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Zylinderkopf

Entwicklung

Alle produzieren Zylinderköpfe sind in einem Stück aus Grauguss gefertigt. Lediglich die Ventilführungen sind separat hergestellt und eingepresst. Die Ventilsitze werden direkt in den Guss gefräßt und führen früher oder später zu dessen Verschleiß da es nicht vorteilhaft ist Ventilsitzringe einzusetzen.

1301 - 1550

Die ersten Zylinderköpfe wurden mit einem auf der Unterseite scharfkantigen Ansaugtrakt gegossen. Die Ansaugöffnung war rechteckig und die Unterseite des Kopfes zur Nutzung einer gefüllten Kupfer-Asbest-Dichtung plan geschliffen.

Zylinderkopf 1551 - 8500

1551 - 8500

Die Ansaugöffnung ist von nun ab oval geformt.

8501 - 13572

Zylinderkopf 8501 - 13572

Die in diesem Produktionszeitraum wurde die Unterseite des Ansaugtraktes ebenfalls abgerundet und somit der Rundung der Oberseite angepasst. Gleichzeitig wurden Rezesse um die Unterkanten der Brennräume gefräst (siehe Teknisk Cirkulære Nr. 52). Diese dienten zur Aufnahme von Gasdichtringen welche Anstelle der bisherig verwendeten Kupfer-Asbest-Dichtung Verwendung fanden. Der Vorteil dieser Ringe war die bessere Wärmeabfuhr vom Zylinderkopf in den Motorblock während die Kupfer-Asbest-Dichtung eher wie eine Sperre wirkte.

13573 -14015

Ab Nr. 13573 und einige vorher bis zum Produktionsende wurden die Rezesse abgefräst um die alten Kupfer-Asbest-Dichtungen wieder nutzen zu können. Gleichzeitig wurde ein Bund an den Ventilschaftaufnahmen der Einlassseite hergestellt und dort eine 2 mm Bohrung zur Befestigung der Aluminiumventilgehäuse eingebracht.

Bemerkung:
mit freundlicher Genehmigung entnommen und übersetzt aus: "NIMBUS - teknisk udvikling, 2. udgave" von Knud Jørgensen

Gasdichtringe, Zylinderkopfdichtung und Zylinderkopfbefestigung

Der Zylinderkopf der Nimbus muss Verbrennungstemperaturen von bis zu 2000 Grad ertragen. Durch die hierbei entstehende Erwärmung dieses Bauteiles muss auf die Verbindung zum Motorblock besonderer Wert gelegt werden.

Wiederverwendung

Während gut erhaltene und unbeschädigte Gasdichtringe wiederverwendet werden können sollte man ganzflächige Zylinderkopfdichtungen nicht ein zweites Mal verwenden da sich diese nicht erneut anpassen können.
Ebenso sollten gebrauchte Zylinderkopfschrauben nicht wiederverwendet werden da sich diese durch die Nutzung gelängt haben und dadurch geschwächt sind. Gleiches gilt für hier verwendete Stehbolzen die ggf. auch gegen Sechskantschrauben ausgetauscht werden können.

Auflegen der Zylinderkopfdichtung

Da es heute keine Kopfdichtungsringe (Gasdichtringe) (2A/9526) mehr für die von Nr. 8501 – 13572 (1949 – 1955) produzierten Zylinderköpfe zu kaufen gibt besteht für diese Köpfe die Möglichkeit auf die vor- und nach diesem Zeitraum gebräuchliche Kopfdichtung (2A/7009) zurückzugreifen. Bedingung für deren Nutzung ist jedoch das vorherige Abfräsen des Zylinderkopfes um die Höhe der Dichtungsnut. Dieses ist notwendig um die alten Kompressionswerte zu erhalten und der neuen Dichtung eine größere Auflagefläche, vor allem zwischen den Zylinderbohrungen, zu schaffen. Bei Nichtfräsen des Kopfes würde innerhalb kürzester Zeit die neue Dichtung durchbrennen. Ein stärkeres Abfräsen, zur Erhöhung der Kompression, über die Ringstärke hinaus ist nicht zu empfehlen da hierbei die Geometrie zwischen Ventilköpfen und Ventileinstellschrauben verändert würde. Bei stark eingeschliffen Ventilen wird z.B. der Abstand zwischen Einstellschraube und Ventil zu gering und die Ventileinstellschraube trifft nicht mehr mittig auf dem Ventil auf.

