Thermodynamisches Ziel der Aufladung mit anschließender Ladeluftkühlung ist die Dichtesteigerung der Verbrennungsluft. Die im Verdichter mit Temperaturerhöhung verbundene Dichtesteigerung wird durch ihre Abkühlung im Ladeluftkühler weiter verstärkt. Mit einer abgesenkten Ladelufttemperatur reduziert sich die thermische Belastung des Motors. Aufgrund der niedrigeren Verbrennungstemperatur nehmen auch die Stickoxidemissionen ab. Bei Nutzfahrzeugen mit Turbodieselmotoren haben sich in Europa direkte Ladeluftkühler mit Kühlung durch die Umgebungsluft durchgesetzt. Sie werden im Fahrzeug normalerweise vor dem Kühlmittelkühler angeordnet und kühlen die Ladeluft auf ca. 15 bis 25 Grad C über Umgebungstemperatur ab. Ein Ladeluftkühler setzt sich im wesentlichen aus drei Bauteilen zusammen: dem Wärmetauscher sowie zwei Kästen, welche die Verteilung bzw. die Sammlung der zu kühlenden Ladeluft übernehmen. Der luftverteilende Kasten wird aufgrund seiner Funktion als Lufteintrittskasten bezeichnet. Bislang war die Werkstoffwahl für diese Teile aufgrund der bei schweren Lkw erreichten hohen Temperaturen und Drücke eine Domäne des Aluminiumgusses. Für diese Kästen kommen zunehmend auch hochtemperaturfeste Kunststoffe wie Polyphenylsulfid (PPS, z.B. Fortron 1140L4 von Ticona) als Werkstoff in Frage, die das Leichtmetall in diesem Bereich problemlos ersetzen können. Dies konnte der Hersteller und Motorkühlungsspezialist Behr in zusammenarbeit mit den Celanese-Unternehmen Ticona nachweisen. Das beschriebene glasfaserverstärkte Polymer PPS GF 40 (Typ Fortron 1140L4) weist auch bei einer Prüftemperatur von 150 Grad C eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber Motoröl (Typ Titan Universal HD SAE) auf und bringt Vorteile gegenüber dem traditionellen Aluminiumguss. Erste konkrete Schritte, PPS als Werkstoff einzusetzen, wurden bei Behr 1997 unternommen. Da der Ladeluftkühler über die gesamte Lebensdauer eines Lkw im Einsatz ist, musste sichergestellt sein, dass das Hochtemperaturpolymer auch im Dauergebrauch wettbewerbsfähige Werte erreicht. Zu diesem Zweck wurde ein Wärmealterungstest über die Dauer von 42 Tagen bei 200 bzw. 240 Grad C durchgeführt, der die Eignung des PPS in den Bereichen Zugfestigkeit, Bruchdehnung und E-Modul dokumentierte. Mit 2,8 kg Gewicht gegenüber 4,8 kg bei einem Vergleichsteil aus Aluminium ist der aus dem Kunststoff PPS entwickelte Luftkasten deutlich leichter. Die wichtigsten Einsparungen sind im Bereich der Fertigungs- und Montagekosten zu finden.


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    Titel :

    Luftkasten aus Polyphenylensulfid für Ladeluftkühler in Nutzfahrzeugen


    Weitere Titelangaben:

    Air inlet box for truck intercoolers made of polyphenylene sulfide


    Beteiligte:
    Schümann, M. (Autor:in) / Schüle, M. (Autor:in) / Kämmler, G. (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2002


    Format / Umfang :

    4 Seiten, 5 Bilder



    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch





    Luftkasten aus Polyphenylensulfid fuer Ladeluftkuehler in Nutzfahrzeugen

    Schuemann,M. / Schuele,M. / Kaemmler,G. et al. | Kraftfahrwesen | 2002


    Polyphenylensulfid ( PPS )

    Behle,U. / Mermans,B. / Philips,DE et al. | Kraftfahrwesen | 1996


    Polyphenylensulfid ( PPS )

    Mermans,B. / Chevron Phillips Chemical,Kallo-Beveren,BE | Kraftfahrwesen | 2002


    Polyphenylensulfid ( PPS )

    Reitzel,G. / Reuschel,G. / Ticona,Kelsterbach,DE | Kraftfahrwesen | 2005