Der Zylinderkopf schließt die Zylinder, bzw. den Brennraum des Motors gegenüber dem Motorblock nach oben ab. Je nach Bauart des Motors sind Einlassventile, Auslassventile, Einspritzdüsen und -ventile und Nockenwellen verbaut. Zylinderkopfdichtungen zwischen Motorblock und Zylinderkopf dichten den Brennraum, sowie Ölkanäle und Wasserkanäle ab. Wasserkanäle kühlen den Motor, indem sie die Wärme ableiten. Durch Ölkanäle wird Öl zugeführt, das für die Schmierung im Zylinder sorgt.
Durch die Verbrennung von Kraftstoff im Zylinder unterliegt der Zylinderkopf starken thermischen und mechanischen Kräften. Leichtmetalllegierungen sind langlebig und können die Wärme effektiv ableiten. Einzelne Gussteile verstärken den Zylinderkopf zusätzlich.
Im Zylinderkopf findet der Gaswechsel statt. Dazu zählen die Frischgaszuführung und die Ableitung von Abgasen. Die komplexe Bauweise des Zylinderkopfs erfordert ein kompliziertes Herstellungsverfahren.
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