Zylinderkopf mit Gasdichtringen Zylinderkopf nach dem Abfräse
Zylinderkopf mit Gasdichtringen Zylinderkopf nach dem Abfräsen der Ringnuten

Da es sich bei den heutigen Kopfdichtungen um eine gefüllte Kupferdichtung handelt sind diese herstellungstechnisch um die Zylinderdurchbrüche auf einer Oberflächenseite umgebördelt. Im Gegensatz zu den Auspuffdichtringen aus ebenfalls gefülltem Kupferblech die mit der „offenen“ Seite entgegen der Druckrichtung, also die Umbördelung nach außen, montiert werden legt man die Kopfdichtung mit der geschlossenen Seite zum Motorblock. Der ursächliche Grund hierfür ist, dass der Durchmesser der Kolbenbuchsen nach dem Ausbohren für Übermaßkolben nicht mehr dem Durchmesser des Brennraumes entspricht und somit durch die geringere Auflagefläche der umgebördelte Kupferstreifen in die Kolbenlaufbahn gepresst werden könnte. Merke: Geschlossene Seite der gefüllten Kupferdichtungen (Auspuff und Kopf) Richtung Kolben.

Hinweis:

Wie auf den Bilder oben zweifelsfrei erkennbar ist gibt es keinerlei ölführenden Kanäle im Zylinderkopf. Somit ist auch die häufig zu hörende Meinung eines ölundichten Zylinderkopfes nicht haltbar. Sollte sich durchgängig von vor nach hinten in Höhe der Zylinderkopfdichtung Öl am Motorblpck befinden ist die Ursache mit größter Wahrscheinlichkeit eine Undichtigkeit die am oberen Lichtmaschinenflansch zu suchen ist. Befinden sich auf der Unterseite der den Flansch haltenden Muttern Öltropfen ist die Ursache, eine defekte Dichtung im Flansch, gefunden.

Zylinderkopfschrauben oder Stehbolzen mit Muttern

Während bis Nr. 8500 (1949) für die Verbindung von Block und Zylinderkopf Muttern (1A / 7026) und Stehbolzen (1A/7003) mit einer Gesamtlänge von 34,5 mm und Gewindesteigungen von M8 x 1,25 (10 mm) und 8 x 1,0 (12 mm) verwendet wurden benutzte man ab Nr. 8501 Sechskantschrauben (2A / 7190) mit M8 x 1,25 Teilgewinde. Diese Schrauben nach DIN 933/ISO 4017 sollten eine Länge von 30 mm nicht überschreiten da bei einer größeren Länge der nach unten aus dem Block ragende Gewindeteil korrodieren und später nicht mehr herausgedreht werden kann. Die Schraubenlänge ist aus der Lochlänge (13,5 mm) des Zylinderkopfes und der Gewindelochtiefe des Blockes (18,0 mm) begründet. Bei der Nutzung von Sechskantschrauben sind nur unbenutzte, nichtgalvanisierte Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 oder 10.9 zu verwenden die mit einem Drehmoment von 35 Nm / 25 fp (8.8) oder 40 Nm / 30 fp (10.9) anzuziehen sind. Die Muttern zu den Stehbolzen werden mit 30 Nm / 20 – 25 fp angezogen.

Kennzeichnung von Zylinderköpfen

Auf allen hergestellten Zylinderköpfen befindet sich eine Zahl oder Zahlen-Buchstabenkombination. Hierbei handelt es sich um eine Gusschargenkennzeichnung. Werksseitig wurden dreistellige Zahlen verwendet die jedoch heute nicht mehr einem Produktionsjahr zuzuordnen sind. Mit der Kennzeichnung „DNT-“ und einer ein- oder zweistelligen Zahl wurden die vom dänischen Nimbus-Touring nachgefertigten Zylinderköpfe gekennzeichnet. In den letzten nachgefertigten Chargen wurden kleine, sinnvolle Änderungen eingegossen wie z.B. verstärkte Auspuffsammlereingänge und massivere Stege für die Klemmstücke zur Sammlerbefestigung. Auch die dänischen Nimbus-Händler beziehen ihre Zylinderköpfe vom DNT.

