Widerstandsfähige Dichtungslösungen für höhere Zylinderdrücke und Abgastemperaturen

CO2-Emissionen in Nutzfahrzeugen reduzieren

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Zylinderdrücke von bis zu 250 bar und Abgastemperaturen von bis zu 1000 °C – auch unter diesen extremen Konditionen erlauben Dichtungslösungen von Federal-Mogul Powertrain Division einen zuverlässigen Motorbetrieb. Die hochkomplexen Dichtungskomponenten unterstützen damit die Entwicklung umweltfreundlicherer und effizienterer Nutzfahrzeugmotoren.

Der Autor: Andreas Paulisch, Senior Manager Engineering and Program Management Europe, Federal-Mogul, Burscheid

In Zylinderkopfdichtungen aus Hybrid-Stahl-Elastomer kommt die bewährte Mehrlagenstahl-Technologie (MLS-Technologie) des Herstellers gemeinsam mit Elastomer-Fluid-Dichtungen zum Einsatz. Verbrennungsgase und Motorflüssigkeiten lassen sich so zuverlässig abdichten. Mit Hochtemperaturlegierungen (High Temperature Alloys, HTA) und Hochtemperaturbeschichtungen (High Temperature Coatings, HTC) sorgen die Komponenten auch dort für dichte Übergänge im Abgassystem, wo herkömmliche Edelstahl- und Graphitwerkstoffe versagen.
„Die Stahl-Elastomer-Dichtungstechnologie basiert auf dem Erfolg der MLS-Dichtungsringe, die eine optimale Dichtungsbelastung um den Brennraum herstellen. Durch zusätzliche Elastomerdichtungen in den Fluidkanälen, die bereits unter einer wesentlich niedrigeren Belastung abdichten, können wir uns auf die Stellen konzentrieren, an denen die Dichtkräfte am nützlichsten sind. Dadurch werden leichtere, robustere Motordesigns mit Spitzenzylinderdrücken von bis zu 250 bar möglich“, erklärt Mike Gerulski, Director Global Research and Development Sealing des Unternehmens. „Federal-Mogul verfügt über umfassende Werkstoffexpertise, mit der wir Elastomermaterialien entwickeln können, die flüssigkeitskompatibel sind und Temperaturwechseln standhalten.“
Analysis-Led-Design verbessert Dichtungstechnologien
Die Stahl-Elastomer-Dichtungstechnologie nutzt den Federal-Mogul-eigenen Analysis-Led-Design-Prozess (ALD-Prozess), der Zylinderkopf, Zylinderblock und Dichtungsringstruktur ganzheitlich als System betrachtet. Außerdem beschleunigt der ALD-Prozess die Auswahl einer passenden Dichtungstechnologie und deren Prüfung. Mithilfe des Verfahrens kann der Hersteller zuverlässig das zu erwartende Dichtungsverhalten und die Lebensdauer der Zylinderkopfdichtungen bestimmen, noch bevor der Motorprototyp verfügbar ist. „Mit dem ALD-Prozess lassen sich kostenintensive Konstruktionsänderungen im späteren Verlauf der Motorentwicklung vermeiden“, ergänzt Gerulski.
Federal-Mogul nutzt das ALD-Verfahren auch für stark beanspruchte Dichtungen im Abgassystem, wo schwankende hohe Temperaturen und Gewichtsreduzierung bedingt durch Downsizing, Turboaufladung und Abgasrückführung (AGR) zu Flanschverzug führen können, bei dem herkömmliche statische Dichtungsringe nicht mehr wirken.
Hochtemperaturdichtungen und -beschichtungen erweitern Temperaturbereich
Federal-Moguls HTA-Materialien bieten durchgehende Dichtungsleistung bei Temperaturen von bis zu 1000 °C und sind damit wesentlich leistungsstärker als Edelstahldichtungen, die den derzeitigen Industriestandard darstellen. Die Temperatureigenschaften der HTA-Dichtungsringe sind an die Anforderungen anspruchsvoller Anwendungen angepasst, wie sie in Turboladern, Abgasvorrohren, Abgaskrümmern oder AGR-Systemen zu finden sind.
Ebenso wichtig ist die effektive Mikroabdichtungsfähigkeit der einzelnen Komponenten, die durch die HTC-Beschichtungen sichergestellt wird. Die umweltfreundliche, wasserbasierte HTC-Beschichtung erweist sich auch bei hohen Temperaturen als robuste Lösung. „HTC weist eine Temperaturbeständigkeit bei bis zu eintausend Grad Celsius auf. Herkömmliche Beschichtungen verwandeln sich bei solchen Temperaturen zu Asche“, sagt Gerulski.
„Unsere modernen Analysetechniken erlauben uns ein besseres Verständnis komplexer technischer Zusammenhänge und zentraler Systemwechselwirkungen“, ergänzt der Experte. „Mit unseren Analysefähigkeiten treiben wir die laufende Entwicklung von Schlüsseltechnologien voran, um unsere Kunden aus dem Nutzfahrzeugbereich bei der Umsetzung der zunehmend hohen Emissions- und Kraftstoffverbrauchsziele zu unterstützen – heute wie auch in Zukunft.“
IAA Nutzfahrzeuge, Halle 13, Stand C28
Federal-Mogul Burscheid GmbH Tel.: 02174 69-1849
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