Kolbenfresser – wie entsteht er und was verrät das Schadensbild? - Motorensachverständiger, Motorengutachter, Motorschaden Sachverständiger, Motorschaden Gutachter

Ingenieurbüro für Verbrennungsmotoren GmbH

öffentlich bestellter und vereidigter Motorensachverständiger-Dipl. - Ing. (FH) Jörg Schulz

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Zylinderkopfschaden – Ursachen, Symptome und technische Untersuchung

Fachbeitrag von Dipl.-Ing. (FH) Jörg Schulz – Sachverständiger für Motorenschäden

Zylinderkopfschaden – Ursachen, Symptome und technische Untersuchung

Ein Zylinderkopfschaden gehört zu den häufigsten und zugleich technisch anspruchsvolleren Motorschäden. Dabei kann sowohl der Zylinderkopf selbst als auch die Zylinderkopfdichtung, die Ventile, Ventilsitze oder angrenzende Bauteile betroffen sein.

Für die Beurteilung eines solchen Schadens reicht es jedoch nicht aus, lediglich eine defekte Zylinderkopfdichtung festzustellen. Entscheidend ist vielmehr die Frage:

Warum ist der Schaden entstanden?

Aus sachverständiger Sicht muss deshalb zwischen dem Schadensbild, der Schadensursache und möglichen Folgeschäden unterschieden werden.

1. Welche Aufgaben hat der Zylinderkopf?

Der Zylinderkopf bildet zusammen mit dem Motorblock und dem Kolben den Brennraum des Motors. Gleichzeitig befinden sich im Zylinderkopf zahlreiche technisch hoch beanspruchte Bauteile und Kanäle.

Je nach Motorkonstruktion sind unter anderem folgende Komponenten im Zylinderkopf angeordnet:

Einlass- und Auslassventile
Ventilsitze und Ventilführungen
Nockenwellen
Schlepphebel bzw. Kipphebel
Hydrostößel
Einspritzventile bzw. Injektoren
Zündkerzen oder Glühkerzen
Kühlmittelkanäle
Ölkanäle
teilweise Komponenten der Steuerung und Abgasrückführung

Die Zylinderkopfdichtung hat dabei eine besonders wichtige Funktion. Sie muss den Brennraum sowie die Öl- und Kühlmittelkanäle gegeneinander abdichten.

Bereits geringfügige Undichtigkeiten können deshalb zu erheblichen Folgeschäden führen.

2. Typische Ursachen eines Zylinderkopfschadens

Ein Zylinderkopfschaden kann unterschiedliche Ursachen haben. Eine pauschale Zuordnung allein aufgrund eines bestimmten Schadensbildes ist deshalb häufig nicht möglich.

2.1 Überhitzung des Motors

Eine der häufigsten Ursachen ist eine thermische Überbeanspruchung.

Mögliche Auslöser sind beispielsweise:

Kühlmittelverlust
defekte Wasserpumpe
defekter Thermostat
zugesetzter Kühler
defekter Kühlerlüfter
Undichtigkeiten im Kühlsystem
defekte Zylinderkopfdichtung
Luft im Kühlsystem
Fehlfunktion des Kühlsystems
unzureichende Kühlmittelzirkulation

Durch die Überhitzung können sich Zylinderkopf und Motorblock unterschiedlich stark ausdehnen. Daraus können Verformungen und hohe thermische Spannungen entstehen.

Insbesondere bei Aluminium-Zylinderköpfen können dadurch Risse oder Verzüge entstehen.

Der ADAC weist ebenfalls darauf hin, dass ein überhitzter Motor nicht weiterbetrieben werden sollte, da ansonsten schwere Folgeschäden entstehen können.

2.2 Kühlmittelverlust

Ein schleichender Kühlmittelverlust wird häufig unterschätzt.

Sinkt der Kühlmittelstand, kann die Wärme aus dem Motor nicht mehr ausreichend abgeführt werden. Die Folge kann eine zunehmende thermische Belastung des Zylinderkopfes sein.

