Zylinderkopf

Zu den kompliziertesten Gussteilen am Kraftfahrzeug zählt der Zylinderkopf.

Ein- und Auslasskanäle für bis zu fünf Ventile, Hohlräume für die Motorsteuerung, das Kühlsystem, Steuerketten und evtl. Einzelfunkenspulen, Bohrungen für Schmier- und vereinzelt sogar Dieselkraftstoff und der obere Teil des Brennraumes muss in einem Bauteil vereinigt werden. Dieses sollte zusätzlich eine gute Wärmeleitfähigkeit, Formstabilität und eine geringe Wärmedehnung haben. Er sollte besonders beim Dieselmotor sehr hohen Druck aushalten. Für die nötige Spannung des Zylinders im Kurbelgehäuse, bei nassen Laufbuchsen oder luftgekühlten Motoren, sorgt er auch.

Mehrfachkopf bei V-, Boxer- und Nutzfahrzeugmotoren

Im Prinzip brauchen die Reihenmotoren und der 15°- bzw 10,6° VR-Motoren nur einen Zylinderkopf. Alle anderen Bauformen haben zwei. Es gibt Zylinderköpfe für jeden einzelnen Zylinder bei Nutzfahrzeugen oder noch stärkeren Dieselmotoren. Die Anzahl der Nockenwellen verdoppeln sich bei mehr als einer Zylinderbank. Der Zylinderkopf dichtet den Brennraum nach oben ab und ist in aller Regel aus einer Aluminiumlegierung. Hier entsteht während des Verbrennungsprozesses die meiste Wärme. Sie muss durch nahe Kühlkanäle abgeführt werden.

Zylinderkopf
VW Audi 1,4 Zylinderkopf
AMC 2,4 D
Zylinderkopf 2,0 TDI

Wärmedehnungsunterschiede Block – Kopf durch Aluminium
Aluminium erfüllt, bis auf die geringe Wärmedehnung, die Anforderungen an den Zylinderkopf. Bewegungen werden durch die Kopfdichtung und die Befestigung gegenüber dem Zylinderblock ausgeglichen. Der Zylinderkopf kann sich bei Überhitzung (Ausfall des Kühlsystems) verziehen oder undicht werden. Durch Planen bei geringem Verzug (unter 0,5mm) wird der ausgeglichen. Es muss eine dickere Zylinderkopfdichtung (entsprechend der Materialannahme) verwendet werden.

Spiralförmiges Anziehen mit Drehwinkel
Beim Anziehen oder auch schon beim Losdrehen der Schrauben, muss eine bestimmte Reihenfolge eingehalten werden, damit es nicht zu Verspannungen des Zylinderkopfes kommt.

Zylinderkopfdichtung
Die Zylinderkopfdichtung dichtet Brennräume, Luft- und Ölkanäle und das Kühlsystem gegeneinander ab. Für eine wartungsfreie Montage sorgen bei den meisten Motoren (auch Dieselmotoren) besondere Dichtungen. Sie bestehen aus besonderen Weichstoffauflagen mit Metall-Einfassungen. Der Zylinderkopf setzt sich nicht mehr. Deshalb entfällt ein Nachziehen der Zylinderkopfschrauben. Um wegen der metallischen Oberfläche trotzdem für genügend Abdichtung zu sorgen, sind die Dichtungen beschichtet. Man erkennt defekte Dichtungen an Gasblasen oder dem Motoröl im Kühlsystem. Der Zylinderblock wird von unten nach oben, durch die Kanäle, mit Kühlflüssigkeit durchströmt. Wegen der Gefahr der klopfenden Verbrennung darf das Verdichtungsverhältnis nicht verändert werden. Der Raum zwischen Zylinderkopf und OT muss immer gleich bleiben. Wurde der Zylinderkopf geplant, muss das entfernte Material durch eine entsprechende Kopfdichtung ausgeglichen werden. Sonst steigen Verdichtungsverhältnis und Verdichtungsenddruck zu sehr an und gefährden den Motor.

Reparatur des Zylinderkopfes

Im eingebauten Zustand beginnt die Beurteilung eines Verdachtes auf einen Schaden.

Folgende Gründe könnten ein Schaden sein:

  • Bei höherem Ölverbrauch

  • Im Öl befindet sich Wasser

  • Im Kühlmittel befindet sich Öl

  • Bei weißen Rauch im Abgas handelt es sich um Kühlmittel

  • Bei blauem Rauch im Abgas handelt es sich um Motoröl

  • Leistungsverlust

Wenn eindeutig bewiesen ist, dass ein Schaden vorliegt, ist eine Reparatur des Zylinderkopfes (Dichtung) erforderlich.

Als Erstes wird die Zylinderkopffläche geprüft (mit dem Haarlineal) auf Ebenheit und falls erforderlich, den Zylinderkopf planen. Die alte Zylinderkopfdichtung kann bei der Suche nach Rissen untersucht werden (Sichtbetrachtung). Risse findet man in der Regel zwischen den Ein/Auslassventilen und der Bohrung für die Zündkerzen.

AMC Zylinderkopf 1,9 TDI