Zylinderkopfdichtung

Motorschaden: Ausfallursache Zylinderkopfdichtung? Tatsächliche Ursachen und Maßnahmen
G U T E
E R F A H R U N G
Erkennen und verhindern
typischer Schäden an
Zylinderkopfdichtungen
Ausfallursache Zylinderkopfdichtung?
Motorausfall – ist die Zylinderkopfdichtung
schuld?
Bei Motorausfällen – z. B. wegen Überhitzung
oder bei Öl-Wasser-Undichtheit nach der Zylinderkopfmontage – wird oft die Ursache bei der
Hart geprüfte Hightech-Komponente
Zylinderkopfdichtung gesucht. Dies ist aus der
Die Zylinderkopfdichtung ist ein hoch technisches
Sicht des Werkstatt-Spezialisten im Grunde
und komplexes Motorenbauteil. Bei ihrer Ent-
nachvollziehbar, da die Montage in der Regel sorg-
wicklung im Hause ElringKlinger und bei den Mo-
fältig unter Einhaltung der Reparaturanlei-
torenherstellern werden deshalb intensive
tung durchgeführt wurde.
Testläufe auf modernsten Motorenprüfständen
durchgeführt. Darüber hinaus gewährleisten
Die verborgenen wirklichen Ursachen
strengste Kontrollen und Tests während des Her-
Analysiert man die Fälle aus der Praxis vieler
stellungsprozesses höchsten Qualitätsstan-
Jahre, zeigt sich deutlich: Die auslösenden
dard. So wird sichergestellt, dass die Dichtung alle
Ursachen für Motorschäden sind ganz andere.
notwendigen technischen und konstruktiven
Die Zylinderkopfdichtung ist meist das letzte
Voraussetzungen für eine 100-prozentige, perfekte
Glied in der Kette, an dem der Schaden zutage
Abdichtung des Motors erfüllt.
tritt – wenn sie ihre eigentliche Aufgabe, nämlich
abzudichten, nicht mehr zu 100 Prozent erfül-
Zylinderkopfdichtungen gibt es in den unter-
len kann. So wird die Zylinderkopfdichtung
schiedlichen Bauarten Mehrlagen-Metalldichtun-
schließlich als schadhaftes Teil zur Reklamation
®
gen Metaloflex , Metall-Weichstoff und Metall-
an den Hersteller eingereicht.
Elastomer. Ausführliche Informationen dazu erhalten Sie in der Broschüre “Zylinderkopfdichtungen”, die wir Ihnen gerne zusenden.
Inhalt: „Erkennen und verhindern typischer Schäden an Zylinderkopfdichtungen”
2
Schadensbild und Ursachen „Gasübertritt”
Seite
4-8
Schadensbild und Ursachen „Überhitzung”
Seite 9-10
Schadensbild und Ursachen „Öl- und Kühlmittelundichtheiten”
Seite 11-13
Schadensbild und Ursachen „unregelmäßiger Verbrennungsablauf”
Seite 14-15
Schadensbild und Ursachen „mechanische Einwirkungen”
Seite
16
Fachgerechte Montage der Zylinderkopfdichtung in sieben Schritten
Seite
17
Welche möglichen Undichtheiten/
Leckagen können an Zylinderkopfdichtungen auftreten?
Ein leichtes Wasser- oder Ölschwitzen (keine
Tropfen) an der Dichtkante oder angetrocknetes
Wenn wir von Undichtheiten oder auch Leckagen
Kühlmittel sind nicht als Undichtheiten zu
im Abdichtungsbereich des Zylinderkopfs
sehen. Wasser- bzw. Ölundichtheiten können
sprechen, sind dies normalerweise die Medien
über einen längeren Zeitraum entstehen. Am An-
• Gas
fang wird dies oftmals nicht bemerkt, sondern
• Wasser
erst, wenn z. B. Wasser und Öl in ungewohnt kur-
• Öl
zem Zeitabstand nachgefüllt werden müssen.
Arten der Gasundichtheit
Warnsignale ernst nehmen und handeln
• Vom Verbrennungsraum über den Steg zum
Wenn Sie Unregelmäßigkeiten im Betriebszu-
benachbarten Verbrennungsraum
• Vom Verbrennungsraum zum Kühlkreislauf
stand des Motors feststellen, wie z. B. schlechtes
Kaltstartverhalten, Motor läuft beim Kaltstart
nicht auf allen Zylindern, Leistungsverlust,
Diese Undichtheiten führen normalerweise
Kühlwassertemperatur im roten Bereich, Öl im
zu erheblichen Schäden und letztendlich zur Zer-
Kühlwasser usw., sollten Sie umgehend ent-
störung der Dichtung. Je nach Belastung des
sprechende Maßnahmen ergreifen, wie etwa den
Motors kann dies schlagartig aber auch erst nach
Motor stilllegen und einen Fachmann zu Rate
einer gewissen Zeit erfolgen.
ziehen, um der Ursache auf den Grund zu gehen.
In diesem Stadium besteht noch die Möglich-
Arten der Wasserundichtheit
keit, einen größeren Motorschaden zu verhindern
• Von innen nach außen
und damit dem Kunden eventuell hohe Kosten
• Zum Ölkreislauf
zu ersparen.
• Zum Brennraum
Wichtig:
Arten der Ölundichtheit
Zuerst die Ursache ermitteln bevor die Reparatur
• Von innen nach außen
durchgeführt wird. Andernfalls kann der
• Zum Kühlwasserkreislauf
Schaden nach der Reparatur wieder auftreten.
Diese Broschüre ist wie ein Werkzeug für Sie
Damit können Sie die verborgenen wirklichen Ursachen eines Motorschadens herausfinden
und idealerweise Schäden durch entsprechende
Maßnahmen vermeiden, bevor es zu spät ist.
3
Schadensbild und Ursachen „Gasübertritt”
schrauben, der Montagerichtlinien oder der Verwendung von alten Schrauben. Nicht plane
Schwarzfärbung ist deutliches
(verzogene), zu raue Oberflächen der Bauteile
Zeichen
tragen ebenfalls dazu bei, dass keine ausreichende Verspannung der Dichtung vorliegt. Auch
Das Überblasen von Verbrennungsgasen an den
ungewöhnlich hohe Beanspruchungen des Motors
Brennraumeinfassungen der Zylinderkopfdichtung
im Fahrbetrieb können zu einer thermischen
ist eine der am häufigsten vorkommenden Ursa-
Überlastung der Brennraumabdichtung und in Fol-
chen, die eine Demontage des Zylinderkopfs not-
ge zur Zerstörung führen.
wendig machen.
Ein Beispiel:
Ein deutliches Indiz sind sichtbare Schwarzfärbun-
Der Volllastbetrieb unmittelbar nach dem Kaltstart
gen auf den metallischen Einfassungen bzw.
hat extreme Schiebebewegungen zwischen
im daran angrenzenden Weichstoffbereich der
Kurbelgehäuse (Grauguss) und Zylinderkopf (Alu-
Dichtung. Durch die hohen Gastemperaturen wird
minium) zur Folge, die die Dichtung extrem
der Weichstoff an diesen Stellen thermisch
belasten. Außerdem sind die Vorspannkräfte der
überlastet und kann sogar verbrennen. Oft finden
Zylinderkopfschrauben unter diesen Bedin-
die Gase den Weg in den Kühlkreislauf. Zu er-
gungen niedrig, was erhöhte dynamische Dicht-
kennen ist dies durch aufsteigende Gasblasen im
spaltbewegungen zu Kurbelgehäuse und
Kühler bzw. durch Überhitzung des Kühlkreis-
Zylinderkopf zur Folge hat.
laufs (Druck im Kühlkreislauf steigt und Kühlmittel
entweicht über das Überdruckventil – Kühl-
Besonders bei Lkw-Motoren kommt es sehr häufig
mittelverlust). Im schlimmsten Fall ist eine totale
vor, dass das vorgeschriebene Buchsenüber-
Zerstörung der Einfassung die Folge. Eine
standsmaß durch Unkenntnis nicht vorhanden ist
gleichmäßige Verfärbung der Brennraumeinfas-
oder durch Montagefehler falsch eingestellt
sung ist im Gegensatz dazu als normal anzu-
wurde, die Buchsenauflage im Motorblock nicht
sehen und ist abhängig vom Stahlwerkstoff und
nachgearbeitet oder die Buchse ungenügend
der verwendeten Oberflächenbeschichtung.
eingepresst wurde. Dadurch senken sich die Laufbuchsen ab und die notwendige Dichtpressung
geht verloren. Den Verbrennungsgasen ist
Häufigste Ursachen
der Weg in die hinteren Bereiche der Dichtung frei
gemacht, wo diese dann die elastomeren
In vielen Fällen kommt eine ungenügende Ver-
Dichtelemente bzw. den Dichtungsweichstoff an
pressung der Dichtung in diesem thermisch sehr
den Wasser- und Öldurchgängen zerstören.
stark beanspruchten Bereich als Ursache in
Frage. So z. B. durch die Nichteinhaltung der vor4
geschriebenen Anzugswerte der Zylinderkopf-
1. Ausfall der Nkw-Zylinderkopfdichtung durch Gasübertritt
Schadensbild:
Schadensbild:
Zwischen den Zylindern zwei und drei (Auslass-
Am Stößeldurchgang ist das Elastomer-Dicht-
bereich) ist starkes Gasüberblasen vor-
element vom Dichtungsträger losgelöst. Ebenso
handen. Der Dichtungsweichstoff ist im Bereich
am Wasserdurchgang (kleiner Pfeil). Dadurch
der Wasserlöcher zerstört.
starker Wasserverlust.
Ursache:
Ursache:
Durch Nicht-Einhalten der vom Hersteller vorge-
Eine nicht plane Oberfläche des Zylinderkopfs
schriebenen Schraubenanziehmethode wurde
verursachte Gasübertritt (große Pfeile).
die Zylinderkopfdichtung nicht ausreichend ver-
Die Elastomer-Dichtelemente wurden durch den
spannt. Dadurch kam es zu einem Gasüber-
starken Gasdruck von der Trägerplatte weg-
tritt ins Kühlwasser. Die Folge waren hoher Kühl-
gedrückt. Der Zerstörungsvorgang wurde durch
mitteldruck und Verlust von Kühlmittel sowie
den ständigen Volllastbetrieb des Motors
die Zerstörung der Zylinderkopfdichtung.
beschleunigt.
Weitere mögliche Ursachen:
Weitere mögliche Ursachen:
• Zylinderlaufbuchse hat sich gesenkt
• Zu geringe Verspannungskräfte der Zylinder-
• Bauteile haben sich verzogen
• Zu hohe Oberflächenrauheit der Motorbauteile
kopfschrauben
• Buchsenüberstand nicht korrekt eingestellt
Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderkopf
• Förderbeginn nicht korrekt eingestellt, dadurch
zu hohe Zünddrücke
Maßnahme:
• Vor Montage sorgfältig Planheit der Bauteildichtflächen prüfen, wenn notwendig plan-
Maßnahme:
schleifen
• Aus Qualitäts- und Sicherheitsgründen unbedingt neue Zylinderkopfschauben verwenden
• Zylinderkopfschauben mit dem vorgeschriebenen Anzugsdrehmoment gemäß Herstellervorgabe anziehen
5
Schadensbild und Ursachen „Gasübertritt”
2. Ausfall der Pkw-Zylinderkopfdichtung durch Gasübertritt
Schadensbild:
Durchgebrannter Brennraumsteg zwischen Zylinder eins und zwei.
Schadensbild:
Brennraumsteg und Weichstoff zwischen Zylinder drei und vier verbrannt. Beginnende
Dunkelfärbung zwischen Zylinder drei und zwei.
Ursache:
Durch Nicht-Einhalten der vorgeschriebenen
Schraubenanzugsmomente sowie durch Verwendung der alten Zylinderkopfschrauben wurde
die Dichtung im zerstörten Bereich ungenügend
gepresst und es kam zu Gasübertritt. Thermische Überlastung führte dann zur Zerstörung
Ursache:
im Stegbereich.
Unkontrollierter Verbrennungsablauf führte zu
thermischer Überlastung des Dichtungsmaterials
Weitere mögliche Ursachen:
und in Folge zu dessen Zerstörung.
• Motorenbauteile nicht plan; Stegbereiche an
Motorblock und Zylinderkopf deformiert
• Motoreinstellung falsch, dadurch thermische
Überlastung
Weitere mögliche Ursachen:
• Anzug der Zylinderkopfschrauben nicht vor
schriftsmäßig
• Motorenbauteile nicht plan
Maßnahme:
• Fehler im Kühlsystem, defekter Thermostat
• Bei der Montage darauf achten, dass die
vorgeschriebenen Montagevorschriften einge-
Maßnahme:
halten werden
• Nach der Montage Einstellung für Einspritzung
überprüfen
• Einspritzdüsen sorgfältig überprüfen und
Dichtheit kontrollieren
6
4. Ausfall durch Druckaufbau
3. Ausfallursache „Gasübertritt an
im Kühlsystem aufgrund von Gasübertritt
2-Lagen-Metalldichtung”
Schadensbild:
Schadensbild:
An der Mehrlagen-Metall-Zylinderkopfdichtung
Die metallische Stopperlage und die Funktions-
sind im Bereich der Wasserkanäle deutliche
lage zeigen deutliche Schwarzfärbung zum
linienförmige Abdrücke zu sehen. Diese stammen
Kühlkanal. Eine Gasleckage entsteht zwischen
von der Zylinderkopfdichtfläche und verlaufen
der Stopperlage und Funktionslage.
in Richtung Brennraum. Die Wasserdurchgänge
zeigen eine deutliche Hellfärbung.
Ursache:
Die Oberflächenstruktur des Zylinderkopfs war nur unzureichend bearbeitet
bzw. wurde überhaupt nicht bearbeitet.
Dadurch kam es zum Übertritt von VerbrennungsFunktionslage, kopfseitig
gasen in den Kühlkreislauf und zu thermischer
Überlastung (Druckaufbau).
