Der Zylinderkopf: Was er ist und wie er aufgebaut ist

Viele Menschen haben wahrscheinlich schon einmal die Abkürzung “Zylinderkopf” gehört. Die Abkürzung ist einfach: “Zylinderkopf”. Dieses komplexe und ziemlich teure Bauteil ist in jedem Verbrennungsmotor vorhanden. Darüber hinaus ist der Kopf eines seiner Hauptteile. Um zu verstehen, was der Zylinderkopf ist, sollten wir uns die Struktur des Verbrennungsmotors in Erinnerung rufen. Wir erklären es so einfach wie möglich, aber mit einigen wichtigen Details.

Wo ist der Zylinderkopf

Beginnen wir mit der einfachsten Frage zum Motorsteuergerät: Was ist das im Auto und wo befindet es sich? Der Hauptteil (und massivste Teil) des Verbrennungsmotors ist der Zylinderblock. Wie der Name schon sagt, befinden sich darin Zylinder, in denen sich die Kolben bewegen. Von unten wird der Block von einer Wanne abgedeckt, in die nach der Schmierung der Teile Öl fließt. Die Ölpumpe befördert es von dort zurück in das System.

Der Zylinderkopf ist mit einer speziellen Dichtung am Zylinderblock befestigt. Er ist wiederum mit einer Kappe abgedeckt, um zu verhindern, dass Öl spritzt und Schmutz in den Motor gelangt. Die Zylinderkopfhaube ist der oberste und sichtbarste Teil des Motors. Wir sehen sie, wenn wir die Motorhaube öffnen, sofern sie nicht mit einer dekorativen Kunststoffabdeckung versehen ist.

Übrigens kann es nicht nur eine, sondern mehrere Kappen geben, ebenso wie die Zylinderköpfe selbst. Wenn der Motor eine V-förmige oder gegenüberliegende Bauweise hat, hat jede Zylinderhälfte ihren eigenen Kopf. Und einige große LKW-Dieselmotoren wurden mit einzelnen Zylinderköpfen hergestellt. Und nur der Reihenmotor hat nur einen.

Welche Funktionen erfüllt der Zylinderkopf

Die nächste Frage lautet: Wozu braucht man überhaupt einen Zylinderkopf? Tatsächlich erfüllt er viele komplexe Funktionen.

Mit seinem unteren Teil, der sich direkt über den Zylindern befindet, bildet der Kopf einen Teil der Brennkammer.

Der Zylinderkopf enthält Elemente des Leistungs- und Zündsystems – Zündkerzen oder Glühkerzen (für Dieselmotoren) sowie Einspritzdüsen.

Im Zylinderkopf befindet sich ein Ventilmechanismus, der die Verbrennungskammern mit Luft oder einem Kraftstoff-Luft-Gemisch versorgt und die Abgase ableitet. Zu diesem Zweck sind die Einlass- und Auslasskrümmer am Zylinderkopf angedockt.
Der Zylinderkopf ist Teil des Kühlwassermantels und des Schmiersystems des Motors.

Aufbau und Varianten der Zylinderkopf-Baugruppe

Woraus besteht der Zylinderkopf? Seine Basis ist ein komplex geformtes Gehäuse (auch Kurbelgehäuse genannt), das aus Gusseisen oder einer Aluminiumlegierung gegossen wird. Gusseisenköpfe haben eine hohe mechanische Festigkeit und Wärmebeständigkeit. Sie verformen sich nicht und verziehen sich nicht, wenn sie erhitzt werden. Der Nachteil ist jedoch ihr hohes Gewicht.

Aluminiumköpfe sind nicht nur viel leichter. Dieses Material hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit, sodass es sich weniger erwärmt (oder genauer gesagt, leichter abkühlt) und besser in Motoren mit hoher Verdichtung funktioniert. Die meisten modernen Pkw-Motoren verwenden Zylinderköpfe aus Aluminium.

Aber woraus besteht ein so komplexes Teil, egal ob es sich um einen Zylinderkopf aus Gusseisen oder Aluminium handelt? Im Zylinderkopfgehäuse sind zwangsläufig Kanäle für die Kühlmittelzirkulation, Ölleitungen und Kerben für die Brennkammern für jeden Zylinder angebracht.

Und am wichtigsten ist, dass der moderne Zylinderkopf den Ventiltrieb beherbergt. Für die Platte jedes Ventils im Kopf gibt es einen Sitz und für die Stange eine Hülse. Und allein durch die Art des Ventilmechanismus werden Zylinderköpfe zunächst unterschieden. Sie können sein:

• mit einer Nockenwelle;
• mit zwei Nockenwellen;
• ohne Nockenwelle.

Der SOHC-Zylinderkopf (Single Over Head Cam) hat eine einzelne Nockenwelle, die sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile antreibt. Die Ventile werden entweder durch die Kipphebel oder direkt durch die Nocken auf der Welle geöffnet. Diese Zylinderköpfe haben in der Regel zwei oder drei Ventile pro Zylinder.

Das DOHC-System (DOHC = Double Over-Head Cam) verfügt über zwei Nockenwellen im Zylinderkopf. Die erste Welle steuert die auf einer Seite montierten Einlassventile, die andere Welle die Auslassventile auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinderkopfs. Die meisten modernen Autos haben Motoren mit einem DOHC-Steuersystem, bei dem vier Ventile pro Zylinder vorhanden sind. Die DOHC-Bauweise ermöglicht es, dass die Einlassventile in einem größeren Winkel zu den Auslassventilen stehen, wodurch die Zylinder besser mit Luft oder einem Kraftstoff-Luft-Gemisch gefüllt werden können. Die DOHC-Bauweise ist jedoch auch die komplexeste. Zusätzlich zu den beiden Nockenwellen muss die zweite Welle über ein Zahnrad, einen Riemen oder eine Kette angetrieben werden.

Ein Zylinderkopf ohne Nockenwelle bezieht sich auf das System OHV (Over Head Valve), was wörtlich “Ventile im Zylinderkopf” bedeutet. In diesem Fall sind die Ventile so konstruiert, dass sie über Stößelstangen und Kipphebel angetrieben werden, und die Nockenwelle ist nicht im Zylinderkopf, sondern unten im Zylinderblock installiert. Bei einem Zylinderkopf mit OHV-System ist es schwieriger, mehr als zwei Ventile pro Zylinder einzubauen, und Stößelstangen mit Kipphebeln funktionieren bei hohen Motordrehzahlen nicht gut. Diese Bauweise gilt als umständlich (obwohl sie den Steuerantrieb erheblich vereinfacht, der leicht durch eine Kette oder einen Riemen umgangen werden kann) und wird heutzutage nur noch selten verwendet.

Wartung des Zylinderkopfs und Anzeichen von Fehlfunktionen

Obwohl die Struktur der Zylinderkopfeinheit recht komplex ist, beschränkt sich die Hauptwartung auf die Einstellung der Abstände im Ventiltrieb, sofern dieser nicht mit Hydrokompensatoren ausgestattet ist. Diese Einstellung erfolgt je nach Ausführung des Steuerrads auf unterschiedliche Weise – mithilfe von Einstellschrauben oder durch Austausch (Auswahl) von Unterlegscheiben oder Stößeln. Die Häufigkeit der Überprüfung und ggf. Einstellung der Ventile ist in der Betriebsanleitung des Fahrzeugs angegeben. Manchmal kann es jedoch erforderlich sein, dies vorzeitig zu tun. Wenn der Motor läuft, ist unter der Ventilabdeckung ein charakteristisches Klappern zu hören.

Es gibt mehrere Symptome, die darauf hinweisen können, dass etwas mit dem Zylinderkopf nicht stimmt:

1. verminderte Motorleistung;
2. Komplikationen beim Starten des Motors, insbesondere im Winter;
3. Ventilklopfen;
4. blauer oder weißlicher Rauch aus dem Auspuffrohr;
5. Emulsion im Kurbelgehäuse des Motors und auf dem Ölmessstab;
6. Ölflecken im Ausgleichsbehälter;
7. Öl- oder Kühlmittelverlust.

Mögliche Probleme, ihre Ursachen und Lösungen

Betrachten wir die häufigsten Probleme und Fehlfunktionen des Zylinderkopfs sowie Möglichkeiten, sie zu lösen.

Dichtungsschaden am Zylinderkopf. Einfach ausgedrückt, seine Beschädigung. Sie kann durch Überhitzung verursacht werden, aber bei Autos “im Alter” wird die Dichtung manchmal einfach durch Alterung oder Materialverschleiß unter dem Einfluss von Öl, Frostschutzmittel und Abgasen zerstört. Infolgedessen sinkt die Kompression, Abgase dringen in das Frostschutzmittel oder das Frostschutzmittel in das Öl ein. Es gibt nur einen Ausweg – eine Motorreparatur mit Dichtungswechsel.

Krümmung der Stoßfläche des Aluminiumzylinderkopfs. In diesem Fall wird der Kopf als “aufgehängt” bezeichnet. Die Symptome sind dieselben wie bei einer undichten Kopfdichtung. Die häufigste Ursache für dieses Problem ist eine Überhitzung des Motors. Wenn die Verformung nicht zu stark ist, kann sie durch Fräsen der Passfläche in spezialisierten Werkstätten korrigiert werden. Bei einer erheblichen Verformung muss der Kopf durch einen neuen ersetzt werden.

Risse im Zylinderkopf. Eine weitere Folge der Überhitzung des Motors. Eine weitere mögliche Ursache ist das unsachgemäße Anziehen der Befestigungsschrauben am Motorblock. In seltenen Fällen können kleine Risse durch Schweißen beseitigt werden. In der Regel muss jedoch das Kopfgehäuse ausgetauscht werden.

Verschleiß der Ventilbuchsen. Die Buchsen können sich abnutzen, wenn minderwertiges Öl verwendet wird oder einfach bei hoher Laufleistung. Um das Problem zu lösen, müssen sie aus dem Kopfgehäuse herausgedrückt und durch neue ersetzt werden.

Verschleiß an den Arbeitsflächen der Ventilplatten und/oder Ventilsitze. Dieses Problem kann in der Regel durch Läppen der Ventile an den Sitzen behoben werden, sodass sie die richtigen Fasen aufweisen. Bei starkem Verschleiß (z. B. Rissbildung an der Ventilplatte), der sich durch instabilen Leerlauf und einen Leistungsabfall des Motors äußert, müssen die verschlissenen Teile jedoch durch neue ersetzt werden.

Klopfende Ventile bei laufendem Motor. Bei einem Mechanismus ohne Hydrokompensatoren muss der Spalt eingestellt werden. Bei einem Mechanismus mit Hydrokompensatoren müssen die defekten Hydroporos der Ventile ausgetauscht werden.

Undichtigkeit des Ventildeckels. Die Ventildeckeldichtung, die mit der Zeit ihre Dichtigkeit verloren hat, muss ausgetauscht werden oder das Dichtmittel muss erneuert werden, wenn der Deckel strukturell ohne Dichtung installiert ist. Bei einigen Motoren verformt sich die Kunststoffabdeckung mit der Zeit. In diesem Fall ist eine neue erforderlich.

Verschleiß der Öldeckel an den Ventilschäften. Eine der Hauptursachen für erhöhten Ölverbrauch und Rauch aus dem Auspuffrohr: Fett fließt die Stangen hinunter in den Ansaugkrümmer und von dort in die Zylinder. Wenn die entsprechenden Symptome auftreten, werden die Kappen durch neue ersetzt. In der Regel ist dazu keine Demontage des Zylinderkopfs selbst erforderlich.

Summen

• Der Zylinderkopf ist ein Teil, das den Zylinderblock abdeckt und viele Funktionen im Motor erfüllt.
• Je nach Art des Ventilmechanismus sind Zylinderköpfe mit einer oder zwei Nockenwellen oder ohne Nockenwelle ausgestattet.
• Der Zylinderkopf erfordert fast keine spezielle planmäßige Wartung.
• Die Hauptfehler des Zylinderkopfs sind Dichtungsbruch, Verformung der Zylinderkopf-Abflachungen, Risse, Verschleiß der Ventilbuchsen, Ventilplattenfasen oder Ventilsitze, Ventilklopfen, undichte Ventildeckel und abgenutzte Öldeckel.