Ablakos palástú dízeldugattyú

A Federal-Mogul nagy haszongépjármű-dízelmotorokhoz 2003 óta készíti a számos technológiai innovációt tartalmazó acél, Monosteel® dugattyúit. A Monosteel® harmadik generációját Magnum Monosteel™ névvel nemrégen mutatták be, és várhatóan 2012-től kerül szériagyártásba. Ennél a megoldásnál, melyet először dízelfelhasználásra készítettek, a dugattyúpalástba széles ablakot vágtak, ennek megfelelően két „palást szalaggal” rendelkezik. Az osztott dugattyúpalást jelentősen csökkenti a súrlódási veszteséget.

2003-ban vezette be a Federal-Mogul a nehéz dízelmotorokhoz (heavy-duty commercial Diesel) tervezett Monosteel® dugattyúcsaládot, és a közelmúltban mutatta be a család legújabb generációját, a Magnum Monosteel™ típust. A dugattyút a Federal-Mogul michigani Plymouth-ban lévő Powertrain Energy fejlesztőközpontjában, jelentős európai és amerikai teherautó- és dízelmotor-gyártókkal közösen fejlesztette ki. A Magnum Monosteel™ dugattyú – mint azt Rainer Jueckstock, a Federal-Mogul Powertrain Energy elnökhelyettese kijelentette – jelentősen hozzájárul ahhoz, hogy az Euro VI és a Tier 4 előírásokat a gyártók teljesíteni tudják.

Magnum Monosteel™ dugattyú metszete, jól láthatóak a dörzshegesztés visszahajló anyagkitüremkedései

A Monosteel® dugattyúcsalád 2003-ban megjelent első tagja dugattyúcsap csapágypersellyel rendelkezett, a 2005-ben megjelent második generáció perselymentes, a dugattyúcsap MnP bevonatú. A 2012-ben piacra kerülő Monosteel Magnum™ szintén perselymentes, de itt a csapszemek siklófelülete kap MnP vagy RoC felületkezelést.

Nehéz dízelmotor-dugattyúk fejlődése

Eddig 3,5 milliónál több Monosteel® dugattyút gyártottak, és azt tervezik, hogy az új generációs típus termelése 2012 után meghaladja majd az 1 millió darabot.

A Monosteel® dugattyúk koronáját és csapszempalást (dugattyúszoknya) részét dörzshegesztéssel egyesítik. A dörzshegesztés a sajtolóhegesztés egy különleges fajtája, amelynél a két hegesztendő felületet egymáshoz képest megforgatják, és megfelelő nyomással összeszorítják. Az érintkező felületeken, a súrlódás következtében a fém felmelegszik, képlékeny állapotba kerül, majd a hő és a nyomás hatására létrejön a kötés. Dörzshegesztéssel bonyolult geometriájú alkatrészek egyszerű elemekből állíthatók össze.

A kétrészes hegesztett dugattyú a dugattyútetőhöz közelebb lévő hűtőkamra-kialakítást tesz lehetővé, így jelentős dugattyúhőmérséklet-csökkenés érhető el

A dörzshegesztés a Monosteel típusú dugattyúk gyártásához ideális, nézzük az előnyeit:

– egy alkatrészen belül eltérő vegyi összetételű és mechanikai tulajdonságú anyagok is alkalmazhatók,

– a hegesztett kötések minősége egyenletes, megbízható, nem függ a hegesztő kézügyességétől,

– a felhevített fémtérfogat tetszés szerint szabályozható a hegesztendő anyag tulajdonságaitól függően,

– túlhevülés nincs, a hőfok egy határértékhez tart (~1350 oC),

– az összehegesztett alkatrészek egytengelyűsége jól biztosítható.

15 l dízel teszt eredmény

Hagyományos kétrészes dugattyú

A dugattyúmetszeten, az egyesítés falszakaszainál felismerhetőek a dörzshegesztés visszahajló anyagkitüremkedései. A Monosteel® konstrukció előnyei – a nyitott gyűrűöves konstrukciókhoz képest – a nagy csúcsnyomású (220–250 bar) motoroknál a nagyobb gyűrűövmerevségből (mert van megtámasztás) és a dugattyúkamra szájhoz közel érő hűtőtérből fakadnak.

A legújabb generáció, a Monosteel Magnum™ egyben új konstrukció is. Az újdonságot a palástablakos kialakítás jelenti, mely most jelenik meg először nagyhaszongépjármű-, erőgép-dízelmotorokban. Gyakorlatilag a szoknya két palástszalagja érintkezik a hengerfallal. A palást futófelülete akár 40%-kal is csökkenhet, a dugattyú csap nélküli tömege pedig 7%-kal. Motorikus kísérletek kimutatták, hogy a dugattyúsúrlódás összehasonlítva a hagyományos acéldugattyúval ~17%-kal is csökkenhet. Az osztott dugattyúpalástnak köszönhetően hidrodinamikus kenés is javul.

Egy ún. nyitott gyűrűöves dugattyúhoz képest a Monosteel Magnum™ jellemzőit a Federal-Mogul táblázatba foglalta. A javulás „delta” értékei imponálóak.

Forrás:

http://www.federalmogul.com/en/OETechnology/PowertrainEnergy/MagnumMonosteelHeavyDutyPiston/MagnumMonosteelHeavyDutyPiston.htm

http://www.harlo.hu/