Problematisch ist dabei insbesondere, dass Kühlmittel nicht zwangsläufig sichtbar unter dem Fahrzeug austritt.

Mögliche Verluststellen sind beispielsweise:

Kühler
Wasserpumpe
Kühlmittelschläuche
Thermostatgehäuse
Ausgleichsbehälter
Wärmetauscher
AGR-Kühler
Zylinderkopfdichtung
Zylinderkopf
Motorblock

Eine Druckprüfung des Kühlsystems kann hierbei wichtige Hinweise liefern.

3. Zylinderkopfdichtung als Schadensursache

Die Zylinderkopfdichtung stellt die Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Motorblock her.

Wird diese Dichtung undicht, können unterschiedliche Leckagewege entstehen.

Möglich sind beispielsweise:

Verbrennungsraum → Kühlmittelkreislauf

Verbrennungsgase gelangen in das Kühlsystem. Dadurch kann sich im Kühlsystem ein unzulässig hoher Druck aufbauen.

Kühlmittelkreislauf → Verbrennungsraum

Kühlmittel gelangt in einen oder mehrere Zylinder.

Mögliche Folgen:

weißer Abgasnebel
unrunder Motorlauf
Fehlzündungen
Startprobleme
Korrosion im Brennraum
im Extremfall Flüssigkeitsschlag

Ölkreislauf → Kühlmittelkreislauf

Motoröl gelangt in das Kühlsystem.

Kühlmittelkreislauf → Ölkreislauf

Kühlmittel gelangt in das Motoröl.

Die Symptome hängen deshalb stark davon ab, welcher Dichtungsbereich beschädigt ist.

4. Typische Symptome eines Zylinderkopfschadens

Ein Zylinderkopfschaden kann sich durch sehr unterschiedliche Symptome bemerkbar machen.

Zu den häufigsten Hinweisen gehören:

Kühlmittelverlust
Überhitzung
weißer Abgasnebel
unrunder Motorlauf
Fehlzündungen
Leistungsverlust
Druckaufbau im Kühlsystem
Blasenbildung im Ausgleichsbehälter
Kühlmittel im Motoröl
Öl im Kühlmittel
verminderte Kompression
Kühlmittelgeruch im Abgas
Startprobleme
ungewöhnlich hoher Druck im Kühlsystem

Wichtig ist jedoch:

Keines dieser Symptome beweist für sich allein einen Zylinderkopfschaden.

Beispielsweise kann weißer Abgasnebel auch durch Kondensation bei kaltem Motor entstehen. Ebenso kann Kühlmittelverlust zahlreiche andere Ursachen haben.

Deshalb ist eine systematische technische Untersuchung erforderlich.

5. Weißer Rauch aus dem Auspuff – immer ein Zylinderkopfschaden?

Nein.

Insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen kann sich im Abgasstrang Kondenswasser bilden. Dieses verdampft nach dem Motorstart und kann als weißer Wasserdampf sichtbar werden.

Anders ist die Situation, wenn auch bei vollständig betriebswarmem Motor dauerhaft dichter weißer Abgasnebel auftritt.

Dann muss insbesondere geprüft werden, ob Kühlmittel in den Brennraum gelangt.

Weitere mögliche Hinweise sind:

Kühlmittelverlust
auffälliger Geruch
Fehlzündungen
Zündkerzenbild
unterschiedliche Kompressionswerte
Flüssigkeitsspuren im Brennraum
erhöhte Kohlenwasserstoff- bzw. Verbrennungsrückstände im Kühlsystem

6. Technische Untersuchung eines Zylinderkopfschadens

Bei einer sachverständigen Untersuchung sollte nicht nur das offensichtlich beschädigte Bauteil betrachtet werden.

Vielmehr ist eine systematische Befundaufnahme erforderlich.

Dabei können – abhängig vom konkreten Schadensfall – folgende Untersuchungen sinnvoll sein.

6.1 Sichtprüfung

Zunächst erfolgt eine äußerliche und innere Sichtprüfung.

