Grundsätzliches zu Zylinderkopf-
schrauben

Die Bedeutung von Zylinderkopfschrauben wird vielfach unterschätzt. Dabei spielen sie gerade bei heutigen Motoren eine wichtige Rolle. Zylinderkopfschrauben sind das Bindeglied zwischen Motor, Zylinderkopf und Zylinderkopfdichtung – und in dieser Funktion starken Beanspruchungen ausgesetzt.

Zylinderkopfschrauben werden heute als „Dehnschrauben“ ausgelegt und sind somit nachzugsfrei. Sie werden beim Anziehen über ihren elastischen Bereich hinaus in den plastischen Bereich gedehnt (also bleibend verformt) und müssen daher grundsätzlich bei jeder Reparatur erneuert werden.

Die vorgeschriebenen Hinweise zum Einbau der Schrauben müssen strikt eingehalten werden, weil nur so eine optimale Flächen-Pressung (Dichtheit) gegeben ist.

Hinweise zu Zylinderkopf-
dichtungen

Heutige Zylinderkopfdichtungen werden als MLS-Dichtungen (MLS: Mehr-Lagen-Stahl) ausgeführt. Sie erzielen aufgrund ihres Aufbaus hervorragende Dichtergebnisse unter immer härteren Betriebsbedingungen.

Typische Undichtigkeiten zwischen Motorblock und Zylinderkopf sind Gas-, Öl- oder Kühlmittelleckagen. Dabei ist längst nicht mehr allein die Zylinderkopfdichtung als Fehlerquelle zu sehen. Die häufigsten Ausfälle entstehen vielmehr durch eine thermische Überbelastung, also Überhitzung des Motors mit gleichzeitigem Verzug des Zylinderkopfes oder durch eine mangelhafte Flächen-Pressung (Dichtung), z.B. durch die Verwendung alter Zylinderkopfschrauben.

Raue Oberflächen bzw. Bauteilunebenheiten führen unweigerlich zu Gasübertritten zwischen den Brennräumen und können zu massiven Motorschäden führen. Ebenso gefährlich sind sämtliche Störungen im Kühlmittelkreislauf, unregelmäßige (klopfende) Verbrennungen, z.B. durch Rußablagerungen sowie alle Bauteilunebenheiten, Bauteilverzüge, Welligkeiten oder Rillen und Riefen.

Unkontrollierte Verbrennungen können auch durch nicht richtig zerstäubende Einspritzdüsen bzw. Injektoren entstehen. Bei Benzin-Motoren kann u. a. eine unzureichende Kraftstoffqualität zu Funktionsstörungen im Verbrennungsprozess führen.

Zylinderkopf auf Verzug prüfen und planen

Um doppelte Reparaturen auszuschließen, sollte der Zylinderkopf nach seiner Demontage zuerst gründlich in Augenschein genommen werden! Ist der Fehler klar ersichtlich (z.B. defekte Zylinderkopfdichtung bzw. verzogener Zylinderkopf) ist es ausreichend, den Zylinderkopf zu planen und mit einer neuen Dichtung wieder zu montieren. Dabei bitte unbedingt neue Zylinderkopfschrauben verwenden und die Anzugsvorschriften beachten! Ist der Fehler nicht einwandfrei festzustellen, ist es unter Umständen erforderlich den Zylinderkopf abzudrücken.

So lassen sich häufige Fehlerquellen vermeiden:  

• Zylinderkopfschrauben nach der Reparatur erneuern!
• Vorschriften für das Anziehen der Zylinderkopfschrauben beachten!
• Zylinderkopf auf Verzug bzw. Einlauf im Bereich der Stahlringe prüfen!
• Hochwertige Dichtungen verwenden!

Zylinderkopf abdrücken

Zylinderköpfe sind mit steigender Motorenleistung enormen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. Spannungen können dabei schnell zu Rissen und zu Fehlfunktionen des Zylinderkopfes führen.

In folgenden Bereichen sind Risse besonders häufig:

• Stegrisse zwischen den Ventilen,
• Risse ausgehend von den Glühkerzenbohrungen zu den Ventilsitzringen,
• Risse ausgehend von den Bohrungen für E-Düse bzw. Injektor,
• Risse in den Wirbelkammern (bei älteren Motoren),
• Risse zu den Bohrungen für die Zylinderkopfschrauben,
• Risse im Zylinderkopf, die Verbindung zum Ölrücklauf haben, und
• Risse unterhalb der Ventilsitzringe.

Risse unterhalb der Ventilsitzringe sind besonders tückisch, weil sie nicht ohne weiteres sichtbar sind und somit auch nicht beurteilt werden können. Diese Risse werden in der Regel oft erst beim „Abdrücken“ sichtbar. Um auch solche Schwachstellen zu finden, ist das Abdrücken eines Zylinderkopfes daher nur bei einem nackten, also zerlegten Kopf wirklich sinnvoll.

Zur Prüfung im Abdrückbecken wird der Zylinderkopf zerlegt und gereinigt. Danach wird er aufgespannt, die Kühlwasserkanäle werden verschlossen. Der Zylinderkopf wird nun im Wasserbad auf Motortemperatur erwärmt und mit etwa 3 bar Überdruck beaufschlagt. Risse zeigen sich nun durch aufsteigende Luftblasen.

Sollten beim Abdrücken keine Risse sichtbar werden, steht einer weiteren Bearbeitung und somit Wiederverwendbarkeit des Zylinderkopfes nichts mehr im Wege!

Zylinderkopf nach Gewaltschaden bearbeiten

Reißen Zahnriemen oder Steuerkette, spricht man von einem Gewaltschaden. Und der kann weitreichende Konsequenzen haben: deformierte Ventile, gebrochene oder in sich verdrehte Nockenwellen, durchstoßene Ventilstößel oder auch beschädigte Kolben.

Ein Gewaltschaden führt aber nicht zwangsläufig zu einem Totalschaden an Motor oder Zylinderkopf! Im Gegenteil: In vielen Fällen ist eine qualifizierte und zeitwertgerechte Zylinderkopfreparatur durchaus eine sinnvolle und preiswerte Alternative zu einem neuen Zylinderkopf oder gar einem Austauschmotor.

Bei einer Zylinderkopfreparatur nach einem Gewaltschaden wird der Zylinderkopf zerlegt und gereinigt. Je nach Ausmaß des Schadens werden alle Bauteile auf Wiederverwendbarkeit geprüft, vermessen und im Zweifel ausgetauscht. Der Zylinderkopf selbst wird vor dem Zusammenbau auf Verzug überprüft und gegebenenfalls geplant, auch alle Ventile werden erneuert.

Typische „Opfer“ eines Gewaltschadens sind unter anderem deformierte Ventile, gebrochene oder in sich verdrehte Nockenwellen, durchstoßene Ventilstössel oder auch beschädigte Kolben.

So funktioniert die Ultraschallreinigung

Die Bauteile moderner Motoren werden immer komplexer – und damit zusehends störanfälliger. Dazu kommen immer höhere Abgasnormen, die nur mit komplizierten Abgasnachbehandlungssystemen eingehalten werden können. Damit wird schon der Regelbetrieb eines Fahrzeugs zum Problem, denn überdurchschnittlich hohe Kurzstreckenfahrten, lange Ölwechselintervalle und besagte Abgasnachbehandlung führen zu massiven Verunreinigungen im Motor. Langfristig „ersticken“ Motoren daran, Motorstörungen oder -schäden sind die Folge.

Die Teilereinigung ist deshalb wesentlicher Bestandteil einer jeden Reparatur, um die langfristige Qualität und Funktionalität der Bauteile sicherzustellen.

Professionell und effizient gelingt das nur mit einer modernen Ultraschallreinigung. Dabei werden Schallwellen erzeugt, die die Reinigungsflüssigkeit in Schwingungen versetzt – Über- bzw. Unterdruck entsteht. Es entstehen Millionen von winzigen Luftbläschen, die so lange komprimiert werden, bis sie implodieren und dabei Ablagerungen, Rückstände und Verunreinigungen lösen bzw. entfernen. Die Luftblasen sind kleiner als 1 Mikrometer (0,001mm) und reinigen selbst kleinste Öffnungen.

Ultraschallreinigung bei InTakt Zylinderkopftechnik

Unsere Ultraschallanlage wurde für den Automotive-Bereich entwickelt und ist auf die speziellen Anforderungen von Motorenbauteilen abgestimmt. Sie arbeitet mit einer Frequenz von 28 kHz und einer Badtemperatur zwischen 50 und 60 °C. In Verbindung mit speziellen Reinigungsmitteln garantieren wir so einen professionell hohen Reinigungsstandard.

Glühkerzen ausbohren

Schwierigkeiten beim Motorstart, Leistungsverluste oder ein qualmender Auspuff sind Anzeichen für eine abgerissene Glühkerze. In einem solchen Fall ist es oft möglich, die defekte oder eingebrannte Glühkerze auch ohne Zylinderkopfdemontage zu erneuern:

1. Glühstift mit entsprechendem Werkzeug ausbohren bzw. ausziehen
2. Gewinde nachschneiden bzw. reparieren
3. Kopf mit neuer Schraube einsetzen und auf korrekte Funktion testen

Ohne das richtige Werkzeug und entsprechendes Fachwissen kann beim Ausbohren von Glühkerzen, abgerissenen Stehbolzen oder Schrauben ein massiver Schaden entstehen! Wer unsicher ist, sollte deshalb den Gang zur Fachwerkstatt nicht scheuen!

Oftmals ist diese Bearbeitung auch am Fahrzeug (also ohne Zylinderkopfdemontage) möglich.

Ventilsitzring fräsen

Bei einer Motorüberholung genauso wie bei einer Zylinderkopfreparatur bietet es sich an, den Ventilsitzring zu prüfen: Nur ein intakter Ventilsitzring, der weder zu breit noch zu schmal ist, verspricht eine optimale Funktion. Bei der Bearbeitung gilt es deshalb, auf Folgendes zu achten:

1. Beim Fräsen unbedingt die Winkel (Sitz- und Korrekturwinkel) einhalten, um eine effektive Zylinderfüllung zu erreichen!
2. Beim Fräsen die entsprechende Ventilsitzbreite beachten, damit eine gute Wärmeableitung bzw. Dichtheit gewährleistet ist!

Besonders Oldtimer-Schrauber sollten bei einer Zylinderkopf-Demontage auf den Ventilsitzring achten: Hier fehlen Ventilsitzringe oft ganz oder sind im Laufe der Zeit zu weich geworden!