Einfluss niedrigviskoser Schmierstoffe auf die Werkstoffe von Kurbelwellen- und Pleuelgleitlagern

Zusammenfassung

Moderne Schmierstoffanforderungen werden immer stärker von den aktuellen Umweltgesetzgebungen und dem Bauteildesign bestimmt. Die Haupttriebkräfte für Neuentwicklungen sind kleinere Ölvolumina, größere Energieeffizienz der Verbrennung und der mechanischen Motorbauteile, geringere Umweltbelastung, Reduzierung der Wartungskosten und Ausfallspanne, längere Ölwechselintervalle usw.

Eine eigenentwickeltes Simulationspaket mit dem Namen SABRE-TEHL wurde genutzt, um den Effekt von niedrigviskosen Ölen und deren Einfluss auf Kurbelwellenlagerschalenmaterialieneigenschaften zu untersuchen und die thermoelastischen Schmierung (TEHL) zu analysieren. Die Modellierung des Verschleißes und der Oberflächenunebenheitskontakte basiert auf realen Messungen der Oberflächenrauheit, welche in die Software integriert wurden.

Das Ergebnis ergab das Potenzial für eine 22 – 24%ige Minderung der hydrodynamischen Gesamtverlustleistung für Kurbelwellenlagerschalen, die 0W-20 niedrigviskoses Öl verwenden. Jedoch wurde beim Einlaufprozess ein signifikanter Anstieg der Gesamtverlustleistung festgestellt, der auf einem erhöhten Oberflächenrauhigkeitskontakt durch die dünneren Ölfilme basiert. In diesem Zusammenhang zeigen polymerbeschichtete Lagerschalenoberflächen einen entscheidenden Leistungsvorteil, da sie eine signifikante Reduktion in der Oberflächenrauigkeit aufweisen und sich dadurch auf dem vergleichbaren Niveau in der Gesamtverlustleistung wie Aluminium-Zweistofflagerschalen, die mit 5W-30 Öl als Schmierstoff betrieben werden, bewegen. Daher konnte gezeigt werden, dass die Polymerlauflächenbeschichtung den Einlaufprozess bei der Verwendung von niedrigviskosen Ölen entscheidend verbessert und eine höhere Betriebssicherheit des Motors gewährt.