Implementierung einer kombinierten Verschleiß und Reibanalyse an einem Einzylinder Forschungsmotor

Ein wesentlicher Anteil des CO2-Ausstoßes eines Verbrennungsmotors ist den mechanischen Reibungsverlusten und im Besonderen dem Reibanteil der Kolbengruppe geschuldet. Deshalb ist ein wichtiges Ziel der heutigen Motorenentwicklung die Verringerung der Reibung zwischen Kolbengruppe und Zylinderlaufbahn, wobei die Haltbarkeit der Komponenten, insbesondere im Hinblick auf Verschleiß gewährleistet und teilweise sogar verbessert werden muss. Um verbrauchssenkende Maßnahmen wie Beschichtungen oder Oberflächenstrukturen zu bewerten, sind heutzutage verschiedene Messmethoden bekannt. Gerade zur Reibungsanalyse von neuartigen Laufbuchsen, Kolbendesigns oder Ringtopologien bieten sich Verfahren wie die Floating-Liner-Methode an, die auch im AVL Friction Single Cylinder Forschungsmotor, kurz FRISC, Anwendung findet. Die kurbelwinkel-aufgelöste Bewertung der Reibleistungsanteile im gefeuerten Motorbetrieb steht dabei im Mittelpunkt der Untersuchungen und bietet signifikante Vorteile gegenüber anderen Verfahren. Damit ist es möglich Verbesserungspotentiale aufzuzeigen, sowie die Auswirkungen von Schmierstoffen, Oberflächenbehandlungen und konstruktiven Maßnahmen zu untersuchen.
Um reibungsoptimierte Komponenten hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens zu beurteilen, wurde am FRISC ein Verfahren zur kontinuierlichen Verschleißmessung implementiert.
Die verwendete Radio Isotope Concentration Methode, kurz RIC, ist eine hochempfindliche Methode zur kontinuierlichen Verschleißdiagnostik – das über die Betriebsdauer veränderliche und von den Betriebsparametern abhängige Verschleißverhalten wird mit Hilfe der RIC erfasst. Diese Methode nutzt radioaktive Isotope als Tracer für die kontinuierliche Messung von Verschleißpartikeln im Ölkreislauf. Im Vergleich zu konventionellen Methoden zur Verschleißmessung im Motorbetrieb kann durch die hochempfindliche und kontinuierliche Messung eine Reduzierung der nötigen Prüfdauer zur Verschleißbewertung bei Motorentests erreicht werden.
Durch die Kombination der direkten Bestimmung von Reibung und Verschleiß ist es möglich, diese beiden Größen in Verbindung zu setzen, sowie entsprechende Einflussfaktoren und deren Wechselwirkungen zu bestimmen.