Moderne Hochleistungsmotoren mit steigenden Leistungsdichten bei gleichzeitig reduzierten Emissionen stellen immer höhere Anforderungen an die Einzelkomponenten. Gerade die größten Bauteile des Motors, Zylinderkopf und -kurbelgehäuse, müssen dabei nicht nur den hohen thermischen und mechanischen Lasten standhalten, sondern auch der Forderung nach Gewichtsminimierung nachkommen. Die geforderte optimale Gewichtseffizienz kann nur durch den Einsatz von Leichtbauwerkstoffen erreicht werden. Verbesserte Fertigungsprozesse, weiterentwickelte hochfeste Legierungen sowie neue Laufflächenkonzepte rücken Aluminium immer stärker in die Rolle des Standardwerkstoffs nicht nur für Zylinderköpfe, sondern auch für Zylinderkurbelgehäuse. Bereits in der Entwicklung von Zylinderköpfen und Motorblöcken wird den engen Kosten- und Zeitzielen durch den konsequenten Einsatz von rechnerischen Simulationen begegnet. Vom Herstellungsprozess der Einzelkomponenten bis hin zur Betriebsfestigkeit im motorischen Einsatz können Entwicklungsingenieure mittlerweile auf geeignete Simulationsprogramme zurückgreifen. Besondere Anforderungen werden an Zylinderlaufflächen, Lagerstühle und Brennraumbereiche gestellt. Hier ist eine besonders hohe Kreativität und Innovationsfähigkeit der Gusserzeuger gefordert. Weiterentwickelte Gießprozesse in Kombination mit materialtechnischen Fortschritten bieten heute Festigkeiten und Härten, die noch vor einigen Jahren nur mit hochwertigen Gusseisenlösungen denkbar waren. Im folgenden Vortrag werden aus Sicht des Gusslieferanten Lösungen für die steigenden Anforderungen an Zylinderkopf und Zylinderkurbelgehäuse moderner Hochleistungsmotoren erläutert. Neuartige Kühlkonzepte werden vorgestellt, die zu verbesserten Wirkungsgraden und Emissionswerten führen. Mithilfe moderner Fertigungskonzepte und des Werkstoffes Aluminium können auch für künftige Motorengenerationen die steigenden Anforderungen an das Zylinderkurbelgehäuse und den Zylinderkopf voll umfänglich realisiert werden. Je nach Motorenkonzept, der Umsetzung verschiedener Motorvarianten sowie der geplanten Volumen, bestimmt dabei schon die Wahl des Gießprozesses für diese Komponenten maßgeblich die weitere Entwicklung des gesamten Motors und dessen späteren Gesamterfolg. Nur durch die richtige Grundauswahl des Gießprozesses und der anschließenden konsequenten Ausnutzung seiner Vorteile lässt sich in der Gesamtentwicklung ein optimales und ausgewogenes Ergebnis bzgl. Wirtschaftlichkeit, Gewichtseinsparung und Funktionalität des Gesamtmotors erzielen. Deshalb ist wichtig, dass die Hersteller dieser Motorkomponenten als Entwicklungspartner des OEM agieren.
Neue Leichtbaukonzepte in Motorenkonstruktion und -bau: Antworten auf die veränderten Herausforderungen im modernen Fahrzeugbau
New light weight concepts in engine design and manufacturing: responses to the new challenges in modern vehicle construction
2010
19 Seiten, 16 Bilder, 20 Quellen
Conference paper
German
Leichtbaukonzepte fuer Kolben in modernen Ottomotoren
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