Zylinderkopf - allgemein
Sehr kompliziert, wärmeleitfähig und formstabil |
Der Zylinderkopf zählt zu den kompliziertesten Gussteilen am Kraftfahrzeug. 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. Besonders beim Dieselmotor soll er hohe Drücke aushalten. Bei nassen Laufbuchsen oder bei luftgekühlten Motoren sorgt er auch noch für die
nötige Spannung des Zylinders im Kurbelgehäuse.
Mehrfachkopf bei V-, Boxer- und Nutzfahrzeugmotoren |
Der Reihenmotor und der 15°- bzw. 10,6°-VR-Motor brauchen im Prinzip nur einen Zylinderkopf. Alle anderen Bauformen haben zwei. Motoren mit mehr als zwei Zylinderköpfen gab es in der Kfz-Geschichte bei den
Sternmotoren. Bei Nutzfahrzeugen und noch stärkeren Dieselmotoren gibt es sogar Zylinderköpfe für jeden einzelnen Zylinder. Bei mehr als einer Zylinderbank verdoppelt sich bei Motoren mit obenliegender/n
Nockenwelle(n) auch deren Anzahl. In aller Regel aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, dichtet der Zylindrkopf den Brennraum nach
oben hin ab. Hier entsteht
während des Verbrennungsprozesses die meiste Wärme. Sie muss durch nahe Kühlkanäle abgeführt werden.
Wärmedehnungsunterschiede Block - Kopf durch Aluminium |
Bis auf die geringe Wärmedehnung erfüllt Aluminium die Anforderungen an den Zylinderkopf. Die Bewegungen gegenüber dem Zylinderblock bei
Erwärmung
müssen durch die Kopfdichtung und die Befestigung ausgeglichen werden. Bei Überhitzung (z.B. durch Ausfall des Kühlsystems) kann sich der Zylinderkopf verziehen und undicht werden. Geringer Verzug von
deutlich unter 0,5 Millimeter wird durch entsprechendes Schleifen (Planen) ausgeglichen. Entsprechend der Materialabnahme muss eine
dickere Zylinderkopfdichtung eingebaut werden.
 Einer der beiden
Zylinderköpfe des Porsche-911-Motors mit Einzelfunkenspulen und Einspritzanlage
Spiralförmiges Anziehen evtl. mit Drehwinkel |
Um eine Verspannung des Zylinderkopfes zu vermeiden, muss beim Anziehen (und eigentlich auch beim Losdrehen) der Schrauben eine bestimmte Reihenfolge unbedingt eingehalten werden. Im Prinzip soll der
Zylinderkopf in der Mitte zuerst und dann nach außen hin langsam festgezogen werden. Mancher Hersteller verdeutlicht das durch eine Spirale, in der die einzelnen Schraubenköpfe in Anzugsreihenfolge angeordnet
sind. Natürlich müssen auch das Drehmoment und ein eventueller Drehwinkel am Ende genauestens beachtet werden. Übertriebenes Anziehen kann u.a. sogar zu einer Verspannung des Zylinderblocks und zum Klappern der Kolben führen, auch wenn dieser aus Grauguss hergestellt ist.
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