Zylinderkopf. Zweck und Gerät

Ein moderner Verbrennungsmotor ist ein sehr komplexes Aggregat, das aus einer Vielzahl von Komponenten und Teilen besteht. Das Schlüsselbauteil des Verbrennungsmotors ist der Zylinderkopf (Zylinderkopf). Der Zylinderkopf, oder einfach nur der Kopf, dient als eine Art Deckel, der die Zylinder des Verbrennungsmotors nach oben abschließt. Dies ist jedoch bei weitem nicht der einzige funktionale Zweck des Kopfes. Der Zylinderkopf hat eine ziemlich komplexe Konstruktion und sein Zustand ist kritisch für den normalen Betrieb des Verbrennungsmotors.

Jeder Autofahrer sollte das Gerät des Kopfes verstehen und verstehen, wie dieses Element funktioniert.

Zylinderköpfe werden durch Gießen aus legiertem Gusseisen oder Aluminiumbasislegierungen hergestellt. Produkte aus Aluminiumlegierungen sind nicht so stark wie Gusseisen, aber sie sind leichter und weniger korrosionsanfällig, weshalb sie in den Verbrennungsmotoren der meisten Personenkraftwagen verwendet werden.

Um die Restspannung des Metalls zu beseitigen, wird das Teil mit einer speziellen Technologie bearbeitet. gefolgt von Fräsen und Bohren.

Je nach Konfiguration der Brennkraftmaschine (Anordnung von Zylindern, Kurbelwelle und Nockenwellen) kann diese eine unterschiedliche Anzahl von Zylinderköpfen aufweisen. In einer einreihigen Einheit gibt es einen Kopf, in Verbrennungsmotoren eines anderen Typs, beispielsweise V-förmig oder W-förmig, können zwei sein. Große Motoren haben normalerweise separate Köpfe für jeden Zylinder.

Auch die Gestaltung des Zylinderkopfes unterscheidet sich je nach Anzahl und Lage der Nockenwellen. Nockenwellen können in einem zusätzlichen Fach des Kopfes montiert und in den Zylinderblock eingebaut werden.

Andere Konstruktionsmerkmale sind möglich, die von der Anzahl und Anordnung von Zylindern und Ventilen, der Form und dem Volumen der Brennräume, der Anordnung von Kerzen oder Düsen abhängen.

Bei ICE mit einer niedrigeren Ventilanordnung hat der Kopf eine viel einfachere Vorrichtung. Es hat nur Frostschutzmittelzirkulationskanäle, Sitze für Zündkerzen und Befestigungselemente. Solche Einheiten haben jedoch einen geringen Wirkungsgrad und werden in der Automobilindustrie schon lange nicht mehr verwendet, obwohl sie immer noch in Sondergeräten zu finden sind.

Der Zylinderkopf befindet sich, seinem Namen entsprechend, oben am Verbrennungsmotor. Tatsächlich handelt es sich um ein Gehäuse, in dem die Teile des Gasverteilungsmechanismus (Timing) montiert sind, der den Einlass des Luft-Kraftstoff-Gemisches in die Zylinder und die Abgase steuert. Die Oberseite der Brennkammern befindet sich im Kopf. Es verfügt über Gewindebohrungen zum Einschrauben von Zündkerzen und Einspritzdüsen sowie Bohrungen zum Anschluss der Ansaug- und Abgaskrümmer.

Für die Zirkulation des Kühlmittels werden spezielle Kanäle (der sogenannte Kühlmantel) verwendet. Die Schmierung erfolgt über Ölkanäle.

Darüber hinaus gibt es Sitze für Ventile mit Federn und Aktuatoren. Im einfachsten Fall gibt es zwei Ventile pro Zylinder (Einlass und Auslass), es können aber auch mehr sein. Zusätzliche Einlassventile ermöglichen eine Vergrößerung des Gesamtquerschnitts sowie eine Reduzierung dynamischer Belastungen. Und mit zusätzlichen Auslassventilen kann die Wärmeabfuhr verbessert werden.

Der Ventilsitz (Sitz) aus Bronze, Gusseisen oder hitzebeständigem Stahl wird in das Zylinderkopfgehäuse eingepresst oder kann im Kopf selbst hergestellt werden.

