Um die Reibungsverluste zwischen Kolben und Zylinderbohrung zu reduzieren, wurde eine neue Kolbenbeschichtung entwickelt. Diese miniemiert nicht nur den Spritverbrauch und senkt die CO2-Emissionen, sondern lässt sich zudem auch problemlos in die laufende Motorenproduktion integrieren.
Der Autor Dr. Thomas Reuß von Seifert & Company Communication, Nierstein, erstellte den Beitrag nach Informationen der Federal Mogul Holding Deutschland GmbH, Wiesbaden
Auf der einen Seite stehen die gesetzlichen Vorgaben: Moderne Fahrzeuge sollen immer weniger Kraftstoff verbrauchen und immer weniger Schadstoffe ausstoßen. Auf der anderen Seite stehen die Ansprüche der Autofahrer: Sie wollen bei der Leistungsfähigkeit der Motoren keine Abstriche machen; und sie erwarten den gewohnten Fahrkomfort. Oft lösen die Entwickler diese Herausforderungen mit Downsizing: Die Leistung pro Liter Hubraum steigt, weil die Motoren kleiner und höher aufgeladen werden. Die verschiedenen Komponenten sind so immer größeren mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt.
Bei Federal-Mogul kommt der Reduzierung schädlicher Reibungsverluste zwischen Kolben und Zylinderbohrung besondere Bedeutung zu: Das Unternehmen entwickelte „Ecotough“. Diese neue Kolbenbeschichtung für Benzinmotoren zeigt ein sehr gutes Abnutzungsverhalten, reduziert den Spritverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungen um bis zu 0,8 % und verringert die CO2-Emissionen.
Problemlos in laufende Motoren-Produktion integrieren
Neben weniger Benzinverbrauch, Schadstoffausstoß und Abnutzung gibt es einen weiteren enormen Vorteil: Ecotough ist auch unkompliziert in der Umsetzung: Ein derart beschichteter Kolben ist kompatibel zu den heute üblichen Zylinderbohrungen und kann daher problemlos auch in laufende Motoren-Produktionen eingeführt werden.
Die Beschichtung setzt sich aus Festschmierstoffen einschließlich Graphit, Molybdändi- sulfid und Kohlefasern zusammen. Sie kann dicker als üblich appliziert werden und bietet dann zusätzliche Widerstandsfähigkeit gegenüber harten Umgebungsbedingungen wie zum Beispiel rauen Zylinder-Honstrukturen. Diese erhöhte Verschleißbeständigkeit zeigt sich vor allem nach Kaltstartzyklen und Dauerläufen mit hohem Volllastanteil. Bei der Schichtentwicklung wurden zahlreiche Belastungstests am Motorenprüfstand im Federal-Mogul-Technologiezentrum Nürnberg durchgeführt. Dabei wurde der Motor bei -10 °C gestartet und innerhalb von 4 min bis zur Volllast beschleunigt. Die Testsequenz wurde 50 mal wiederholt. Die Ecotough-Beschichtung zeigt nach dieser Belastung deutlich weniger Verschleiß als eine herkömmliche Beschichtung auf Graphitbasis.
In außermotorischen Prüfungen hat Ecotough zudem einen um 18 % niedrigeren Reibungskoeffizienten aufgewiesen. Das verbesserte den im geschleppten Betrieb gemessenen Reibungsverlust im Gesamtmotor um bis zu 3 %. Im befeuerten Betrieb bestätigten Motoren-Vergleichstests eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs unter Fahrtbedingungen des NEDC- Zyklus von 0,4 bis 0,8 %.
Die Beschichtung erlaubt hochvolumige Fertigung und ist kaum störanfällig bei Prozessschwankungen in der Vorbehandlung. Ein Kolben mit Ecotough-Beschichtung erfüllt strenge Umweltvorgaben, denn das Material beinhaltet keinerlei giftige Lösungsmittel.
Federal Mogul; Telefon: 0611 201-9190; E-Mail: ursula.hellstern@federalmogul.com
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