Reibverhalten der Kolbengruppe eines Pkw-Ottomotors

Mit der konsequenten Weiterentwicklung von Verbrennungsmotoren kann ein wesentlicher Beitrag zur Absenkung des CO₂-Ausstoßes im Verkehrssektor geleistet werden. Neben vielfältigen Maßnahmen wie beispielsweise Verbesserungen im Verbrennungswirkungsgrad, der Verwendung von synthetischen Kraftstoffen oder der teilweisen Elektrifizierung des Antriebsstrangs kann auch mit einer Reduzierung der Reibverluste im Antriebsstrang nennenswertes Potenzial zur Senkung der CO₂-Emissionen geborgen werden. Bei Betrieb eines Verbrennungsmotors werden mindestens 10 % der über den Kraftstoff eingebrachten Energie benötigt, um die Motorreibung zu überwinden. Ein Großteil der Reibung entsteht an der Kolbengruppe, die aus Kolben, Kolbenringen und dem Kolbenbolzen besteht. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf Reibungsmessungen an einem Pkw-Ottomotor, die den Einfluss unterschiedlicher konstruktiver Auslegungsparameter an der Kolbengruppe auf die Reibverluste bei real befeuertem Betrieb und im gesamten Betriebskennfeld untersuchen. Die Messungen basieren auf der sogenannten Indiziermethode. Es werden Veränderungen des Kolbeneinbauspiels, der Kolbenschaftgeometrie, der Kolbenbolzendesachsierung, der Kolbennabengeometrie sowie der Tangentialkraft des Ölabstreifrings jeweils isoliert und zum Teil in mehreren Schritten untersucht. Dazu wird eine Vielzahl von Varianten mit einer genau definierten Prozedur vermessen und die ermittelten Reibmitteldruck-Kennfelder im Anschluss jeweils mit den entsprechenden Messungen einer Basisvariante verglichen. Auf diese Weise kann das Optimierungspotenzial der einzelnen Parameter aufgezeigt werden. Die gefundenen Zusammenhänge bilden eine breite Wissensbasis, die bedarfsgerechte Optimierungen der Reibverluste von Pkw-Ottomotoren ermöglicht.