Zum Verhalten metallischer Werkstoffe in Kühlkreisläufen von Verbrennungskraftmaschinen unter Komplexbeanspruchung

Der Hubkolbenmotor wird auch über das Jahr 2010 hinaus die dominante Rolle als Fahrzeugantrieb übernehmen. Die Motorenentwicklung ist dabei von der Notwendigkeit geprägt, die Emissionen zu senken und gleichzeitig die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Durch die Weiterentwicklung der Motoren steigen die Anforderungen an Inhibitoren und Kühlmittelzusätze, und es ergeben sich neue Herausforderungen an die korrosionschemische und thermische Stabilität von Kühlmittelzusätzen. Aufgrund der vielseitigen Anforderungen an den Betriebsstoff Kühlmittel kommt der technischen Beurteilung der Korrosions- und Kavitationsschutzwirkung der Inhibitorkonzepte eine besondere Bedeutung zu. Die Langzeitschutzwirkung derzeit verwendeter Korrosionsinhibitoren ist bei erhöhten Temperaturen noch weitgehend ungeklärt, da es an geeigneten Versuchseinrichtungen fehlt. Auch der Wunsch nach sogenannten „Lifetime Coolants“ und die Anwendung neuer Technologien im Bereich der Korrosionsinhibitoren unterstreicht den Bedarf an neuen Versuchseinrichtungen, mit denen die Anforderungen an moderne Kühlmittelzusätze im Laborversuch erfolgreich nachgestellt werden können. Ziel der Arbeit ist es Versuchseinrichtungen zu entwickeln und zu validieren, um die steigenden Anforderungen an Kühlmittelzusätze im Hinblick auf deren (Langzeit-) Korrosionsschutzwirkung und thermische Stabilität im Laborversuch beurteilen zu können. Hierzu werden die Komplexbeanspruchungen, die das System Werkstoff/Kühlmittel im Motorbetrieb erfährt, aufgegriffen und auf die zu entwickelnden Versuchseinrichtungen übertragen. Die Versuchsmethoden werden in ihren technischen Einzelheiten vorgestellt und hinsichtlich der Praxisrelevanz gewichtet. Die anschließenden Untersuchungen wurden an für den Motorenbau relevanten Grauguss- und Aluminiumgusswerkstoffen (z. B. GG25, AlSi6Cu4 und AlSi10Mg) sowie an weiteren für Kühlkreisläufe wesentlichen Werkstoffen mit aus der Praxis bekannten Kühlmittelzusätzen durchgeführt. Es wird ein Abgleich geschaffen zwischen den Ergebnissen der Laboruntersuchungen und den Erfahrungen mit realen Motoren aus der Praxis. Mit dem Abschluss des Projektes ergeben sich neue Möglichkeiten auf dem Gebiet der Entwicklung, Anwendung und Prüfung von Kühlmittelzusätzen. Mit MHTA und Kavitationskammer stehen praxisorientierte Verfahren zur ingenieurwissenschaftlichen und technologischen Beurteilung der Wirkungsweise und Qualität von Kühlmittelzusätzen bei erhöhter thermischer Beanspruchung zur Verfügung. Auf Basis der vorliegenden Forschungsergebnisse können letztendlich Versuchsanlagen definiert und Richtwerte für die Beurteilung der Korrosions- und Kavitationsschutzwirkung von Kühlmittelzusätzen abgeleitet werden, um die bestehende Prüfrichtlinie FVV R443/1986 [1] zu revisionieren.