Zylinderkopfdichtung
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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 DEUTSCHLAND Fon 0800/357 46 43 | (Vanity-Nr. 0800/E L R I N G D) | Fax 071 23/886-45 INTERNATIONAL Fon ++49 (0)71 23/886-42 | Fax ++49 (0)71 23/886-45 [email protected] ElringKlinger AG | Geschäftsbereich Ersatzteile Max-Eyth-Straße 2 | D-72581 Dettingen/Erms Fon ++49 (0)71 23/724-601 | Fax ++49 (0)71 23/724-609 [email protected] | www.elring.de 0206 TECHNISCHE SERVICE HOTLINE Die hier gemachten Angaben – aus langjähriger Erfahrung und Erkenntnis – erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Etwaige Ersatzansprüche aufgrund dieser Informationen können nicht anerkannt werden. Einbau aller Ersatzteile nur durch geschultes Fachpersonal. Änderungen im Leistungsspektrum und technische Änderungen vorbehalten. Keine Gewähr bei Druckfehlern.