Dabei werden unter anderem kontrolliert:

Zylinderkopf
Dichtflächen
Zylinderkopfdichtung
Ventiltrieb
Kühlmittelkanäle
Ölkanäle
Brennräume
Ventile
Ventilsitze
Zylinderlaufbahnen
Kolben

Bereits hierbei können beispielsweise Rissbildungen, Korrosionsspuren, Verbrennungsrückstände oder ungewöhnliche Ablagerungen festgestellt werden.

6.2 Endoskopische Untersuchung

Eine Endoskopie ermöglicht die Untersuchung der Brennräume, ohne den Motor zunächst vollständig zerlegen zu müssen.

Dabei können unter anderem festgestellt werden:

ungewöhnlich saubere Bereiche auf dem Kolben
Kühlmittelspuren
Korrosionsstellen
Beschädigungen des Kolbenbodens
Ventilschäden
ungewöhnliche Verbrennungsablagerungen
Beschädigungen der Zylinderlaufbahn

Ein auffällig „sauberer“ Kolben kann beispielsweise ein Hinweis darauf sein, dass Flüssigkeit in den Brennraum gelangt ist.

7. Kompressionsprüfung

Mit einer Kompressionsprüfung lässt sich feststellen, ob die einzelnen Zylinder vergleichbare Verdichtungsdrücke erreichen.

Dabei ist nicht nur der absolute Messwert entscheidend.

Von besonderer Bedeutung ist auch:

Wie stark unterscheiden sich die einzelnen Zylinder voneinander?

Ein deutlich abweichender Messwert kann beispielsweise auf Probleme an folgenden Bauteilen hinweisen:

Ventilen
Ventilsitzen
Zylinderkopfdichtung
Kolben
Kolbenringen
Zylinderlaufbahn

Für die sachverständige Bewertung sind grundsätzlich die Herstellervorgaben des konkreten Motors heranzuziehen. Eine allgemeine Kompressionsgrenze ist nicht auf jeden Motor übertragbar.

8. Druckverlustprüfung

Eine weiterführende Möglichkeit ist die Druckverlustprüfung.

Dabei wird der jeweilige Zylinder mit Druckluft beaufschlagt und untersucht, an welcher Stelle der Druck entweicht.

Je nach Feststellung können Hinweise auf folgende Schadensstellen entstehen:

Einlassventil
Auslassventil
Kolbenringe
Zylinderlaufbahn
Zylinderkopfdichtung
Übergang zum Kühlsystem

Die Druckverlustprüfung kann deshalb insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die Kompressionsmessung einen auffälligen Zylinder ergeben hat.

9. CO₂-Test des Kühlsystems

Ein häufig eingesetztes Diagnoseverfahren ist die Untersuchung des Kühlmittelausgleichsbehälters auf Verbrennungsgase.

Gelangen Verbrennungsgase aus dem Brennraum in das Kühlsystem, kann sich die Zusammensetzung der Gasphase im Ausgleichsbehälter verändern.

Ein CO₂-Test kann hierbei einen wichtigen Hinweis auf eine Verbindung zwischen Brennraum und Kühlsystem liefern.

Mögliche Ursachen können beispielsweise sein:

defekte Zylinderkopfdichtung
Riss im Zylinderkopf
Riss im Motorblock

Ein positives Testergebnis weist daher nicht automatisch ausschließlich auf eine defekte Zylinderkopfdichtung hin.

10. Druckprüfung des Kühlsystems

Mit einer Druckprüfung kann untersucht werden, ob das Kühlsystem den vorgeschriebenen Druck halten kann.

Fällt der Prüfdruck ab, muss die Ursache der Leckage ermittelt werden.

Dabei kommen unter anderem infrage:

äußere Undichtigkeiten
Wasserpumpe
Kühler
Schläuche
Thermostatgehäuse
Wärmetauscher
AGR-Kühler
Zylinderkopfdichtung
Zylinderkopf
Motorblock

Die Druckprüfung ist daher ein wichtiges Verfahren, um einen Kühlmittelverlust technisch einzugrenzen.

11. Prüfung des Zylinderkopfes nach der Demontage

Ist eine Demontage erforderlich, beginnt die eigentliche Schadensanalyse häufig erst richtig.

Der Zylinderkopf sollte nach der Demontage nicht lediglich gereinigt und anschließend wieder montiert werden.

Vielmehr sind unter anderem zu prüfen:

Dichtfläche

Ebenheit
Verzug
Beschädigungen
Korrosion
lokale Anrisse

Zylinderkopf

Rissprüfung
Druckprüfung
Sichtprüfung
Maßprüfung

Ventiltrieb

Ventile
Ventilsitze
Ventilführungen
Nockenwelle
Schlepphebel
Hydrostößel

Bei der Prüfung eines ausgebauten Zylinderkopfes können unter anderem Druckprüfungen eingesetzt werden, um Undichtigkeiten bzw. Risse zu erkennen.

12. Risse im Zylinderkopf

Risse können an unterschiedlichen Stellen auftreten.

Besonders kritisch sind Risse zwischen:

Ventilsitz und Kühlmittelkanal
Ventilsitz und Brennraum
Zündkerzenbohrung und Brennraum
Injektorbohrung und Brennraum
Kühlmittelkanälen und Ölkanälen

Nicht jeder Riss ist bereits bei einer einfachen Sichtprüfung erkennbar.

Insbesondere thermisch bedingte Risse können sehr klein sein und sich unter Betriebsbedingungen verändern.

Deshalb können weiterführende Prüfungen erforderlich sein.

13. Zylinderkopfverzug

Ein überhitzter Zylinderkopf kann sich verformen.

Dadurch kann die erforderliche Flächenpressung der Zylinderkopfdichtung nicht mehr gleichmäßig gewährleistet werden.

Die Folge kann eine erneute Undichtigkeit sein.

Deshalb muss nach einer Überhitzung insbesondere geprüft werden, ob die zulässige Ebenheit beziehungsweise der zulässige Verzug eingehalten wird.

Eine bloße Erneuerung der Zylinderkopfdichtung ohne Ursachenanalyse kann dazu führen, dass der Schaden nach kurzer Zeit erneut auftritt.

14. Öl- und Kühlmittelanalyse

Bei einem Verdacht auf Vermischung der Betriebsmittel kann zusätzlich eine Laboranalyse sinnvoll sein.

Untersucht werden können beispielsweise:

Motoröl

Wasseranteil
Kraftstoffanteil
Verschleißmetalle
Oxidation
Additivveränderungen

Kühlmittel

Ölanteile
Verunreinigungen
Korrosionsprodukte
Zusammensetzung

Eine Laboranalyse kann insbesondere bei gerichtlichen oder versicherungsrechtlichen Fragestellungen eine zusätzliche objektive Beweismöglichkeit darstellen.

15. Besonders wichtig: Ursache oder Folge?

Bei einem Zylinderkopfschaden ist die Unterscheidung zwischen Primärschaden und Folgeschaden von entscheidender Bedeutung.

Beispiel:

Kühlmittelverlust → Überhitzung → Zylinderkopfverzug → Zylinderkopfdichtung undicht

In diesem Fall wäre die beschädigte Zylinderkopfdichtung möglicherweise nicht die ursprüngliche Ursache des Problems.

Ein anderes Szenario:

Defekte Zylinderkopfdichtung → Kühlmittelverlust → Überhitzung → Zylinderkopfverzug

Hier wäre die Zylinderkopfdichtung möglicherweise der Ausgangspunkt.

Noch ein weiteres Szenario:

Wasserpumpenschaden → fehlende Kühlmittelzirkulation → Überhitzung → Zylinderkopfverzug → Zylinderkopfdichtungsschaden

Diese Beispiele zeigen:

Das sichtbar beschädigte Bauteil muss nicht zwangsläufig die Ursache des Motorschadens sein.

16. Sachverständige Ursachenanalyse

Bei einer gutachterlichen Untersuchung sollte deshalb eine nachvollziehbare Kausalkette erstellt werden.

Eine typische Vorgehensweise ist:

1. Schadensbild feststellen

Welche Bauteile sind tatsächlich beschädigt?

↓

2. Schadensmechanismus bestimmen

Wie ist die Beschädigung technisch entstanden?

↓

3. mögliche Ursachen ermitteln

Welche technischen Ereignisse können diesen Schadensmechanismus ausgelöst haben?

↓

4. Ursachen anhand von Befunden überprüfen

Welche Ursachen werden durch Messungen, Prüfungen und Befunde bestätigt oder ausgeschlossen?

↓

5. Primär- und Folgeschäden trennen

Welcher Schaden ist zuerst entstanden?

↓

6. zeitlichen Ablauf rekonstruieren

Wie hat sich der Schaden weiterentwickelt?

↓

7. Kausalität bewerten

Welche Ursache ist durch die erhobenen Befunde technisch nachweisbar bzw. mit welcher Sicherheit wahrscheinlich?

17. Typische Fehler bei der Schadensdiagnose

In der Praxis kommt es immer wieder vor, dass bei einem Zylinderkopfschaden vorschnell eine defekte Zylinderkopfdichtung als Ursache genannt wird.

Das ist technisch nicht immer ausreichend.

Problematisch können beispielsweise folgende Vorgehensweisen sein:

lediglich Fehlerspeicher auslesen
nur einen CO₂-Test durchführen
nur eine Kompressionsmessung durchführen
Zylinderkopfdichtung ohne Ursachenanalyse erneuern
Zylinderkopf nur äußerlich untersuchen
keine Prüfung auf Verzug durchführen
Kühlmittelverlust nicht lokalisieren
vorherige Überhitzung nicht berücksichtigen
Schadensbefund nicht dokumentieren

Ein einzelnes Prüfergebnis sollte deshalb grundsätzlich im Zusammenhang mit den übrigen Befunden bewertet werden.

18. Wann ist ein Sachverständiger sinnvoll?

Ein Sachverständiger kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn nicht nur die Reparatur, sondern die technische Ursache des Schadens geklärt werden soll.

Das gilt beispielsweise bei:

Streitigkeiten nach einem Fahrzeugkauf
Gebrauchtwagenkäufen
Garantie- und Gewährleistungsfällen
Versicherungsfällen
Motorschäden kurz nach einer Reparatur
Streitigkeiten über Wartungsfehler
vermuteten Montagefehlern
Schäden nach einer Überhitzung
Streitigkeiten zwischen Fahrzeughalter und Werkstatt
gerichtlichen Beweisfragen

Bei einem bereits zerlegten Motor ist eine sorgfältige Dokumentation besonders wichtig. Idealerweise erfolgt die Beweissicherung vor Beginn der Reparaturarbeiten.

19. Fazit

Ein Zylinderkopfschaden ist nicht automatisch gleichbedeutend mit einer defekten Zylinderkopfdichtung.

Hinter einem solchen Schadensbild können beispielsweise stehen:

Überhitzung
Kühlmittelverlust
mangelnde Kühlmittelzirkulation
Wasserpumpenschaden
Zylinderkopfdichtungsschaden
thermische Überbeanspruchung
Zylinderkopfverzug
Rissbildung
Ventilschäden
Montage- oder Reparaturfehler

Für eine belastbare technische Beurteilung ist deshalb eine systematische Untersuchung des gesamten Schadenszusammenhangs erforderlich.

Entscheidend ist nicht allein die Feststellung:

„Die Zylinderkopfdichtung ist defekt.“

Entscheidend ist vielmehr die Frage:

„Warum ist die Zylinderkopfdichtung ausgefallen und welcher technische Vorgang hat letztlich zum Motorschaden geführt?“

Gerade bei gerichtlichen, versicherungsrechtlichen oder haftungsrechtlichen Auseinandersetzungen ist diese Unterscheidung von erheblicher Bedeutung.