Ventilführungen sorgen für präzisen Sitz. Das Material für ihre Herstellung kann Gusseisen, Bronze, Cermet sein.

Der Ventilkopf hat eine konische Fase in einem Winkel von 30 oder 45 Grad. Diese Fase ist die Arbeitsfläche des Ventils und grenzt an die Fase des Ventilsitzes an. Beide Fasen sind sorgfältig bearbeitet und für einen festen Sitz geläppt.

Zum zuverlässigen Schließen des Ventils wird eine Feder verwendet, die aus legiertem Stahl mit anschließender Spezialbearbeitung hergestellt wird. Der Wert seines vorläufigen Festziehens beeinflusst die Parameter des Verbrennungsmotors erheblich.

Steuert das Öffnen/Schließen der Nockenwellenventile. Es hat zwei Nocken für jeden Zylinder (eine für das Einlass-, die andere für das Auslassventil). Obwohl andere Optionen möglich sind, einschließlich des Vorhandenseins von zwei Nockenwellen, von denen eine den Einlass steuert, steuert die andere den Auslass. In den Verbrennungsmotoren moderner Personenkraftwagen werden am häufigsten genau zwei Nockenwellen verwendet, die oben montiert sind, und die Anzahl der Ventile beträgt 4 für jeden Zylinder.

Als Antriebsmechanismus zum Steuern von Ventilen werden Hebel (Kipphebel, Wippen) oder Drücker in Form von kurzen Zylindern verwendet. Bei letzterer Version wird der Spalt im Antrieb automatisch über hydraulische Kompensatoren eingestellt, was ihre Qualität verbessert und ihre Lebensdauer verlängert.

Die Unterseite des Zylinderkopfes, die an den Zylinderblock angrenzt, ist eben und sorgfältig verarbeitet. Um das Eindringen von Frostschutzmittel in das Schmiersystem oder Motoröl in das Kühlsystem sowie das Eindringen dieser Arbeitsflüssigkeiten in den Brennraum zu verhindern, wird beim Einbau eine spezielle Dichtung zwischen Kopf und Zylinderblock eingebaut. Es kann aus Asbest-Gummi-Verbundmaterial (Paronit), Kupfer oder Stahl mit Polymerzwischenschichten bestehen. Eine solche Dichtung bietet ein hohes Maß an Dichtigkeit, verhindert ein Vermischen der Arbeitsflüssigkeiten von Schmier- und Kühlsystemen und isoliert die Zylinder voneinander.

Der Kopf wird mit Schrauben oder Stehbolzen mit Muttern am Zylinderblock befestigt. Das Anziehen der Schrauben muss sehr verantwortungsvoll angegangen werden. Es sollte streng nach den Anweisungen des Autoherstellers nach einem bestimmten Schema hergestellt werden, das für verschiedene Verbrennungsmotoren unterschiedlich sein kann. Verwenden Sie unbedingt einen Drehmomentschlüssel und beachten Sie das vorgeschriebene Anzugsdrehmoment, das in der Reparaturanleitung angegeben werden muss.

Die Nichteinhaltung des Verfahrens führt zu einer Verletzung der Dichtheit, der Freisetzung von Gasen durch die Verbindung, einer Verringerung der Kompression in den Zylindern und einer Verletzung der Isolierung der Kanäle der Schmier- und Kühlsysteme voneinander. All dies äußert sich in einem instabilen Betrieb des Verbrennungsmotors, Leistungsverlust und übermäßigem Kraftstoffverbrauch. Zumindest müssen Sie die Dichtung, das Motoröl und das Frostschutzmittel mit Spülsystemen wechseln. Ernstere Probleme sind möglich, bis hin zur Notwendigkeit einer ernsthaften Reparatur des Verbrennungsmotors.

Es ist zu beachten, dass die Zylinderkopfdichtung nicht für den Wiedereinbau geeignet ist. Wenn der Kopf entfernt wird, muss die Dichtung unabhängig von ihrem Zustand ersetzt werden. Gleiches gilt für die Befestigungsschrauben.

