Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weniger Reibung sorgt für leistungsfähigere Motoren

08.12.2011
Kleinere, leichtere, leisere und zugleich leistungsfähigere Motoren: Mit ihrer europaweit herausragenden Simulationstechnik und Expertise sind Kasseler Wissenschaftler vor allem die Minimierung der Reibungsverluste in Motor und Getriebe auf der Spur.

Aus relativ kleinvolumigen Motoren holen die Ingenieure immer mehr Leistung heraus. Gleichzeitig spritzen die Pumpen von Benzin- und Dieselaggregaten in Common-Rail-Technik mit immens hohem Druck den Kraftstoff in die Brennkammern. Die Leistungssteigerung hat jedoch eine Kehrseite: Die Antriebe sind hohem Stress und Verschleißgefahr ausgesetzt. Eine Schlüsselrolle kommt dabei der Reibung der bewegten Teile untereinander in Motor und Getriebe zu. Ihr sind die Wissenschaftler des Fachgebiets Maschinenelemente und Tribologie mit ausgefeilten Simulationsprogrammen auf der Spur.

„Unsere Vision ist die Verminderung der mechanischen Reibungsverluste im Motor um 30 Prozent. Das würde den Normverbrauch eines typischen Pkw um etwa drei bis fünf Prozent reduzieren“, sagt Professor Dr. Ing. Adrian Rienäcker, Leiter des Fachgebiets. Die Minimierung der Reibungsverluste würde den Wirkungsgrad der Motoren steigern. Denn 50 Prozent von dessen Leistung gehen durch Wärme und Reibung verloren. Auch auf das Abgasverhalten der Fahrzeuge wirke sich eine reduzierte Reibung positiv aus, sagt der Professor.

Simulationsprogramme, für die schon Rienäckers Vorgänger, Professor Dr.-Ing. Gunter Knoll, mit komplexen Algorithmen die Grundlagen gelegt hat, ermöglichen es den Kasseler Forschern, die neuralgischen Stellen in einem Antrieb, wo Metall auf Metall trifft, aufzuspüren. Diese Programme erlauben eine zeitabhängige grafische Darstellung der periodischen und dynamischen Bewegungen der Teile in Motor und Getriebe: Unter Belastung wird beispielsweise die Kurbelwelle verbogen, das Schwungrad verbiegt sich, der Kolben zieht das Pleuel in die Länge, der Zünddruck staucht es dagegen zusammen. Alle diese Verformungen haben Auswirkungen auf den Schmierfilm aus Öl, der die Reibung vermindern soll. Ist der Druck auf diesen Film zu stark, schadet das dem Motor. „Verschleiß ist ein Thema, das immer wichtiger wird“, sagt Rienäcker.

Verschleiß droht modernen Motoren etwa von der Einspritztechnik. In immer kleinere Zylinder werde immer mehr Kraftstoff eingespritzt, erklärt der Professor. Hochleistungspumpen von Common-Rail-Dieselmotoren arbeiteten dabei mit einem Druck von bis zu 2500 Bar. Das hat aber zur Folge, dass der Kraftstoff an die Zylinderwand spritzt und in verstärktem Maß ins Motorenöl gelangt. Dadurch veränderten sich dessen Schmiereigenschaften negativ, sagt Rienäcker. Weiterer Verschleiß drohe den Aggregaten von steigenden Aufladegraden der Motoren.

Diesem Problem kann die Technik mit maßgeschneiderten Konstruktionen von Motorteilen begegnen. Ein Pleuel könnte schmaler konstruiert, das Spiel eines Lagers vergrößert, ein Kolbenring anders positioniert werden, um die Strömung des Schmiermittels zu optimieren. Mit ihren Simulationsprogrammen liefern die Kasseler Wissenschaftler vielen Autokonzernen und Zulieferern -Input für solche konstruktiven Änderungen. Pro Jahr werbe das Fachgebiet so bis zu 800.000 Euro Drittmittel ein, sagt Rienäcker. Mit dem international tätigen Autozulieferer Schaeffler arbeite man momentan an Nockenwellen und - mit mehreren Partnern - an Turboladern. Bei ihrem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Forschungsverbundprojekt zur Minimierung von Reibungsverlusten in Antriebssträngen (Low friction power train) arbeiten die Kasseler Wissenschaftler unter anderem mit der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) und mehreren deutschen Hochschulen zusammen.

Info
Prof. Dr.-Ing. Adrian Rienäcker
Universität Kassel
Fachgebiet Maschinenelemente und Tribologie
Tel.: 0561/804 2830
E-Mail: adrian.rienaecker@imk.uni-kassel.de
Web: http://www.uni-kassel.de/maschinenbau/index.php?id=lmt

Dr. Guido Rijkhoek | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kassel.de/maschinenbau/index.php?id=lmt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Leichtbau serientauglich machen
24.04.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V.

nachricht Laserstrukturierung verbessert Haftung auf Metall und schont die Umwelt
24.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik

Digitalisierung bringt Produktion zurück an den Standort Deutschland

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen