Zylinderkopf: Unterschied zwischen den Versionen

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Aktuelle Version vom 24. Januar 2019, 07:57 Uhr

Zylinderkopf eines T4-Motors

Allgemeine Informationen[Bearbeiten]

(Quellenangabe für den gesamten Abschnitt)

Der Zylinderkopf dichtet den Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors ab und ist dazu am Ende des Zylinders über dem oberen Totpunkt des Kolbens angeordnet. Bei Viertaktmotoren beherbergt er die Ventilsteuerung für die Gaswechselvorgänge, bei Ottomotoren auch die Zündkerzen. Hierdurch gehört der Zylinderkopf neben dem Motorblock zu den aufwendigsten und teuersten Teilen eines Fahrzeugs.


Typologie[Bearbeiten]

Verbrennungsmotoren und ihre Zylinderköpfe lassen sich nach folgenden Merkmalen klassifizieren:

  • Zweitaktmotoren (ohne Ventile) oder Viertaktmotoren (mit Ventilen).
  • Ottomotoren (mit Zündkerzen) oder Dieselmotoren (ohne Zündkerzen, stattdessen Einspritzdüsen).
  • Saugmotoren (mit Vergaser) oder Einspritzmotoren (ohne Vergaser).
  • Untenliegende oder obenliegende Nockenwelle.
  • Einfache oder doppelte Nockenwellen.


Bestandteile[Bearbeiten]

AXG-Zylinderkopf ohne Nockenwelle

Je nach Kombination der o.g. Kriterien enthält ein Zylinderkopf...

  • Einlassventile: Durch sie wird entweder Luft (bei Dieselmotoren) oder das vom Vergaser oder der Einspritzanlage erzeugte Luft-Kraftstoff-Gemisch angesaugt. Da dieses angesaugte Gas kalt ist, sind die Einlassventile nicht so hohen Temperaturen ausgesetzt wie die Auslassventile.
  • Auslassventile: Durch diese entweicht das Abgas in die Abgasleitung (Abgaskrümmer), umgangssprachlich auch Auspuff genannt. Auslassventile sind daher hohen Temperaturen ausgesetzt.
  • Nockenwelle(n): Bei Motoren mit einfacher obenliegender Nockenwelle (OHC = overhead camshaft) oder doppelter obenliegender Nockenwelle (DOHC = double overhead camshaft) beherbergt der Zylinderkopf auch eine oder zwei Nockenwellen. Diese öffnen und schließen die Ventile direkt oder indirekt, und werden hierzu beispielsweise mit einer Steuerkette von der Kurbelwelle angetrieben. Die Drehzahl einer Nockenwelle ist immer halb so groß wie die der Kurbelwelle, da es sich um einen Viertaktmotor handelt.
  • Zündkerzen: Bei Viertaktottomotoren geben diese bei jeder zweiten Kurbelwellen-Umdrehung einen Zündfunken ab, bei Zweitaktmotoren bei jeder Kurbelwellen-Umdrehung. Dieselmotoren besitzen keine Zündkerzen.
  • Lage der Einspritzdüsen: Bei Diesel-Direkt-Einspritzmotoren spritzen sie direkt in den Brennraum und sind entsprechend hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt. Bei Vorkammer- oder Wirbelkammer-Dieselmotoren spritzen sie in die Kammer ein und sind relativ hohen Drücken ausgesetzt.
  • Benziner-Einspritzventile: teils sind sie am Zylinderkopf fest montiert (oftmals bei Einzeldüsen pro Zylinder, "Multi Point"), teils jedoch auch am vor dem Zylinderkopf liegenden Einlasskrümmer (in Fällen von "Single Point"-Einspritzungen). Bei konventionellen Benziner-Einspritzmotoren liegen sie im kühlen Ansaugrohr-Bereich, im Zylinderkopf oder im Krümmer davor, und sind durch die Einlassventile vom Brennraum getrennt.

Konstruktive Merkmale[Bearbeiten]

Ein Verbrennungsvorgang in einem Zylinder übt auf den Zylinderkopf dieselbe Kraft aus wie auf den Kolben. Deshalb ist der Zylinderkopf sehr hohen Kräften ausgesetzt, die ihn nach außen drücken. Er ist aus diesem Grund oft nicht am Zylinder, sondern direkt am Kurbelwellengehäuse festgeschraubt, mit langen Zugankern bzw. Stehbolzen, die durch entsprechende Bohrungen durch die Zylinder hindurch geführt sind, und spannt den dazwischenliegenden Zylinder so fest ein, dass der Motor trotz elastischer Schwingungen dicht bleibt. Besitzt der Motor einen Motorblock, so wird der Zylinderkopf oft mittels Dehnschrauben befestigt, die nur einmal verwendet werden dürfen. Es ist sehr wichtig, bei der Montage einen Drehmomentschlüssel zu nehmen, um das vorgeschriebene Anzugsmoment dieser hoch belasteten Schraubenverbindung genau einzuhalten. Auch ist eine exakte Beachtung der festgelegten Vorgehensweise bzgl. Verschraubungs-Reihenfolge, Drehmoment-Stufungen und eventueller Kontrollpflicht nach Zeitablauf notwendig.

Die beweglichen Teile sind bei allen modernen Motoren in den Ölkreislauf einbezogen. Das Schmierdrucköl wird meist durch einen Zylinderkanal und die Zylinderkopfdichtung zum Zylinderkopf geleitet, oder in seltenen Fällen und bei alten Motorenbauarten durch eine separate verschraubte Ölleitung. Zum Schutz gegen den Austritt von drucklosem Spritzöl am Zylinderkopf genügt ein einfacher dünnwandiger Zylinderkopfdeckel mit Gummi- oder Korkdichtung.[...]

Obenliegende Nockenwellen werden entweder durch eine Steuerkette oder durch einen Zahnriemen angetrieben. [...]

Die Kühlung erfolgt über eine Längs- oder Querströmung des Kühlwassers. Bei der Querströmung strömt das Kühlmedium von der Auslass- zur Einlassseite oder Umgekehrt; bei der Längsströmung im wesentlichen von der Rückseite in Kurbelwellenlängsrichtung zur Vorderseite. Die Querströmung ist vorteilhafter, da die Kühlung aufgrund eines deutlich geringeren Druckverlustes effektiver erfolgt und somit die Antriebsleistung der Wasserpumpe stark verringert werden kann.


Zylinderkopf im T4[Bearbeiten]

Übersicht[Bearbeiten]

Der Zylinderkopf ist auf dem Zylinderblock montiert. Zwischen beiden befindet sich die Zylinderkopfdichtung. Auf dem Zylinderkopf befindet sich der Zylinderkopfdeckel, der den Nockenwellenraum nach außen abdichtet.

Die T4-Motoren sind nach einem Baukastensystem aufgebaut, sodass sich viele gleiche Motorteile bei unterschiedlichen Motoren wiederfinden. Dies gilt auch für den Zylinderkopf.
Bezogen auf die heutige Ersatzteilversorgung sind folgende Zylinderköpfe (ohne Ventile und Nockenwelle) identisch:


Arbeiten am Zylinderkopf[Bearbeiten]

Ausbau[Bearbeiten]

Hinweise:

  • Alle Arbeiten müssen bei kaltem Motor erfolgen.
  • Beim Ausbau Lösereihenfolge einhalten:
Lösereihenfolge beim 4-Zylindermotor (Fotomontage)
Lösereihenfolge beim 5-Zylindermotor


Einbau[Bearbeiten]

Hinweise:

  • Zylinderkopfdichtung erst direkt vor dem Einbau des Kopfes aus der Verpackung nehmen und äußerst sorgfältig behandeln; Verschmutzungen oder Beschädigungen der Silikonschicht und im Sickenbereich können zu Undichtigkeiten führen.
  • Bei T4 mit einer Weichstoff-Zylinderkopfdichtung (z.B. ABL bis 10/1993 oder AAB bis 01/1995) wird neue Metall-Zylinderkopfdichtung mit anderer Stärke eingebaut. Bei diesen Motoren müssen daher auch die Wirbelkammern ersetzt werden.
  • Beim Einbau darf kein Kolben auf OT stehen. Um dies sicherzustellen, die Kurbelwelle vor dem Aussetzen des Kopfes auf OT stellen und entgegen der Motorsrehrichtung drehen, bis kein Kolben auf OT steht.
  • Alle Arbeiten müssen bei kaltem Motor erfolgen.
  • Zylinderkopfschrauben sind Dehnschrauben und dürfen nicht wiederverwendet werden.
  • Das Anziehen der Zylinderkopfschrauben muss in den einzelnen Stufen in einem Zug ohne Absetzen erfolgen. Der Schlüssel sollte daher so angesetzt werden, dass ausreichend Arbeitsbereich zur Verfügung steht; also vorher den Drehwinkel abschätzen. Bei den Stufen 3 und 4 (fester Winkel) bietet es sich an, den Schlüsselgriff längs zum Motor anzusetzen und in einem Zug zu drehen, bis der Griff quer zum Motor steht.
  • Ein Nachziehen der Zylinderkopfschrauben ist nicht erforderlich und darf insbesondere bei warmen Motor auch nicht durchgeführt werden.


Werkzeug:

  • Schraubenschlüssel/Einsatz für Zylinderkopfschrauben; motorabhängig
  • Drehmomentschlüssel für o.a. Einsatz bis 60 Nm
  • Führungsbolzen zum Zentrieren; z.B. aus Werkzeugsatz VW3070. Alternativ kann man 2 alte Zylinderkopfschrauben nutzen, deren Kopf abgesägt wurde.


Arbeitsschritte:

  1. Zylinderkopfdichtung auflegen.
  2. Führungsbolzen je nach Motortyp einsetzen.
    Führungsbolzen beim 4-Zylindermotor (Fotomontage)
    Führungsbolzen beim 5-Zylindermotor
  3. Zylinderkopf aufsetzen. Der Kopf wird sich trotz der Führungsbolzen wohl noch leicht bewegen lassen.
  4. Zylinderkopfschrauben bis auf 2 (Führungsbolzen) einsetzen und handfest anziehen.
  5. Führungsbolzen herausschrauben/entnehmen und verbleibende Schrauben einsetzen und handfest anziehen.
  6. Zylinderkopf in 4 Stufen in der dargestellten Reihenfolge anziehen.
    Reihenfolge beim 4-Zylindermotor (Fotomontage)
    Reihenfolge beim 5-Zylindermotor
    1. Stufe: 40 Nm
    2. Stufe: 60 Nm
    3. Stufe: 1/4 Umdrehung (90°)
    4. Stufe: 1/4 Umdrehung (90°)

Quellenangabe[Bearbeiten]

Artikel Zylinderkopf. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 15. August 2007, 11:54 UTC. URL: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Zylinderkopf&oldid=35572477 (Abgerufen: 21. August 2007, 07:07 UTC)