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03.01.2018 | Tribologie | Im Fokus | Onlineartikel

Sisyphos-Aufgabe Reibungsminimierung

Autor:
Stefan Schlott

Um weitere Verbrauchseinsparungen mittels Reibungsreduktion zu erzielen, ist der Einsatz hochgenauer Test- und Simulationsmethoden erforderlich. Kein leichtes Unterfangen.

Mit der ab 2020 deutlich strenger werdenden Emissionsgesetzgebung und der zusätzlichen aktuellen Einführung der neuen Prüfprozedur WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Procedures) sowie dem neuen Prüfzyklus WLTC (Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Cycle), wird die detaillierte Kenntnis der Motorreibung immer wichtiger, um weitere signifikante Verbrauchseinsparungen zu erzielen. Darauf weisen Hannes Allmaier, David E. Sander, Slavitsa Damjanovic und Philippe Mallet in ihrem Aufsatz Analyse der Motorreibung im Hinblick auf den neuen WLTC-Testzyklus für die MTZ 12/2017 hin. Grund: Der neue Prüfzyklus WLTC berücksichtigt nicht nur einen größeren Bereich an Betriebsbedingungen des Motors, sondern bringt auch grundsätzliche Veränderungen in der Gewichtung der Betriebszustände. 

Empfehlung der Redaktion

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Tribologie

Die Nutzleistung an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors (effektive Leistung P e) ist niedriger als die innere Leistung an den Kolben (indizierte Leistung P i). Die Differenz wird bezeichnet als die Reibleistung P r. Die Reibleistung setzt …


So müssen den Autoren zufolge viele kleine Verbesserungen miteinander kombiniert werden, um in Summe eine deutliche Verbesserung zu erzielen. Dieses Drehen an mehreren Stellschrauben gleichzeitig erfordert jedoch ein genaues Verständnis, wie diese einzelnen Maßnahmen miteinander wechselwirken und sich über Drehzahl und Motorlast verhalten, da sonst unerwartete Nebeneffekte auftreten können. Zu diesem Zweck stellen die Autoren in ihrem Aufsatz die Anwendung einer neuen Analysemethode vor, in deren Kern ein fremdaufgeladener Motorschlepp-Prüfstand steht, der die Motorreibung unter realistischen Belastungen mit verbesserter Messgenauigkeit bestimmt. Diese Messwerte werden mit den Ergebnissen von Simulationsrechnungen kombiniert.

Ausgangspunkt ist das Zusammenspiel von drei Parametern

Die verbliebenen Potenziale bei der Reibungsminimierung sind in der MTZ 12/2017 auch Thema des Interviews Wir betrachten die Interaktion zwischen den Reibpartnern mit Dr.-Ing. Otmar Scharrer, Bereichsleiter Zentrale Forschung und Vorausentwicklung bei Mahle. Auch Scharrer setzt bei seinen Arbeiten auf eine Kombination von Prüfstandarbeit und Simulation. Welches Potenzial einer einzelnen Motorkomponente zugeordnet werden kann, ist dabei für Scharrer sekundär: 

Wir betrachten vielmehr die Interaktion zwischen den Reibpartnern. Ich habe immer zwei Reibflächen und das Schmieröl dazwischen. Aus dem Zusammenspiel dieser drei Parameter können die Verbesserungen erzielt werden. Wir sehen es also anders herum und unterteilen das Gesamtsystem in Subsysteme, die wir optimieren." 

An der Stelle, so Scharrer weiter, "können wir die Grenzen noch ein bisschen nach außen verschieben und den Motor sowie seine Peripherie mit einbeziehen". Mit diesem Ansatz sieht er noch großes Potenzial für weitere Optimierungen.

Auswirkungen auf das Portfolio von Mahle sieht Scharrer durch den systemischen Ansatz nur bedingt. "Wir werden in Zukunft ähnliche Bauteile anbieten", lautet seine Antwort auf eine entsprechende Interviewfrage von Redakteurin Angelina Hofacker. Diese Teile würden allerdings aufgrund einer systemischen Betrachtung anders optimiert sein. Bei dieser Betrachtung flössen die Interaktion zwischen den Bauteilen untereinander, dem Schmiermittel dazwischen, die Additivierung, die Eigenschaften des Schmiermittels und die Temperaturen mit ein.

Neue Messmethode zur Reibungsmessung

Auch die TU Graz hat in Kooperation mit der Dieselmotorenentwicklung von BMW eine neue Messmethode zur Reibungsmessung entwickelt. Im Aufsatz Reibungsuntersuchungen am befeuerten Dieselmotor – Eine neue Messmethodik für die MTZ 12/2017 beschreiben Rudolf Wichtl, Helmut Eichlseder, Werner Mallinger und Roderich Peterek, wie dabei die Kurbeltriebreibung im befeuerten Betrieb separat erfasst wird. In Kombination mit einer EHD-Simulation seien so detaillierte Analysen möglich, mit denen der Entwicklungsprozess optimiert werden könne. So sei es beispielsweise möglich, detaillierte Strip-Down-Untersuchungen im befeuerten Betrieb an Dieselmotoren der neuesten Generation durchzuführen und damit Grenzpotenziale einzelner Komponenten aufzuzeigen. Als Anwendungsbeispiel wurden Untersuchungen an einem BMW-1,5-l-Dreizylinder-Seriendieselmotor durchgeführt sowie vergleichende Untersuchungen mit einer reibungsoptimierten Zylinderform-Honung angestellt.

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Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Tribologie

Quelle:
Handbuch Verbrennungsmotor

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