Doppelkanal-Serienzylinderkopf

(Quelle VAG Handbuch Käfer)

 

Serienzylinderköpfe für Typ 1 - Motoren

Bei den Serienzylinderköpfen der Motoren bis 1600 cm³ Hubraum unterscheidet man zwischen Einkanalzylinderköpfen und Zweikanalzylinderköpfen.
Die Einkanalzylinderköpfe haben sich im Laufe ihrer Entwicklung seit dem Urmuster von F. Porsche von 1936 mehrmals verändert. Dabei wurden vorrangig die Steifigkeit und die Kühloberfläche verbessert, z.B. im Jahre 1950. Die Zweikanalzylinderköpfe weisen zwei nebeneinanderliegende kreisrunde Einlaßkanäle für die Montage des zweiflutigen Saugrohres auf. Diese Köpfe sind bei den Motoren mit 1300 und 1600 cm³ serienmäßig ab August 1970 verbaut worden und haben einen geringeren Strömungswiderstand als die Einkanalzylinderköpfe der 1100er, 1200er, 1300er und 1500er Motoren vor Baujahr 08/70. Durch die bessere Zylinderfüllung steigt das Drehmoment dieser Motoren bei niedrigen Drehzahlen. Zweikanalzylinderköpfe sind die beste Voraussetzung für eine Leistungssteigerung. Die Durchmesser der Ventile der Serienmotoren finden sich im Kapitel Ventile und Kipphebel.
 
 

Tuningzylinderköpfe für Typ 1 - Motoren

Für getunte Motoren, bei denen mehr als 75 PS Leistung angestrebt wird, sind Einkanalzylinderköpfe nicht geeignet. Zweikanalzylinderköpfe unterscheiden sich durch die Größe des Ansaugtraktes, die Ventildurchmesser, die Größe der Aufnahme der Zylinder, die Anzahl der Kühlrippen und u.U. durch die Aluminiumgußwerkstoffwahl. Natürlich steigen auch die Kosten mit zunehmender Tuningstufe.
 
Bezeichnung Einlaßventil mm  Auslaßventil mm  Bohrung mm Kosten
040  E 35,5  A 32  bis 87 100% (Kostenindex)
040  E 35,5  A 32  bis 94 107%
070  E 39  A 32  bis 94 115%
041  E39  A 32  bis 87 124%
041  E 39  A 32  bis 94 135%
044  E 40  A 35,5  bis 87 138%
044  E 40  A 35,5  bis 94 152%
Tuning #1  E 40  A 35,5  bis 94 330%
Tuning #2  E 42  A 37,5  bis 94  340%
Tuning #3  E 44  A 37,5  bis 94 400% (Rennen)

 
Die Spezialzylinderköpfe haben oft Aufnahmen für Doppelventilfedern, z.B. Chevrolet- Federn und längere 3/4 Zoll Kerzengewinde mit 19 mm Gewindedurchmesser (070, 044, Tuning #1, #2 und #3). Sie sind verstärkt, um Brüche an den Stegen zwischen den Ventilen zu vermeiden. Die Ventilführungen haben einen Bund und die Ventile sind bei den Hochleistungsköpfen aus Edelstahl. I. A. werden speziell legierte, gehärtete Ventilsitze und gekürzte Ventilführungen (= weniger Strömungswiderstand) verwendet. Die Ventilsitze sind i.d.R. dreistufig ausgedreht (three angle valve job). Die Ventilteller werden aus Stahl, CroMo-Stahl oder einer harten Al-Legierung (weniger zu empfehlen) hergestellt. Übersicht über die Unterscheidungsmerkmale von Tuningzylinderköpfen:

Die 041-Köpfe sollten aufgrund des Temperaturhaushaltes mit einem 35,5 mm Auslaßventil und bei Bedarf mit einem 40 mm Einlaßventil versehen werden (mechanische Bearbeitung notwendig). Da das Auslaßventil mit 32 mm Durchmesser relativ klein ist, kann es zu einem Hitzestau im Zylinderkopf kommen.

 Die Ventilsitze der 044-Köpfe neigen auf der Einlaßseite zum lockern. Vor der Montage prüfen oder erneuern.

Der Durchmesser der Zylinderbohrung und das Verdichtungsverhältnis, bestimmt durch Abdrehen des Zylinderkopfes, werden je nach Grundmotorkonzept individuell festgelegt. Ebenso werden Spezialzylinderköpfe in der Regel durch polieren und gezieltes Bearbeiten der Einlaß- und Auslaßkanäle, des Ventilsitzes sowie der Brennräume dem jeweiligen Einsatzzweck angepaßt.

Da die in den Brennraum einströmende Luftmasse im Ansaugtrakt eine schwingungsfähige Luftsäule darstellt muß das gesamte Ansaugsystem (Vergaser, Ansaugrohr, Zylinderkopf, Ventilquerschnitt, Brennraum) aufeinander abgestimmt sein. Ein übergroßer Einlaßkanal kann zusammen mit einem schlanken Vergaserquerschnitt auch leistungshemmend wirken. Übergänge vom Ansaugrohr, auf dem ein Doppelvergaser montiert ist zum Einlaßkanal im Zylinderkopf wirken immer als Strömungswiderstand, wenn der Kanal im Kopf enger ist als das Saugrohr.
 
 

Durchflußzahlen

Die Durchflußzahlen in m³/h sind ein Maß für den Strömungswiderstand, den der Einlaß- oder Auslaßkanal den Gasen entgegenstellt. Der 044-Zylinderkopfkopf weist einen über 20% höheren Durchfluß auf als der 040-Zylinderkopf. Eine geringe Bearbeitung der Kanäle und das Polieren bringt eine weitere Verbesserung, insbesondere bei großen Ventilhüben.
 
 

Halbkugel-Brennraum

Mit dem Ziel, das korrekte Verdichtungsverhältnis eines neu aufgebauten Motors einzustellen, muß das Volumen der entstehenden Kammer in einem Zylinder, wenn der Kolben sich im oberen Totpunkt befindet, angepaßt werden. Dies erfolgt entweder durch kürzen der Anlagefläche Kolben/Zylinderkopf (engl. "deck height") oder durch Ausarbeiten des Brennraumes im Zylinderkopf. Dies kann traditionell mit einem Handschleifer geschehen, was sehr mühsam ist. Das Ergebnis bleibt oft dem Zufall überlassen.
Gene Berg hat für diesen Zweck einen halbkugelförmigen Fräser verwendet, der die Quetschflächen des Brennraumes in Form einer Halbkugel mit konstantem Radius bis in die Nähe der Ventilsitze ausfräsen kann. Man nennt diesen Vorgang im englischen daher auch "semi hemi cut" (= Halbkugel-Fräsen).

Diese Brennraumform hat bei optimaler Ausführung den Vorteil, daß sich keine Nester von unverbranntem Kraftstoff/Luftgemisch bilden können, die die HC-Emissionen steigern und den Wirkungsgrad mindern. Der Kolben schiebt während des Kompressionsvorgangs das Gemisch nach oben zur Mitte des Brennraumes in die Nähe der Zündkerze.

Mit diesem Verfahren kann z.B. das Verdichtungsverhältnis von Serienzylinderköpfen verringert werden oder sehr große Kompressionsvolumina (z. B. 57 bis 64 cm³) bei großvolumigen Motoren hergestellt werden. Ein unbearbeiteter 044-Kopf weist ein Kompressionsvolumen von 55 cm³ auf.
 

(Markus REINHARDT)