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Zylinderkopf




Der Zylinderkopf schließt den Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors nach oben ab. Die Bezeichnung „oben“ ist hierbei aus Sicht des oszillierenden Kolbens zu verstehen. Auch bei Boxermotoren sowie bei Motoren, die hängend eingebaut sind (wie Flugzeugmotoren), spricht man daher von einem Zylinderkopf, obwohl dieser hier räumlich nicht oben liegt. Bei allen modernen Viertaktmotoren beherbergt er die Ein- und Auslasskanäle und die Ventilsteuerung für die Gaswechselvorgänge, Ölkanäle für die Schmierung des Ventiltriebs und bei wassergekühlten Motoren auch Kühlmittelkanäle, bei Ottomotoren die Zündkerzen, bei Otto-Direkteinspritzern auch die Einspritzventile beziehungsweise bei Dieselmotoren die Einspritzdüsen und die Glühkerzen. Durch die komplizierte Herstellung gehört der Zylinderkopf neben dem Motorblock zu den aufwendigsten und teuersten Teilen eines Motors.

Bei ventillosen Zweitakt- sowie seitengesteuerten Viertaktmotoren bezeichnet man den oberen Abschluss des Zylinders, der keinerlei Steuerorgane enthält, dann oft auch als Zylinderdeckel. Der Zylinderkopfdeckel hingegen, besser und gebräuchlicher Ventildeckel genannt, sitzt auf dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors. Er bildet die abnehmbare Abdeckung des Gehäuses für die Ventilsteuerung und verhindert das Austreten des Schmieröls und das Eindringen von Verschmutzungen. Bei einigen sehr alten Motoren fehlt dieses Gehäuse und damit der Deckel, so dass man die Ventilfedern und gegebenenfalls die Ventilbetätigung im Betrieb sehen kann.

Inhaltsverzeichnis

Typologie


Zylinderköpfe lassen sich nach folgenden Merkmalen klassifizieren:

Bestandteile


Je nach Kombination der oben genannten Kriterien enthält ein Zylinderkopf:

Konstruktionsmerkmale


Beim Verbrennungsvorgang in einem Zylinder wirkt auf den Zylinderkopf der gleiche Druck wie auf den Kolben. Deshalb ist der Zylinderkopf sehr hohen Kräften ausgesetzt, die ihn nach außen drücken. Aus diesem Grund ist er oft nicht am Zylinder, sondern direkt am Kurbelwellengehäuse festgeschraubt, mit langen Zugankern beziehungsweise Stehbolzen, die durch entsprechend lang ausgeführte Bohrungen durch den Motorblock hindurchgeführt sind. Die durch das Anziehen der Verschraubung erzeugte Montagevorspannkraft wirkt auf die langen Bolzen elastisch federnd. Dadurch wird der dazwischenliegende Motorblock mit den Dichtungen zuverlässig eingespannt und der Motor bleibt dicht.

Die Dehnschrauben werden durch das bestimmungsgemäße Anziehen gereckt und dürfen nur einmal verwendet werden. Daher ist es sehr wichtig, dass bei der Montage ein Drehmomentschlüssel verwendet wird, damit das durch konstruktive Auslegung vorgegebene Anzugsmoment und die Montagevorspannkraft dieser hoch belasteten Schraubenverbindung eingehalten werden. Auch ist eine exakte Beachtung der festgelegten Vorgehensweise bezüglich 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, 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.

Bei untenliegender Nockenwelle sind die Kipphebel der Ventile im Allgemeinen über Stößel und Stoßstangen, die parallel zu den Zylindern verlaufen und eine Axialbewegung übertragen, mit der außerhalb des Zylinderkopfes gelegenen Nockenwelle verbunden. Obenliegende Nockenwellen werden entweder durch eine Steuerkette oder durch einen Zahnriemen angetrieben. Seltener werden Stirnradkaskaden oder auch am Zylinder längslaufende Wellen mit Kegelradantrieben, sogenannte 'Königswellen', verwendet.

Es gibt auch bei Viertaktern sehr einfache Zylinderköpfe: bei Motoren mit seitlich liegenden Ventilen (SV-Anordnung, „Side Valves“). Diese Zylinderköpfe ähneln in ihrer flachen Bauweise Zweitakter-Köpfen, da die Ventilanordnung hier Bestandteil der Zylinder und nicht des Zylinderkopfes ist. SV-Motoren sind aber schon lange nicht mehr Stand der Technik, auch wenn sie vereinzelt (Russland, Volksrepublik China) noch gebaut werden.

Die Kühlung erfolgt über längs oder quer strömendes Kühlwasser. 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. Querströmung ist vorteilhafter, da die einzelnen Zylinder annähernd gleich gut gekühlt werden und der Druckverlust geringer ist, dadurch braucht die Wasserpumpe weniger Antriebsleistung.

Zylinderköpfe von Schiffsmotoren sind oft mit einer begehbaren Galerie umgeben, um bequem daran arbeiten zu können, und mit Druck- und Temperatursensoren ausgestattet, die die Zylinderköpfe in das Informationssystem einbinden, mit dem die Maschine von der Brücke beziehungsweise vom Steuerstand aus fernüberwacht und -gesteuert wird.

Angrenzende Teile


Nach oben wird der Zylinderkopf mit dem Ventildeckel (Zylinderkopfdeckel) abgeschlossen. Er schützt die oberen Betätigungselemente des Ventiltriebs und verhindert das Austreten des Schmieröles. Dazwischen liegt die Ventildeckeldichtung.

Nach unten folgt der Motorblock oder der Zylinderblock, wenn das Kurbelgehäuse ein getrenntes Bauteil ist. Dazwischen liegt die Zylinderkopfdichtung. Bei Sackzylindern sind Zylinder und Zylinderkopf zu einem Bauteil vereinigt, die Kopfdichtung entfällt.

Typische Arbeiten am Zylinderkopf


Galerie


Literatur


Weblinks


Wiktionary: Zylinderkopf – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise


  1. Güte und Prüfbestimmungen für Motoreninstandsetzung (PDF; 616 kB).



Kategorien: Bauteil (Verbrennungsmotor)



Quelle: Wikipedia - https://de.wikipedia.org/wiki/Zylinderkopf (Autoren [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0


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