Ga naar hoofdinhoud

Baanbrekende koeltechnologie voor zuigers van dieselmotoren

Het koelmiddelkanaal wordt tijdens het productieproces gevuld met olie op hoge temperatuur en een inert gas alvorens permanent te worden verzegeld met een lasdop (foto's: Federal- Mogul)

Federal-Mogul Powertrain toont op de komende IAA 2016 in Hannover een wereldprimeur op het gebied van technologie voor zuigerkoeling. Het bedrijf ontwikkelde een permanent verzegeld koelmiddelkanaal in de kop van de Monosteel-zuiger, die gevuld wordt met speciaal ontwikkelde koelvloeistof. 

De Monosteel zuiger wordt ingezet voor dieselmotoren voor zware toepassingen. Denk hierbij aan vrachtwagens, bouwmachines en landbouwvoertuigen. De druk in de verbrandingskamers van moderne dieselmotoren is hoog. Zaten we in 1990 nog rond de 160 bar, tegenwoordig is 210 bar (voor aluminium zuigers) en meer dan 240 bar (voor stalen zuigers) heel gewoon. Er wordt zelf al gewerkt aan drukken van 250 bar. Maar niet alleen de druk, ook de diameter is van belang bij de keuze voor staal ten opzichte van aluminium. Aluminium wordt in Europa nog toegepast voor zuigers met een diameter van 90 tot 130 mm, staal vindt meer en meer zijn toepassing is diameter van 115 mm tot 145 mm.”

Compacter motorblok

Federal-Mogul levert de stalen zuigers onder de naam Monosteel. Door een friction welding worden twee delen van de zuiger aan elkaar gelast. Hierdoor is een Monosteel zuiger veel compacter dan een vergelijkbare aluminium zuiger. Omdat hij compacter is, is hij tevens lichter, vaak juist een voordeel van aluminium zuigers. De compactheid en minder massa zijn ook van groot voordeel voor de motorconstructie. De motorblokhoogte is lager, de totale massa van de motor is lichter, er is minder wrijving en tenslotte zijn de productiekosten ook lager.

De nieuwe koeltechnologie luistert naar de naam EnviroKool en maakt een veilige werking van zuigers mogelijk bij temperaturen die ruim 100°C boven de huidige limieten liggen. De technologie kan worden ingezet in combinatie met stalen legeringen met een sterke weerstand tegen oxidatie en kronen met beschermende coatings. “Toekomstige dieselmotoren met een efficiëntere verbranding en hoger nominaal vermogen moeten een hetere verbrandingskamer aankunnen. Motorfabrikanten hadden tot nu toe echter te maken met beperkingen ten aanzien van de temperatuur van de zuigerkroon”, aldus Gian Maria Olivetti, Chief Technology Officer bij Federal-Mogul Powertrain. “EnviroKool biedt ondersteuning voor hogere temperaturen zonder concessies te doen aan het vermogen of de levensduur van de zuiger.”

Ingesloten ‘engineered’ koelvloeistof 

EnviroKool kenmerkt zich door een zeer goede koelingsefficiëntie en een minimaal gewicht. De technologie is een nieuwe stap in de praktijk bewezen Monosteel-technologie van Federal-Mogul Powertrain. Hiervoor wordt er binnen een stalen zuiger een integraal koelmiddelkanaal gecreëerd op basis van een wrijvingsgelaste constructie. Dit koelmiddelkanaal wordt tijdens het productieproces gevuld met olie op hoge temperatuur en een inert gas alvorens permanent te worden verzegeld met een lasdop. De EnviroKool-technologie stelt Federal-Mogul Powertrain in staat om een antwoord te bieden op de temperatuurlimieten van conventionele open koelmiddelkanalen die afhankelijk zijn van motorsmeerolie als middel om te koelen.

“Een langdurige blootstelling aan hoge temperaturen van motorolie in het koelmiddelkanaal van de zuiger leidt tot aantasting en tot de opbouw van koolstof. Dit gaat ten koste van de koelefficiëntie en leidt tot oververhitting”, aldus Keri Westbrooke, directeur Engineering & Technology van Federal Mogul Powertrain. “De eigenschappen van het koelmiddelkanaal EnviroKool maken het mogelijk om hogere temperaturen in het toevoerkanaal op betrouwbare wijze te ondervangen. Aan de onderkant van het kanaal, waar de temperatuur lager is, wordt de warmte vervolgens verwijderd met een straal conventionele smeerolie.”

Ongehinderde warmteafvoer

cilinder koeling FMOmdat er geen koolstof in het koelmiddelkanaal wordt opgebouwd, blijft er gedurende de levensduur van de zuiger sprake van ongehinderde warmteafvoer. De nieuwe technologie is zo effectief dat de aanvoer van koelolie naar de spuitmonden kan worden gehalveerd. Dit resulteert in minder werk voor de oliepomp, minder verliezen en verbeterde motorefficiëntie. De warmte wordt niet alleen uit de zuiger weggeleid door de straal met koelende smeerolie, maar ook via de zuigerpen, zuigerrok en de pakking van de zuigerveer.

Federal-Mogul Powertrain heeft al meer dan 1.400 uur besteed aan het testen van motoren voor zware toepassingen die van EnviroKool Monosteel-zuigers zijn voorzien. Er staan bij diverse klanten ontwikkelingsprogramma’s gepland voor motoren die in de komende vijf jaar in productie zullen worden genomen. “EnviroKool is de laatste nieuwe ontwikkeling in een reeks van ondersteunende technologieën die klanten helpen bij het vervaardigen van motoren en voertuigen met minder CO2-uitstoot, zonder in te boeten op levensduur, robuustheid of prestaties”, aldus Westbrooke.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven