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Zylinderkopf planen

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In Verbrennungsmotoren bildet der Zylinderkopf den oberen Abschluss des Verbrennungsraums. „Oben“ bezieht sich dabei auf seine Lage zum Kolben. Obwohl bei manchen Motoren, wie beispielsweise dem Boxermotor, der Zylinderkopf räumlich gesehen nicht oben liegt, spricht man aber auch hier von einem Zylinderkopf. Der Zylinderkopf befindet sich folglich über dem Zylinderblock und der Zylinderkopfdichtung.

Zylinderkopf planen

Er beinhaltet die wesentlichen Bauteile zur mechanischen Steuerung der Verbrennung bzw. des Gaswechsels. Die unterschiedlichen Bauteile, die in einem Zylinderkopf untergebracht sind, unterscheiden sich je nach Motorentyp. Bei einem klassischen Viertaktmotor enthält er die Ein- und Auslasskanäle, die für Gaswechsel verantwortliche Ventilsteuerung, die Ventile, Ölkanäle für die Schmiermittelversorgung sowie ein oder zwei Nockenwellen, sofern diese obenliegend sind. Weiterhin können je nach Motortyp noch Zünd- bzw. Glühkerzen und Einspritzdüsen- bzw. Ventile untergebracht sein. Der Zylinderkopf gehört zu den kompliziertesten Bauteilen eines Motors, sodass hierzu aufwendige Herstellungsverfahren erforderlich sind. Neben der Aufnahme der beschriebenen Bauteile hat ein Zylinderkopf zusammengefasst folgende Aufgaben zu erfüllen:

  • Abdichtung des Verbrennungsraums
  • Aufnahme der Gaskräfte
  • Schmierung der beweglichen Bauteile
  • Abführung der Verbrennungswärme
  • Antrieb der Nockenwellen

Aufgrund der freigesetzten Kräfte während eines Verbrennungsvorgangs unterliegt der Zylinderkopf stets starker Beanspruchung. Er ist den gleichen hohen Kräften, wie sie auch auf den Kolben wirken, ausgesetzt. Daher ist er häufig am Kurbelwellengehäuse und nicht am Zylinder verschraubt. Als Verbindungselement dienen Zuganker oder Stehbolzen, die durch entsprechend lang ausgeführte Bohrungen durch den Motorblock hindurchgeführt sind.

Bauarten

Bezüglich der Gaswechseltechnik lassen sich zwei wesentliche Bauformen unterscheiden, der Gegenstrom-Zylinderkopf und der Querstrom-Zylinderkopf.

Bei einem Gegenstrom-Zylinderkopf münden sowohl die Ansaugleitung als auch die Auspuffleitung auf derselben Seite eines Zylinderkopfes. Diese Anordnung bietet erhebliche Vorteile aufgrund kurzer Leitungswege für den Aufladebetrieb, hat aber auch den Nachteil, dass dadurch die Leitungsführung für Frischluft und Abgas beengt wird.

Bei einem Querstrom-Zylinderkopf hingegen befinden sich Ansaugleitung und Auspuffleitung auf gegenüberliegenden Seiten des Zylinderkopfes.

Zylinderköpfe wassergekühlter Lkw-Dieselmotoren bestehen meist aus Grauguss, wohingegen luftgekühlte Zylinderköpfe und Zylinderköpfe fast aller Pkw-Motoren aus Aluminium bestehen. Die Vorteile von Aluminium sind die bessere Wärmeleitfähigkeit sowie das geringe Gewicht.

Zylinderkopf planen

In der Regel sollten im Laufe eines Motorenlebens keine Beschädigungen an einem Zylinderkopf auftreten. Dennoch kann es vorkommen, dass sich ein Zylinderkopf aufgrund von Überhitzung durch z. B. den Ausfall des Kühlsystems verzieht und undicht wird. Geringer Verzug, der deutlich unter 0,5 mm liegt, kann durch entsprechendes Schleifen (das sog. Planen) des Zylinderkopfes ausgeglichen werden. Entsprechend der Menge des abgetragenen Materials ist eine dickere Zylinderkopfdichtung zu verbauen. Äußerst wichtig ist es, Verspannungen des Zylinderkopfes zu vermeiden. Daher sollte beim Anziehen und Lösen der Zylinderkopfschrauben eine feste Reihenfolge eingehalten werden. Häufig wird empfohlen, die Schrauben von der Mitte nach außen hin langsam anzuziehen. Auch sollte das Anzugsdrehmoment genauestens eingehalten werden. Beim Wiedereinbau des Kopfes müssen sowohl die Zylinderkopfdichtung als auch die Zylinderkopfschrauben erneuert werden.

Wegen der besonderen Bedeutung des Zylinderkopfes für den reibungslosen Betrieb eines Motors sollten Reparaturarbeiten am Zylinderkopf von einer Fachwerkstatt durchgeführt werden.


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