Die rasante Entwicklung moderner, hochaufgeladener Pkw-Dieselmotoren übertrifft alle Vorhersagen. Die entsprechenden Zünddrücke werden in Kürze 20 MPa erreichen. Die daraus resultierenden thermischen und mechanischen Belastungen der Bauteile werden in Zukunft weiter steigen. Der vorliegende Bericht beschreibt Entwicklungsschwerpunkte und -trends bei Kolbenringen für moderne Dieselmotoren. Der erste Kompressionsring ist das kritischste Bauteil. Aufgrund der Umgebungsbedingungen geraten heute zur Verfügung stehende Beschichtungen an ihre Grenzen. Riken favorisiert PVD (Physical Vapour Despositon) als äußerst verschleißfeste und brandspursichere Laufflächenbeschichtung für den Topring. Für Topringe werden überwiegend Chromnitritschichten (CrN) eingesetzt. PVD lässt sich hervorragend auf Stahl-Grundwerkstoffen aufbringen. Auch bei axial sehr niedrigen Ringen bieten Stahlringe ausreichend Sicherheit gegen Ringbrüche, insbesondere bei fortgeschrittenem Ring- und Nutflankenverschleiß, wo Gussringe an ihre Grenzen stoßen. Als zusätzliche Option für Pkw und Regel für Nfz-Anwendungen werden die Ringflanken zum Verschleißschutz nitriert. Mit der Zielsetzung einer deutlichen Reduzierung des Zylinderverschleißes ohne Verschlechterung der übrigen Eigenschaften wurde HVOF ((High Velocity Oxygen Fuel) weiterentwickelt. Wie schon in Nfz-Motoren wird eine Chrom-Beschichtung des zweiten Rings oder sogar unter Umständen ein nitrierter Stahlring notwendig sein, um bessere Verschleißraten zu erzielen. Der Ölabstreifring ist der für den Ölverbrauch entscheidend. Er wird zwar in seiner Wirkung von den beiden Kompressionsringen unterstützt, leistet aber den bei weitem wichtigsten Beitrag zur Senkung des Ölverbrauches. Höhere Verschleißbeständigkeit bieten hier PVD-Schichten, die entweder direkt auf den Stahl-Grundwerkstoff aufgebracht werden, oder, bei höchsten Ansprüchen, auf die schon nitrierten Stege.
Kolbenringe für moderne Dieselmotoren
Motortechnische Zeitschrift ; 66 , 11 ; 892-897
2005
6 Seiten, 12 Bilder, 4 Quellen
Article (Journal)
German
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