Von oben wird der Zylinderkopf mit einer Schutzabdeckung (auch Ventildeckel genannt) mit Gummidichtung verschlossen. Er kann aus Stahlblech, Aluminium oder Kunststoff bestehen. Der Deckel hat normalerweise einen Hals zum Einfüllen von Motoröl. Auch hier sind bestimmte Anzugsmomente beim Anziehen der Befestigungsschrauben zu beachten und das Dichtgummi bei jedem Öffnen des Deckels zu wechseln.

Die Themen Prävention, Diagnose, Reparatur und Austausch des Zylinderkopfes sollten möglichst ernst genommen werden, da es sich hierbei um ein kritisches Element des Verbrennungsmotors handelt, der zudem sehr hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt ist.

Selbst bei ordnungsgemäßem Betrieb des Autos treten früher oder später Probleme auf. Beschleunigen Sie das Auftreten von Fehlfunktionen im Motor - und insbesondere im Kopf - die folgenden Faktoren:

• Ignorieren der periodischen Verschiebung;
• die Verwendung von minderwertigen Schmiermitteln oder Ölen, die nicht den Anforderungen für diesen Verbrennungsmotor entsprechen;
• Verwendung von Kraftstoff schlechter Qualität;
• verstopfte Filter (Luft, Öl);
• längerer Mangel an routinemäßiger Wartung;
• scharfer Fahrstil, Missbrauch hoher Geschwindigkeiten;
• fehlerhaftes oder ungeregeltes Einspritzsystem;
• unbefriedigender Zustand des Kühlsystems und dadurch Überhitzung des Verbrennungsmotors.

Der Ausfall der Zylinderkopfdichtung und andere damit zusammenhängende Probleme wurden bereits oben erwähnt. Mehr dazu können Sie in einem gesonderten nachlesen. Andere mögliche Kopfausfälle:

• gerissene Ventilsitze;
• verschlissene Ventilführungen;
• gebrochene Nockenwellensitze;
• beschädigte Befestigungselemente oder Gewinde;
• Risse direkt im Zylinderkopfgehäuse.

Sitze und Führungsbuchsen können ausgetauscht werden, dies muss jedoch mit einer speziellen Technologie mit speziellen Geräten erfolgen. Versuche, solche Reparaturen in einer Garagenumgebung durchzuführen, werden höchstwahrscheinlich dazu führen, dass ein kompletter Kopfwechsel erforderlich ist. Sie können versuchen, die Fasen der Sitze selbst zu reinigen und zu schleifen, wobei Sie nicht vergessen müssen, dass sie eng an den Gegenfasen der Ventile anliegen müssen.

Um verschlissene Betten unter der Nockenwelle wiederherzustellen, werden Reparaturbuchsen aus Bronze verwendet.

Wenn das Gewinde in der Kerzenfassung gebrochen ist, können Sie einen Schraubendreher installieren. Anstelle beschädigter Befestigungselemente werden Reparaturbolzen verwendet.

Risse im Kopfgehäuse können versucht werden zu schweißen, wenn sie nicht an den Gasanschlüssen liegen. Es ist sinnlos, Werkzeuge wie Kaltschweißen zu verwenden, da diese einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben und einfach sehr schnell brechen. Die Verwendung von Schweißen zur Beseitigung von Rissen, die durch das Gasgelenk verlaufen, ist unpraktisch - in diesem Fall ist es besser, den Kopf auszutauschen.

Zusammen mit dem Kopf muss unbedingt die Dichtung sowie die Gummidichtung des Deckels gewechselt werden.

Vergessen Sie bei der Fehlersuche am Zylinderkopf nicht, auch die darin verbauten Steuerteile zu diagnostizieren – Ventile, Federn, Kipphebel, Kipphebel, Drücker und natürlich die Nockenwelle. Wenn Sie neue Ersatzteile kaufen müssen, um verschlissene zu ersetzen, können Sie dies im Online-Shop tun.

Es ist bequemer und einfacher, die Zylinderkopfbaugruppe zu kaufen und zu montieren, wenn die Teile des Gasverteilungsmechanismus (Nockenwelle, Ventile mit Federn und Stellgliedern usw.) bereits darin eingebaut sind. Dadurch entfällt der Einbau und die Einstellung, die erforderlich sind, wenn die Steuerkomponenten des alten Zylinderkopfs in das neue Kopfgehäuse eingebaut werden.