Stopperlage, blockseitig
Ursache:
Weitere mögliche Ursachen:
Der Schraubenanzugsmoment war zu gering,
• Kühlsystem wurde nicht vollständig entlüftet,
dadurch entstand eine ungenügende Dichtpressung.
dadurch keine Zirkulation des Kühlmittels
• Kühlkreislauf unterbrochen (Wasserpumpe,
Thermostat, Lüfter)
Weitere mögliche Ursachen:
• Motorenbauteile nicht plan (deformiert durch
• Hoher Abgasgegendruck verursachte Motorüberhitzung (z. B. defekter Katalysator)
thermische Überlastung)
Maßnahme:
Maßnahme:
• Bei der Montage darauf achten, dass die vor-
• Vor der Montage die Beschaffenheit der Dichtungsfläche sehr sorgfältig prüfen und die Plan-
geschriebenen Montagevorschriften der
heit des Zylinderkopfs sicherstellen (sehr
Schraubenanzugsmomente unbedingt ein-
feine Struktur, zulässige Oberflächen-Rauheits-
gehalten werden
werte für die Zylinderkopfbearbeitung
RZ 11 µm/Rmax 15 µm)
7
Schadensbild und Ursachen „Gasübertritt”
5. Ausfall der Zylinderkopfdichtung durch Druckaufbau im Kühlsystem aufgrund von Gasübertritt
Schadensbild:
Ursache:
An der mehrlagigen Metall-Elastomer-Zylinder-
Die Beschaffenheit der Oberflächenstruktur des
kopfdichtung sind deutliche linienförmige
Zylinderkopfs war zu grob bearbeitet bzw.
Abdrücke zu sehen. Diese stammen von der Zylin-
wurde überhaupt nicht bearbeitet. Dadurch kam
derkopfdichtfläche und verlaufen in Richtung
es zum Übertritt von Verbrennungsgasen in
Brennraum.
den Kühlkreislauf und zu thermischer Überlastung (Druckaufbau).
Weitere mögliche Ursachen:
• Kühlsystem wurde nicht vollständig entlüftet,
dadurch keine Zirkulation des Kühlmittels
• Kühlkreislauf unterbrochen (Wasserpumpe,
Thermostat, Lüfter)
• Hoher Abgasgegendruck verursachte Motorüberhitzung (z. B. defekter Katalysator)
Maßnahme:
• Vor der Montage die Beschaffenheit der Dichtungsfläche sehr sorgfältig prüfen und die
Planheit des Zylinderkopfs sicherstellen (sehr
feine Struktur, zulässige Oberflächen-Rauheitswerte für die Zylinderkopfbearbeitung
RZ 11 µm/Rmax 15 µm)
8
Schadensbild und Ursachen „Überhitzung”
Zerstörerische Hitze
Schäden an Zylinderkopfdichtungen, die durch
Überhitzung hervorgerufen werden, haben in vielen Fällen ein nicht funktionierendes Motorenbauteil als Ursache. Dies kann die Wasserpumpe,
ein sich nicht öffnender Thermostat oder ein
herbeiführen. Dadurch erhöht sich der Abgas-
durch Kalkablagerungen verstopfter Kühler (kein
gegendruck und eine thermische Überlastung der
Durchfluss) sein. Aber auch Wassermangel im
Motorenteile und der Zylinderkopfdichtung
Kühlsystem oder ein nicht ordentlich entlüfteter
bzw. Leistungsverlust des Motors sind die Folge.
Kühlkreislauf nach einer Zylinderkopfmontage
können der Auslöser dafür sein.
Eine Zylinderkopfdichtung, die durch Überhitzung ausgefallen ist, kann man beispielsweise
In Betracht zu ziehen sind aber auch andere
sehr gut an den Aufwürfen des Weichstoffs in
schadenverursachende Auslöser, an die man bei
unmittelbarer Nähe der Wasserdurchgänge deut-
der ersten Überlegung der Schadensanalyse
lich erkennen.
eventuell gar nicht denkt.
Bei thermischer Überlastung des Kühlsystems
So kann das Abgassystem bei Überhitzungen
dringt Kühlmittel in die Weichstoffmatrix der
ebenfalls als auslösende Ursache verantwortlich
Dichtung ein, verdampft dort durch die angren-
sein. Ein loses Bauteil im Schalldämpfer oder
zenden heißen Motorbauteile und drückt
ein angeschmolzener Katalysator können z. B.
den Weichstoff vom Metallträger weg. Dadurch
eine Querschnittsverkleinerung des Abgaskanals
entstehen die Aufwürfe.
Nicht zu unterschätzen sind die Folgen, die durch
Verwendung von nicht freigegebenen Frost-/
Korrosionsschutzmitteln bzw. der ausschließlichen Verwendung von reinem Wasser als
Kühlmittel ausgelöst werden. Die metallischen
Trägerplatten der Dichtung werden massiv
durch Korrosion zersetzt, wodurch die Dichtung
zerstört wird.
9
Schadensbild und Ursachen „Überhitzung”
1. Ausfallursache „thermische
Überlastung an 2-Lagen-Metalldichtung”
Schadensbild:
Die metallische Funktionslage, in die bei dieser
Bauart die Brennraumabdichtung integriert ist, ist
2. Ausfallursache „thermische
Überlastung der Metall-WeichstoffZylinderkopfdichtung”
im Stegbereich gebrochen. Deutliche Schwarzfärbung deutet auf überblasendes Verbrennungs-
Schadensbild:
gas hin.
An den Wasserdurchgängen ist der frei liegende
Dichtungsweichstoff stark
aufgequollen.
Ursache:
Nach der Montage des Motors wurde das Kühlsystem unzureichend entlüftet. Es kam zur ÜberUrsache:
hitzung des Motors durch zu hohe Kühlmittel-
Bauteilverzug führte zu überblasenden Verbren-
temperatur. Dampfbildung führte zum Aufquel-
nungsgasen. Die dadurch auftretende ther-
len des Weichstoffmaterials der Dichtung im
mische Überbelastung der Metalllage führte zu
Wasserkanalbereich. In Folge löste sich der Dich-
deren Zerstörung.
tungsweichstoff vom Metallträger.
Weitere mögliche Ursachen:
Weitere mögliche Ursachen:
• Mindere Kraftstoffqualität (zu niedere
• Funktionsweise des Kühlkreislaufs einge-
Oktanzahl)
• Verdichtungsverhältnis zu hoch
• Motoreinstellung (Zündkerzen mit falschem
schränkt durch Wasserpumpe oder Thermostat
• Wasserdurchfluss im Kühlsystem (z. B. im
Kühler) durch Kalkablagerungen eingeschränkt
Wärmewert)
• Schraubenvorspannkraft ungenügend
(Schraubenqualität, Schraubenanzug)
Maßnahme:
• Nach der Montage darauf achten, dass eine
sorgfältige Entlüftung des Kühlsystems durch-
Maßnahme:
10
• Vor der Montage Bauteile sorgfältig prüfen auf
Verzug und Oberflächenbeschaffenheit
geführt wird
Schadensbild und Ursachen „Öl- und Kühlmittelundichtheiten”
Genaue Prüfung:
wo ist die Undichtheit?
Viele Beanstandungen, die der Dichtung zugeschrieben werden, haben ihren Ursprung vielfach
an anderer Stelle, z. B. Kurbelgehäuseentlüf-
dene Zentrierstifte/Zentrierhülsen, kann Undicht-
tungsleitungen, Ladedruckrohr, Versatz bei Bau-
heit/Leckage verursachen, da die Dichtele-
teilen (Steuergehäuse an Zylinderblock etc.).
mente der Zylinderkopfdichtung nicht exakt dort
Bevor die Dichtung als Schadensursache in Be-
positioniert sind, wo sie konstruktiv vorge-
tracht gezogen wird, sollte das technische
sehen sind. Zylinderkopfdichtungen, die so mon-
Umfeld des Motors genau überprüft werden. So
tiert wurden, erkennt man oft an verformten
können z. B. Öl oder Wasser durch den Venti-
Schraubendurchgangslöchern. Besonders häufig
lator- oder Fahrtwind vom tatsächlichen Entste-
treten Undichtheiten an Druckölbohrungen
hungsort weggeblasen werden. Der Dichtung
durch Versatz der Zylinderkopfdichtung auf. Wenn
wird dann unterstellt, dass sie nicht einwandfrei
hier die Dichtelemente nicht genau positio-
abdichtet.
niert werden, treten bei Spitzendrücken bis zu
10 bar häufig Leckagen auf.
Zylinderkopf fachmännisch montiert?
Nach Reparaturen werden Öl- und Kühlmittelun-
Nutzfahrzeug-Zylinderkopfdichtung: auf die Nut kommt es an
dichtheiten sehr häufig bemängelt und reklamiert. Als Ursache kommt in vielen Fällen jedoch
Bei Nutzfahrzeugmotoren kommen unterschied-
eine nicht 100 % fachgerechte Durchführung
liche Dichtungsbauarten zum Einsatz. In den
der Zylinderkopfmontage in Betracht. Zum Bei-
meisten Fällen sind dies Metall-Elastomer-Dich-
spiel wenn die vorgeschriebenen Einbauricht-
tungen mit eingesetzten oder anvulkanisierten
linien der Motoren- und Teilehersteller nur unzu-
elastomeren Dichtelementen. Je nach Konstruk-
reichend durchgeführt bzw. nicht beachtet und
tion sind im Zylinderblock und Zylinderkopf
eingehalten werden.
Nuten ausgespart, die maßlich so ausgelegt sind,
dass die Dichtelemente unter allen Motorbe-
Eine beim Aufsetzen des Zylinderkopfs nicht zent-
triebsbedingungen zuverlässig funktionieren.
rierte Dichtung, z. B. durch nicht mehr vorhanBei diesen Dichtungsbauarten ist es vor der Montage besonders wichtig, dass diese Nuten
sorgfältig von Schmutz und Rückständen gereinigt werden. Wird dies nicht beachtet, führt
das zu Undichtheiten.
11
Schadensbild und Ursachen „Öl- und Kühlmittelundichtheiten”
Auch bereits bei der Montage, beim Aufsetzen
des Zylinderkopfs auf den Zylinderblock, kann es
bei nicht sorgfältiger Vorgehensweise zu
einer Schädigung durch Verquetschung der elas-
Nur zugelassene Frost-/Korrosi-
tomeren Dichtelemente kommen.
onsschutzmittel verwenden
Ein Fall aus der Praxis:
Bei der Betrachtung all dieser Faktoren, die
An einem Lkw-Motor trat Wasserverlust auf, der
einen Flüssigkeitsverlust verursachen,
nach außen nicht erkennbar war. Die Ursache:
muss man auch die chemischen Einflüsse der
Die Laufbuchse hatte eine poröse Stelle, die nur
Betriebsmittel einbeziehen. Dazu zählen
unter dem Mikroskop erkennbar war. Im Fahrbe-
Frostschutz- und Korrosionsschutzmittel. Viele
trieb gelangte Wasser in den Verbrennungsraum
der auf dem Markt erhältlichen Betriebs-
und verdampfte. Auch in diesem Fall war nicht
mittel haben keine Zulas-
die Zylinderkopfdichtung die Ursache, sondern
sungsfreigabe der Motoren-
ein Werkstofffehler in Form eines Lunkers in der
hersteller. Durch aggressive
Laufbuchse.
Zusätze zerstören sie das
Dichtungsmaterial und führen
zu Undichtheiten. Auch die
Auf die Oberflächen kommt es an
so genannten Leckagestopper,
die dem Kühlwasser beigemischt werden, haben
Einen wesentlichen Einfluss auf die Dichtfunktion
die gleiche Auswirkung. Chemische Weich-
hat die Oberflächenbeschaffenheit der Bau-
macher lassen das Dichtungsmaterial anquellen.
teile. Die verschiedenen Zylinderkopfdichtungs-
Dieser Vorgang führt nach kurzer Zeit zu einer
bauarten, wie Metall-Weichstoff, Metalllagen
Zerstörung der Dichtung.
sowie Metall-Elastomer, haben definierte Anforderungen an die Bauteiloberflächen.
Zusätzlich auf Zylinderkopfdichtungen aufgetragene Dichtmassen können ebenfalls einen
So müssen die Oberflächen von Zylinderblock
negativen Effekt bewirken, da sie die Dicht-
und Zylinderkopf sehr fein bearbeitet werden
funktion der in die Zylinderkopfdichtung einge-
und dürfen keine Welligkeiten aufweisen. Beson-
arbeiteten Dichtelemente stören können.
ders kritische Stellen sind die Übergänge von
Elring-Zylinderkopfdichtungen sind generell so
Bauteil zu Bauteil, z. B. wenn ein Steuergehäuse
konstruiert, dass keine zusätzlichen Dicht-
angeflanscht wird. Hier ist besondere Sorgfalt
materialien notwendig sind.
notwendig, damit an der Trennstelle keine Stufen
oder Verzüge vorhanden sind, die eine kraft12
schlüssige Dichtverbindung verhindern.
1. Ausfallursache „Ölleckage,
Dichtelement bei Montage des Zylinderkopfs zerstört (Lkw)”
Schadensbild:
2. Ausfallursache „Ölundichtheit,
Die elastomeren Dichtelemente sind von der Trä-
Dichtmasse an Dichtelement (Lkw)”
gerplatte weggedrückt und zerschnitten/gerissen.
Schadensbild:
Das elastomere Dichtelement
ist von der Trägerplatte weggedrückt. Schmutzpartikel
befinden sich in der Dichtnut.
Ursache:
Auf die metallische Trägerplatte wurde zusätzlich Dichtmasse aufgetragen.
Durch Ausvulkanisation wurde das elastomere
Dichtelement zusätzlich unter Druck gesetzt und
Ursache:
weggedrückt. Ölaustritt war die Folge. Ablage-
Der Zylinderkopf wurde bei der Montage durch
rungen von Schmutzpartikeln aus dem Öl haben
falsche Positionierung mehrmals aufgesetzt.
den Schaden beschleunigt.
Dadurch wurde das Dichtelement örtlich zu stark
verpresst bzw. durch die Kanten des Zylinder-
Weitere mögliche Ursachen:
kopfs zerschnitten.
• Bei der Montage/beim Aufsetzen des Zylinderkopfs wurde das Dichtelement beschädigt
Weitere mögliche Ursachen:
• Dichtelement wurde durch Gasübertritt weggedrückt
• Dichtelement wurde durch zu geringen Buchsenüberstand zu stark verpresst
Maßnahme:
• Keine Verwendung von Dichtmasse
• Sorgfältige Prüfung der Oberflächengüte der
Bauteile
• Auf regelmäßigen Ölwechsel achten
Maßnahme:
• Sorgfältige Vorbereitung und Durchführung der
Montagearbeiten. Die Dichtung muss nach
wiederholtem Aufsetzen des Zylinderkopfs auf
Schädigung geprüft werden
13
Schadensbild und Ursachen „unregelmäßiger Verbrennungsablauf”
„Klopfen” schadet der Dichtung
Schäden an Zylinderkopfdichtungen, die durch
einen unregelmäßigen Verbrennungsablauf
1. Ausfallursache „unkontrollierter
sehr oft vor.
