genießen" der gerissene Riemen:

Im zweiten Schritt habe ich weitere Anbauteile entfernt, den Kat vom Fächerkrümmer gelöst, den Motor von unten mit einem Wagenheber abgestützt und dann das (in Fahrtrichtung) rechte Motorlager gelöst. Mit einem zweiten Scheren-Wagenheber zwischen Motorblock und Spritzwand wurde der Motor etwa 5cm nach vorne gekippt. Erst dann war es möglich, die Einheit Zylinderkopf + Fächerkrümmer mit tatkräftiger Hilfe eines Freundes herauszubuchsieren:

Nun im nächsten Schritt erfolgte die Feststellung des Schadens. 12 der 16 Ventile waren offensichtlich krumm:

Die meisten Ventile kollidierten wohl untereinander, jedoch waren auf zwei Kolben auch leichte Kerben zu finden. Dort sind jeweils zwei Einlassventile gegen die Kolbenböden gerast. Dazu später mehr.

Der Zylinderkopf wurde demontiert, dabei wurden die Nockenwellen entfernt, die Tassenstößel herausgenommen und die Ventilkeile mit einer 21er Nuß + gezielten Hammerschlägen gelöst, um Teller, Federn und Ventile auszubauen. Dann wurde der Kopf gereinigt und die Kanäle vom eingebranntem Öl befreit (Bremsenreiniger, Hochdruckreiniger, Einölen) und anschließend bei einem Motorenbauer um 25/100 mm geplant. Dies war nur nötig, weil die Dichtfläche beim Ausbau leider gegen den härteren Guß-Block gekommen ist.

Krumme Ventile:

Hier der geplante Kopf:

Darauf ging es an die Recherche-Arbeiten. Hauptaugenmerk lag auf den Ventilen. Bei Citroen waren mir diese mit um die 20 € pro Ventil zu teuer. Ein Tausch aller 16 Ventile erschien angemessen. Ich entschied mich daher für einen Zubehör-Fabrikat. Hier kostete ein Einlassventil 6 Euro und ein Auslassventil 8 Euro. Die Ventile wurden rasch geliefert und machten einen sehr guten Eindruck. Die Oberflächenhärte entspricht an den Ventilsitzringen den originalen Ventilen (sofern man das mit einer Nadel als Penetrator überhaupt sinnvoll vergleichen kann aber es gibt einen Anhaltspunkt). Die Maße stimmten auch alle. Des Weiteren wurden eine neue Zylinderkopfdichtung, neue Zylinderkopfschrauben, 16 Ventilschaftdichtungen, diverse weitere Dichtungen usw. bestellt:

Also konnte ich mich jetzt den Ventilführungen und dem Einschleifen der Ventile zuwenden. Dafür habe ich zuallererst die Ventile mit reichlich Öl in die Führungen gesteckt. Ein Spiel war einlassseitig händisch als minimales Kippen festzustellen. Nach dieser Laufleistung schien das ok. Auslassseitig hingegen ist das Führungsspiel naturgemäß wegen der starken thermischen Ausdehnung der Ventilschäfte immer etwas größer bemessen und war deutlicher spürbar. Ich habe daraufhin noch einige Messungen des Führungsspiels durchgeführt (Fühlerlehre + Anschlag, dann horizontale Bewegung am Ventilteller des herausgezogenen Ventils bestimmt) und bin auf keine beunruhigenden Werte gestoßen. Habe dann noch alle 16 Ventilschaftdichtungen erneuert, um auf Nummer sicher zu gehen.

Zum Einschleifen benutze ich ein handelsübliches Set mit Saugnapf und zwei Schleifpasten (grob, fein). Jedes Ventil habe ich etwa 4-5 Minuten eingeschliffen, bis ein gleichmäßiges Tragbild entstanden war. Zum Glück war keine der Ventilsitzringe am Zylinderkopf beschädigt, so dass alles gut dichtete. Die Dichtigkeit habe ich mit Benzin + Druckluft geprüft. Alles fein.

So sah das Einschleifen aus:

Man erkennt die Einschleifspuren als konzentrischen dunkelgrauen, seidenmatten Bereich an den Ventiltellern:

Die Ventilfedern + Teller + Keile habe ich für 5 Euro beim Motorenbauer einsetzen lassen. Dafür ein Spezialwerkzeug zu kaufen oder anzufertigen, erschien mir irrsinnig.

So war dann alles wieder beisammen:

Habe die Ventildeckel dann noch mit hitzebeständigem Lack beschichtet und testweise montiert:

Wie anfangs bereits angeschnitten wiesen 2 Kolben leichte Kollisionsspuren durch jeweils zwei Einlassventile auf. Ich habe daraufhin das Laufspiel der Kolben in den Zylindern gemessen und einen der beiden Kolben ausgebaut, um eventuelle Fressspuren durch die einseitige Belastung und daraus resultierendes Kippen/Klemmen zu begutachten:

Die Maße waren jedoch alle Okay. Das Laufspiel betrug bei allen Kolben zwischen 4/100 (quer) und 8/100 mm (in Fahrtrichtung). Die leichte Ovalität ist normal. Fressspuren waren keine zu sehen.

Es erfolgte der Wiedereinbau des Kolbens:

Anschließend mussten natürlich der Pleueldeckel aufgesetzt und die Pleueldeckelmuttern wieder angezogen werden. Es wird empfohlen, diese zu tauschen. Ich habe dies nicht getan aber die Vorspannung minimal geringer angesetzt, als vorgeschrieben. Ein Restrisiko bleibt. Jedoch ist dies beherrschbar, wenn man den Motor nicht wie in Irrer in jedem Gang bis zum Begrenzer ausdreht.

Anschließend wurde die Ölwanne neu gedichtet und montiert:

Nun wurde der Kopf mir einer neue Zylinderkopfdichtung und dank tatkräftiger Mithilfe meines Vaters und meines Bruder wieder erfolgreich aufgesetzt.

Die Zylinderkopfschrauben wurden nach beiliegender Anleitung in drei Stufen bis zur Streckgrenze montiert.

Eine neue Wasserpumpe wurde eingebaut und der Riemen aufgesetzt:

Die genaue Prozedur beschreibe ich jetzt nicht, da diese hier im Forum häufiger zu finden ist.

Jedoch möchte ich auf eine geniale App aufmerksam machen, welche die Nutzung eines teuren Riemenspannungs-Messgerätes erübrigt. Die kostenlose App „Tension2go“ von Continental funktioniert wie ein Stimmgerät für Saiten-Instrumente. Man gibt die Riemenbreite, Typ, und die freie Trum-Länge an, schnippst den Riemen mit dem Finger an und hält das Smartphone nah an den Riemen (nicht berühren). Daraufhin wird die Schwingfrequenz gemessen und eine Riemenspannung errechnet. Man sollte 2-3 Messungen durchführen aber es funktioniert sehr gut (reproduzierbar)!

Jetzt mussten nur noch alle Teile wieder montiert werden und die Flüssigkeiten aufgefüllt werden und siehe da, er läuft wieder!

Und das sogar seidenweich und etwas runder als vor dem Schaden.

Vermutlich haben die Reinigung der Kanäle und die frisch eingeschliffenen Ventile ihren Anteil daran.

Der Motor läuft nun seit 2500 Km wieder problemlos.

Von einem Erfolg kann man wohl erst sprechen, wenn der Motor einige Zehntausend Km abgespult hat.

Insgesamt hat mich diese Reparatur etwa 450 € gekostet.

Falls jemand Fragen oder auch Anregungen hat, immer her damit!

Bearbeitet 16. Oktober 2015 von ViTeSse

[TorstenX1]

Das sieht nach sehr sauberer Arbeit aus, Glückwunsch ! Was studierst du ?

Jedoch möchte ich auf eine geniale App aufmerksam machen, welche die Nutzung eines teuren Riemenspannungs-Messgerätes erübrigt. Die kostenlose App „Tension2go“ von Continental funktioniert wie ein Stimmgerät für Saiten-Instrumente. Man gibt die Riemenbreite, Typ, und die freie Trum-Länge an, schnippst den Riemen mit dem Finger an und hält das Smartphone nah an den Riemen (nicht berühren). Daraufhin wird die Schwingfrequenz gemessen und eine Riemenspannung errechnet. Man sollte 2-3 Messungen durchführen aber es funktioniert sehr gut (reproduzierbar)!

Danke für den Link, das probier ich bei nächster Gelegenheit aus.

Gruß

Torsten

[Juergen_]

Ein toller Bericht!

Danke dafür und Glückwunsch zum geretteten Motor und geretteten Xsara!

[Swifty]

Toller Bericht! Und einen relativ seltenen 2.0 16V gerettet. Das mit der Riemen-App wird ausprobiert, danke !

[Juergen_]

Die App für die Zahnriemenspannung hab ich mir gleich mal runtergeladen.

Nun ist die ja von Continental und zur Auswahl der prüfenden Riemen sind da conti-eigene Markennamen vorgegeben. Wenn ich ein Zahnriemenset kaufe, weiß ich aber vorher meist nicht, von welcher Marke der Zahnriemen kommt.

Frage ergo: Ist die App auch für andere Riemen anwendbar?

Einerseits muss ja auch z.B. ein Dayco-Riemen die gleichen Spezifikationen erfüllen. Schwierig könnte es aber mit der Umschlüsselung der Namen und Daten zu Auswahl in der App werden...

Beispiele:

Bearbeitet 17. Oktober 2015 von Juergen_

[ViTeSse]

Das sieht nach sehr sauberer Arbeit aus, Glückwunsch ! Was studierst du ?

Danke! Ich hoffe es hält. Ich habe eine Weile Maschinenbau studiert und nach dem Grundstudium zu Informations- und Elektrotechnik gewechselt.

Frage ergo: Ist die App auch für andere Riemen anwendbar?

Einerseits muss ja auch z.B. ein Dayco-Riemen die gleichen Spezifikationen erfüllen.

Soweit ich weiß sind die meisten gängigen Zahnriemen mit dem Continental Synchrobelt (---) vergleichbar.

Conti bietet ja für beinahe jedes Auto seine Synchrobelt Riemen an. Daher gehe ich stark davon aus, dass andere Zahnriemen bezüglich des Gewichts und inneren Aufbaus sehr ähnlich sind und somit die Methode in den meisten Fällen gut übertragbar ist.

Ich würde darauf aber keine Garantie geben. Vielleicht kann ja jemand irgendwann mal nachprüfen?

Zumindest habe ich keinen Conti Riemen verwendet und lediglich den Baugleichen von Conti als Referenz verwendet, um die App einzustellen.

Es muss dann noch die korrekte Zahnteilung gewählt werden. Bei mir war das "L" oder "H".

Die Breite beträgt meistens 1 Zoll.

Dazu hier mal die Tabelle vom Hersteller, um die Kennungen den Zahnabständen zuordnen zu können:

Quelle: https://www.contitech.de/pages/produkte/antriebsriemen/antrieb-industrie/download/TD_Synchrobelt_Trapez_de.pdf

-> Seite 7

Bearbeitet 17. Oktober 2015 von ViTeSse

[elektromicha]

Die App funktioniert wunderbar auch mit anderen Riemen, die Profigeräte tun das ja auch und funktionieren nicht anders.

Das ganze hängt eigentlich nur vom Gewicht des Riemens und der freien Länge ab. (T = 4 ml²f²)

Auch Riemen, die nicht in der Liste der App sind, können verwendet werden, wenn man passend umrechnet.

Muss man nur noch wissen, dass 18 Seem etwa 50 N und 44 Seem etwa 200 N sind.

[Juergen_]

Danke Euch beiden, das klingt ja gut!

[TurboC.T.]

Tolle Leistung! Respekt!

Danke für den detaillierten Bericht und den Tipp mit der App

Gruß Marcel

[wolffi50]

...will man hoffen das die Kurbelwellenlager den NEUEN Druck von oben(neue Ventile,neu Eingeschliffen) aushalten. Ich hatte damit vor etwa 15 Jahren bei einen Ford X3i kein Glück.Der steckte mir nach 3500 km ein Pleuel durch den Block.

Ich wünsche deinen Motor aber noch viele KM,dir auch.

Andreas

[ViTeSse]

...will man hoffen das die Kurbelwellenlager den NEUEN Druck von oben(neue Ventile,neu Eingeschliffen) aushalten. Ich hatte damit vor etwa 15 Jahren bei einen Ford X3i kein Glück.Der steckte mir nach 3500 km ein Pleuel durch den Block.

Ich wünsche deinen Motor aber noch viele KM,dir auch.

Andreas

Da der Motor vorher auch noch gut im Futter stand, hoffe ich, dass keine signifikante Mehrbelastung auftritt. Aber bei der Laufleistung der Kurbelwellenlager kann natürlich alles passieren.

Hatte es sich bei dir denn angekündigt? Wenn ja, wie?

Gruß

[TorstenX1]

Sowas dürfte sich durch eine Leistung, die im Bereich eines gesunden Motors liegt, ankündigen.

Du kannst ja Entlastungsbohrungen längs durch den Kolben anbringen, vielleicht beginnend mit 2 mm Durchmesser

Im Ernst, diese Pleuelabrisse gibt es immer mal wieder, und ich kann bisher keinen Zusammenhang mit dem allgemeinen Verschleiß erkennen. Da sind wohl schlicht Materialmängel verantwortlich, es trifft meiner Erfahrung nach eher junge Motoren. Wenn es Materialfehler gibt, dann tritt das eher schnell auf.

Bearbeitet 20. Oktober 2015 von TorstenX1

[ViTeSse]

Du kannst ja Entlastungsbohrungen längs durch den Kolben anbringen, vielleicht beginnend mit 2 mm Durchmesser

Im Ernst, diese Pleuelabrisse gibt es immer mal wieder, und ich kann bisher keinen Zusammenhang mit dem allgemeinen Verschleiß erkennen. Da sind wohl schlicht Materialmängel verantwortlich, es trifft meiner Erfahrung nach eher junge Motoren. Wenn es Materialfehler gibt, dann tritt das eher schnell auf.