Entfernen abgerissener Kopfschrauben

Häufig wurden zu lange Schrauben für die Befestigung des Zylinderkopfes verwendet. Reißt man diese bei der Demontage nun ab und ein Teil des Bolzens bleibt in der Gewindebohrung stecken kann man dieses Malheur mit Hilfe zweier Führungen schadensfrei beheben. Hierzu geht man wie folgt vor.

Bohrerführungen

Als erstes lässt oder fertigt man aus Rundmaterial zwei ca. 4 – 6 cm lange und 8,5 mm starke Führungshülsen in die man jeweils eine Bohrung von 4 bzw. 6 mm zentriert in Längsrichtung einbringt. Diese Löcher sind unsere Bohrerführung. Der nächste Arbeitsschritt ist das Reinigen der freien Gewinde am Block mittels M8 x 1,25 mm Gewindebohrer bei abgenommenem Zylinderkopf. Die Bohrungen im Zylinderkopf werden mit Hilfe eines 8,5 mm Spiralbohrers gereinigt. Nach oben überstehende Bolzenreste werden ohne den Block zu beschädigen bis auf Höhe der geplanten Blockfläche abgefeilt. Anschließend schraubt man den Zylinderkopf mit neuen Schrauben ohne Dichtung auf den Block. Oberhalb des zu bearbeitenden Gewindestumpfes wird die Führungsbuchse mit der 4 mm Bohrung in die Zylinderkopfbohrung eingepresst. Mit einer Bohrmaschine kann nun die erste Bohrung mit einem 4 mm Bohrer durch die Führung eingebracht werden. Nach dem Tausch der Führungsbuchse wird nun auf 6 mm aufgebohrt. Die Kernlochbohrung eines M8 ISO-Regelgewindes beträgt 6,8 mm sodass in unserem Fall noch Restmaterial von 0,4 mm Stärke z.B. mittels Gewindebohrer oder Linksausdreher entfernt werden muss. Von der Nutzung eines Bohrers mit einem größeren Durchmesser ist abzuraten um keinesfalls das vorhandenen Gewinde weiter zu schädigen welches dann wiederum mit einem Gewindeeinsatz repariert werden müsste. Mit einem M 8 x 1,25 Gewindebohrer wird das vom Stumpf befreite Gewinde nun gereinigt und der Zylinderkopf kann wieder mit einer neuen Kopfdichtung montiert werden.

Idee und Werkzeug: Gerd Krümmel

Montage und Gewindereparatur

Um einen gleichmäßige Anzugswert der Kopfschrauben zu erreichen müssen alle zehn Gewinde unbeschädigt sein. Ein Sauberschneiden der Gewinde mit einem Gewindeschneider vor der Montage ist sinnvoll. Anschließend wird mit einer neuen Schraube das Gewinde getestet. Kippelt die Schraube im Gewinde ist eine Gewinderaparatur notwendig. Hierbei können je nach Beschädigung sowohl handelsübliche Drahtgewindeeinsätze nach DIN 8140-1 bis 3 (z.B. Helicoil) als auch ENSAT-Gewindeeinsätze verwendet werden.

Anzugsreihenfolge

Nach dem händischen Andrehen der neuen Kopfschrauben werden die Schrauben immer von innen nach außen angezogen. Begonnen wird zwischen Zylinder zwei und drei, dann zwischen eins und zwei. Anschließend zwischen drei und vier und zum Schluss die vier äußeren Schrauben. Bei einer Befestigungsreihenfolge von außen nach innen könnte sich der Kopf stauchen und mittig nicht mehr korrekt aufliegen.

Anzugsreihenfolge
9 3 1 6 8
7 5 2 4 10

Schnorr-Scheiben

Anstelle der allgemein üblichen Federscheiben sollten für den Zylinderkopf, wie bei den dänischen Nimbus-Händlern mittlerweile üblich, Schnorr-Sperrzahnscheiben verwendet werden.

hauptseite/technik/baugruppen/motor/zylinderkopf.txt · Zuletzt geändert: 09.11.2020 21:49 von Wolfgang Hense

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