Verbrennungsablauf an MehrlagenMetall-Dichtung“
Sehr häufig handelt es sich dabei um Klopfschä-
Schadensbild:
den bei Benzinmotoren. Bei diesem Vorgang
Beginnende Schwarzfärbung im Stegbereich der
kommt es zu unkontrollierten Verbrennungsab-
Funktionslage zeigt den Beginn der Zerstörung,
läufen. Problematisch daran ist die verursachte
die im zweiten Bild (rechts) vollendet ist.
hervorgerufen werden, kommen in der Praxis
thermische und mechanische Überbeanspruchung der Bauteile. Die Zylinderkopfdichtung ist
eines der gefährdetsten Motorenteile und kann
diesen extremen Belastungen nur kurze Zeit
Widerstand bieten. Durch den unkontrollierten
Verbrennungsvorgang werden Stoßwellen
erzeugt, die einhergehen mit extrem schnellem
Druckanstieg (über 100 bar) und zusätzlich
hohen Temperaturen (weit über + 3700° C). Zylinderkopfdichtungen mit Klopfschäden erkennt
Ursache:
man häufig an verquetschten Brennraumeinfas-
Ein unkontrollierter Verbrennungsablauf ver-
sungen.
ursachte hochfrequente Schwingungen. Dadurch
ausgelöste Druckwellen zerstörten den Steg-
Auslösende Ursachen können sein:
bereich.
• Verwendung von nicht klopffestem Kraftstoff
mit zu niedriger Oktanzahl
• Zündkerzen mit dem falschen Wärmewert
• Verdichtungsverhältnis zu hoch
• Mindere Kraftstoffqualität
(zu niedere Oktanzahl)
• Benzin dem Diesel beigemischt
• Zu hohes Verdichtungsverhältnis
Bei Dieselmotoren:
Maßnahme:
• Förderbeginn für Einspritzung falsch eingestellt
• Unbedingt die vorgeschriebenen Motorenteile
• Nachtropfende Düsen
• Einbaudicke der Zylinderkopfdichtung nicht
korrekt, Kolbenüberstände bei der Auswahl der
14
Weitere mögliche Ursachen:
Zylinderkopfdichtung nicht beachtet
• Schlechte Kraftstoff-Qualität
(Zündkerzen) des Herstellers verwenden
2. Ausfall der Zylinderkopfdichtung durch Klopfschaden
Schadensbild:
An der metallischen Brennraumeinfassung sind
deutliche Eindellungen und Verformungen zu
sehen. Verschmelzung der Einfassung und des
Weichstoffs. Die Brennraumeinfassung ist
Schadensbild:
an diesen Stellen meist metallisch blank und der
Die Brennraumeinfassung zeigt deutliche Eindel-
Weichstoff weist Brandspuren auf.
lungen. Beginn der Zerstörung an der Einfassung bis zur vollkommenen
Zerstörung der Brennraumeinfassung und des
Dichtungswerkstoffs.
Ursache:
Ursache:
Durch Verwendung von nicht ausreichend klopf-
Motoreinstellung (Frühzündung) nicht nach Her-
festem Kraftstoff kommt es zu einem unkon-
stellervorgabe durchgeführt, dadurch unkon-
trollierten Verbrennungsablauf. Dadurch entsteht
trollierter Verbrennungsablauf. Hochfrequente
eine thermische und mechanische Überbean-
Schwingungen und dadurch ausgelöste
spruchung des Motors. Die unkontrollierte Ver-
Druckwellen zerstörten das metallische Dicht-
brennung erzeugt Stoßwellen mit extremen
element des Brennraums und in der Folge
Drücken und hohen Temperaturen, wodurch
auch den Weichstoff.
Motorenteile überbeansprucht werden. Die häufigsten Schäden treten an Kolben und an der
Weitere mögliche Ursachen:
Zylinderkopfdichtung auf.
• Mindere Kraftstoffqualität (zu niedere Oktanzahl)
Weitere mögliche Ursachen:
• Zu hohes Verdichtungsverhältnis
• Nicht korrekte Zündeinstellung
• Zündkerzen mit falschem Wärmewert
• Zu hohes Verdichtungsverhältnis
• Zündkerzen mit falschem Wärmewert oder
Maßnahme:
defekte Zündkerzen
• Motoreinstellung sofort nach der Montage
überprüfen
Maßnahme:
• Verwendung von klopffestem Kraftstoff
15
Schadensbild und Ursachen „mechanische Einwirkungen”
Schäden durch sich lösende Teile
Durch die mechanische Einwirkung von sich lö-
2. Ausfall einer Nkw-Zylinderkopf-
senden Teilen können massive Schäden
dichtung durch Montagefehler
am Motor auftreten. Aus diesem Grund zeigt die
Zylinderkopfdichtung dann natürlich auch
Schadensbild:
starke Beschädigungen.
