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TECHNIK – MOTOR
KOPFARBEITER
Die Zylinderkopfdichtung gehört zu den höchstbeanspruchten
Komponenten eines Motors. Dichtungskonzepte für NKW-Motoren
sind daher absolute Spitzenleistungen der Dichtungstechnologie.
Die Spezialisten von Victor Reinz zeigen aktuelle Konzepte.
Dieselmotoren moderner Nutzfahrzeuge haben
mit ihren Urvätern meist nur noch wenig
gemeinsam. Anfang der 90er Jahre präsentierten
europäische Motorenhersteller die ersten
Dieselmotoren mit Direkteinspritzung.
Damit wurde gleichzeitig ein Wandel in der
Dichttechnik eingeläutet: Die ersten Mehr-Lagen-Stahl-Dichtungen
kamen auf den Markt.
Die nun stetig steigenden Einspritz- und Zünddrücke
haben dann nochmals einen Wandel
bewirkt und so genannte Metall-Elastomer-
Dichtungen auf den Plan gerufen. Der zum
Dana-Konzern gehörende Neu-Ulmer Dichttechnikspezialist
Victor Reinz gehört mit zu
den Technologietreibern auf diesem Gebiet.
MULTIPLE HERAUSFORDERUNGEN
Das insgesamt höhere Kraftniveau und die
hohe Bauteildynamik moderner Nutzfahrzeugmotoren
erfordern den Dichttechnikspezialisten
von Victor Reinz zufolge wesentlich
robustere Designs bei den Zylinderkopfdichtungen
als bei Pkw-Anwendungen. Insbesondere
bei den Sechszylinder-Reihenmotoren
mit ihren einteiligen Zylinderköpfen nehmen
den Neu-Ulmern zufolge aufgrund der großen
Abmessungen auch die thermischen Schiebebewegungen
zu. Die Lösung für derartig multiplen
Herausforderungen seien primär Mehr-
Lagen-Stahl-Dichtungen (MLS-Dichtungen),
Metall-Elastomer- Dichtungen (ME-Dich-
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tungen) oder eine Kombination aus beiden
Bauarten. Je nach Anforderungsprofil (Druck,
Medium, Oberflächen, Bauteilsteifigkeit) und
Buchsenkonzept (Parent-Bore-, Top-Stop-
oder Mid-/ Bottom-Stop-Buchse) setzen die
Entwickler unterschiedliche Konstruktionselemente
ein. „Alle Elemente haben nur ein Ziel:
eine sichere Abdichtung der Brennräume und
des Hinterlands durch eine optimale Verteilung
der Schraubenkräfte zu erreichen“, erklären
die Entwickler. Mit „Hinterland“ bezeichnen
Dichtungsfachleute den Bereich hinter den
Brennräumen. Den Brennräumen wird dabei
wegen der hohen Verbrennungsdrücke der
Großteil der Kräfte zugeteilt. Dabei stehen für
jedes Brennraumkonzept passende Konstruktionselemente
sowie für Metall-Elastomer-Dichtungen
ausgewählte Gummiqualitäten zur Verfügung.
Für die Abdichtung der Medienströme
Öl, und Kühlmittel kommen sowohl Sicken in
Federstahllagen als auch Elastomere zum Einsatz.
Elastomerprofile erfordern den Fachleuten
zufolge im Vergleich zu metallischen Sicken
nur eine geringe Dichtpressung, so dass die
Höhe der erforderlichen Schraubenkraft im
Wesentlichen von der Brennraumabdichtung
bestimmt wird. Durch diese erhöhte Konzentration
der Schraubenkraft auf den Brennraum
können höhere Verbrennungsdrücke bei gleichen
beziehungsweise reduzierten Schraubenkräften
realisiert werden, erklären die Spezialisten
von Victor Reinz. Um eine optimale
Computergestützt: Dichtungskonzepte für moderne
NKW-Motoren verlangen Spitzenleistungen
von den Entwicklern. Die Zusammenarbeit von
Motoren- und Dichtungshersteller ist ein entscheidender
Faktor für das optimale Dichtungsdesign.
Das Truck-Team von Victor Reinz ist deshalb bereits
früh in den Entwicklungsprozess involviert.
(Fotos: Victor Reinz/Dana)
Mehr Lagen, mehr Sicherheit: Eine Lösung für die
Herausforderungen moderner Nutzfahrzeugmotoren
sind den Dichttechnikspezialisten von Victor
Reinz zufolge Mehr-Lagen-Stahl-Dichtungen
(MLS-Dichtungen). Sie sind sehr temperaturbeständig
und leiten Wärme gut ab. Zudem bieten sie
ein hohes Abdichtpotenzial. Das kleine Bild zeigt
den Aufbau einer typischen MLS-Dichtung.
Haftung und Langzeithaltbarkeit des Metall-
Elastomer-Verbundes zu erzielen, werden die
Elastomerprofile im so genannten Surface-
Moulding-Verfahren flächig aufgespritzt, beziehungsweise,
um höhere Profile mit mehr
Arbeitsweg zu erreichen, im Edge-Moulding-
Verfahren angespritzt.
BASICS DER MLS- UND ME-ZYLINDERKOPFDICHTUNG
Mehr-Lagen-Stahl-Zylinderkopfdichtungen
bestehen aus zwei bis fünf übereinanderliegenden
Feder und Kohlenstoffstahlblechen.
Eine sichere Gas- und Medienabdichtung erfordert
zudem eine optimale Kombination
aus Makro- und Mikroabdichtung. Bei der
Makroabdichtung sorgen unterschiedlich ausgeprägte
Sicken und Stopper über die federelastischen
Eigenschaften des Stahls für die jeweils
benötigte Linienpressung am Brennraum und
im Hinterland. Die Mikroabdichtung gleicht
bei MLS-Dichtungen mittels partieller oder
vollflächiger Elastomerbeschichtungen zudem
die Bauteilrauigkeiten aus.
Bei höchsten Anforderungen im Hinterland
setzen die Spezialisten von Victor Reinz auf die
ME-Dichttechnik. Bei dieser sind anvulkanisierte
beziehungsweise angespritzte Gummiprofile
für die Medienabdichtung im Makro-
und Mikrobereich verantwortlich.
MLS- und ME-Dichtungen sind den Experten
zufolge auch als kombinierte Varianten
einsetzbar. Die Verteilung der Flächenpressung
am Brennraum und in ausgewählten Bereichen