Danke für den Tipp, ich ziehe das in Erwägung :-D Hoffe, dass der Wagen noch eine Weile fährt und dabei auch seine Leistung bringt.

So ist es. Durch Fertigungsfehler entstandene Sollbruchstelle bieten perfekte Grundlage für Rissbildung. Daher passiert dies dann auch meistens sehr früh und führt zum Kollaps.

Bei mir wären es wenn dann wohl die Pleueldeckelschrauben, die reißen.

Ich denke der Motor ist ansich aber sehr durabel ausgelegt und die mechanischen Koponenten von hoher Qualität.

Bleibt abzuwarten, ob er die 300.000 km noch knackt. Der Zustand der Nockenwellenlagerstellen war noch sehr gut und die Pleuellager sehen für 253.000 km auch noch ok aus. Ehrliches Tragbild. Kein Einlaufen dafür aber die für Dampfblasenbildung (Kavitation) typischen Querrillen. Obere Lagerschale am Pleuel gleiches/ähnliches Verschleißbild.

Hier nochmal ein Bild vom Xsara als vorne der Kopf + Anbauteile draußen waren und hinten im Kofferaum lagerten. Wie ein Pferd kurz vor dem Absprung ;-)

Allzeit gute Fahrt! Ich bin offen für alle Erfahrungen! Wenn sie nicht gerade beinhalten, dass ein RFS-Motor nach einer Instandsetzung in die Luft geflogen ist :-D --> doch gerade dann auch.

Gruß

Bearbeitet 20. Oktober 2015 von ViTeSse

[AX furio]

Hi, Riesen Respekt zu Deiner gelungenen Instandsetzung in Eigenregie und auch zur Dokumentation hier fürs Forum!

ich habe noch eine (ingenieurmäßige ;-)) Frage (wenn es gestattet ist):

... und die Pleuellager sehen für 253.000 km auch noch ok aus. Ehrliches Tragbild. Kein Einlaufen dafür aber die für Dampfblasenbildung (Kavitation) typischen Querrillen...

Kavitation ist mir schon ein Begriff, auch dass dadurch Materialabtrag hervorgerufen werden kann. Dass das aber zu so "strukturierten" Schädigungen wie den von Dir beschriebenen Querrillen führt, wie auch im ersten Bild in #32 sichtbar, ist mir neu und das finde ich sehr erstaunlich. Kannst Du mir dazu (interessehalber) eventuell eine Quelle/Literaturhinweis dazu nennen? - LG, Andreas

[ViTeSse]

Kannst Du mir dazu (interessehalber) eventuell eine Quelle/Literaturhinweis dazu nennen? - LG, Andreas

Danke! Ja gerne. Hier erst einmal der Ausschnitt (entsprechende Abbildung oben rechts):

"Der im Betrieb entstandene Kavitationsschaden [...] beginnt mit feinen geradlinigen Schwingbrüchen senkrecht zur Laufrichtung"

Quelle: http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_maschinenwesen/ifww/professuren/wpc/reibung_und_verschleiss (Seite 33)

-->Das Lager zeigte bei genauem Hinsehen auch andere Kavitationsschäden im Anfangsstadium, wie z.B. ganz kleine Löcher.

Gruß

Bearbeitet 21. Oktober 2015 von ViTeSse
Seitenzahl vergessen.

[AX furio]

Super! Danke vielmals für Deine Infos - sehr interessant! LG, Andreas

[ViTeSse]

Habe so viele Bilder gemacht, dass ich mir dachte, noch zwei inhaltlich passende hochzuladen.

Im Folgenden der ausgebaute Kolben, einer von Zweien, der von den Ventilen getroffen wurde. Da sieht man rechts neben den Ventiltaschen zwei kleine Kerben:

Des Weiteren hier ein Bild in den 4. Zylinder hinein. Man erkennt "unten" den Hubzapfen der Kurbelwelle und die Öl-Düse der Kolbenbodenkühlung:

Gruß

Bearbeitet 21. Oktober 2015 von ViTeSse

[xsarapower]

Es war gut, sich beim Zahnriemenauflegen nicht auf die Einstellbohrungen zu verlasssen. Es wäre nicht gut ausgegangen, mit öffnenden Einlassventilen bei heraufschießendem Kolben .

Eigentlich schon fast gemein, dass die Einstellbohrung kurbelwellenseitig auf der Keilriemenscheibe sitzt und diese ein Elastomer beherbergt, dass nach 250 Tausend km Verschleiß nicht mehr ansatzweise so steht, wie es mal stand !

Ich freue mich über die geglückte Reparatur und den wieder freien Stellplatz/Garagenplatz

Bearbeitet 29. Oktober 2015 von xsarapower