Die metallische Brennraumeinfassung der Zylinderkopfdichtung wurde innen durch den
1. Ausfall der Zylinderkopfdichtung
Buchsenbund vollkommen zusammengepresst.
durch lose Vorkammer
Der Buchsenbund der Laufbuchse wurde
durch die extremen Kräfte beim Start total abge-
Schadensbild:
sprengt (siehe Bild rechts) – ein schwerwie-
Die Mehrlagen-Metall-Zylinderkopfdichtung
gender Motorschaden war die Folge.
ist im Wirbellappenbereich durch mechanische
Einwirkung sehr stark beschädigt.
Ursache:
Bei der Montage der Zylinderkopfdichtung wurde
der Brennraumdurchmesser der eingebauten
Zylinderkopfdichtung nicht überprüft. Es wurde
Ursache:
eine Dichtung verwendet, deren Design in
Die Wirbelkammer für den ersten Zylinder hat
den Durchgangsbohrungen ähnlich aussah wie
sich während des Fahrbetriebs gelöst und ist in
bei der ausgebauten Zylinderkopfdichtung,
den Verbrennungsraum gefallen. Die Folge:
die jedoch einen kleineren Brennraumdurchmes-
sehr großer Schaden am Zylinderkopf sowie im
ser hatte.
Ventiltrieb und an den Kolben.
Weitere mögliche Ursachen:
Weitere mögliche Ursachen:
• Überstand an Wirbelkammern entsprach nicht
der Herstellervorschrift
• Es wurde nicht die original Elring, sondern
eine nachgebaute, minderwertige Zylinderkopfdichtung verwendet
Maßnahme:
Maßnahme:
• Bevor die Montage des Zylinderkopfs erfolgt,
• Die Zylinderkopfdichtung vor der Montage
unbedingt Wirbelkammern auf festen Sitz und
auf den Buchsenbund auflegen und prüfen, ob
Überstand überprüfen
dies ohne Kraftanwendung möglich ist
16
Fachgerechte Montage der Zylinderkopfdichtung in sieben Schritten
Bitte befolgen Sie die allgemeinen
Montagevorschriften der Motorenhersteller
• Auf etwaige Rückstände wie Metallspäne
1. Dichtflächen der Bauteile (Zylinderkopf/
achten, die aus dem Zylinderkopf auf die Dichtung
-block) sorgfältig reinigen, entfetten, Beschich-
gelangen können
tungs- und Dichtungsreste entfernen
2. Gewindebohrungen für die Zylinderkopfschrauben sind von Verschmutzungen und Öl zu
6. Zylinderkopfschrauben
6.1
• Empfehlung der Fahrzeughersteller:
säubern. Gewinde auf Beschädigungen und
Zylinderkopfschrauben und Unterlegscheiben
Leichtgängigkeit überprüfen
grundsätzlich erneuern
• Gewinde und Schraubenauflagefläche leicht
3. Bauteiloberflächen überprüfen:
einölen
• Materialaufwürfe mit einem Ölstein abziehen
• Ebenheit der Bauteile über dem gesamten
Öl
Öl
Bauteil mittels Haarlineal ermitteln:
längs = 0,05 mm; quer = 0,03 mm
• Eingrabungen müssen beseitigt werden
6.2
(Planschleifen im Fachbetrieb)
• Wenn eine Unterlegscheibe mit verbaut wird,
Kenn-
Metall-
Mehrlagen-
Metall-
wert
Weichstoff
Metall
Elastomer
Rz
15 - 20 µm
11 µm
11 - 20 µm
Rmax
20 - 25 µm
15 µm
15 - 20 µm
Wt
zwischen dieser und dem Schraubenkopf ölen
• Achtung: auf keinen Fall die Auflagefläche der
Unterlegscheibe auf dem Zylinderkopf einölen
8-10 µm
4. Zylinderkopfdichtung auf Motorblock zent-
Öl
Öl
rieren (ohne zusätzliche Dichtmasse).
Sorgfältig darauf achten, dass die Beschichtung
nicht beschädigt wird
5. Zylinderkopf aufsetzen
• Beschädigung der Dichtfläche durch Kratzer
vermeiden
7. Schraubenanzug
• Anziehreihenfolge gemäß Herstellervorgabe
(von der Mitte kreuz- oder spiralförmig nach
außen)
• Anziehmoment/Anziehwinkel: stufenweise gemäß
Anziehvorschrift
• Nachzugsvorschrift einhalten, falls vorhanden
17
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