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RolaMot - Erforschung des Einsatzes von Siliciumnitrid-Wälzlagern in einem Ottomotor zur Herabsetzung der inneren Motorreibung mit dem Ziel der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen

BMBF-Rahmenkonzept "MaTech - neue Materialien für Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts". Ergebnisse aus dem Verbundprojekt, BMBF-Verbundprojekt 03N3115, F&E Abschlussbericht, Berichtszeitraum: 01.07.2003 - 31.03.2007
 
: Wemhöner, J.; Bergrath, B.; Kreuser, J.
: CEROBEAR GmbH, Herzogenrath; Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik -IWM-, Freiburg/Brsg.; FEV-Motorentechnik, Aachen; Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme -IKTS-, Dresden

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Volltext (PDF; )

Herzogenrath, 2007, 205 S.
Reportnr.: 03N3115A
Deutsch
Bericht, Elektronische Publikation
Fraunhofer IKTS ()
Fraunhofer IWM ()
Siliciumnitrid; Benzinmotor; Wälzlager; Kraftstoffeinsparung; Emissionsminderung; Kohlendioxid; Kurbelwelle; Zylinderrollenlager; Wälzlagerlebensdauer; Hybridlager

Abstract
Mit Hilfe einer wälzgelagerten Kurbelwelle sollen der Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors und die CO2-Emissionen um bis zu 8 % gesenkt werden. Die Gebrauchsdauer eines solchen Motors soll der eines gleitgelagerten Motors entsprechen. Es wird eine Lebensdauer von 5000 h gefordert. Neben der Fähigkeit, hohen Spitzenkräften zu widerstehen, werden vor allem niedrige Verschleiß- und Reibungswerte bei Mischreibung (z.B. beim Kaltstart) verlangt. Die Umstellung auf Wälzlager sollte zu keiner Verschlechterung der Akustik eines Fahrzeuges führen. Eine Voraussetzung zur wirtschaftlichen Verwertbarkeit der Projektergebnisse ist die Senkung der Mehrkosten, die sich durch konstruktive Änderungen, aber auch durch die Verwendung neuartiger Werkstoffe ergeben können. Ein wichtiger Ansatz zur Kostensenkung liegt daher in der Werkstoff-Forschung. Ein Ziel des Materialforschungsprojekts war die Erforschung und Entwicklung von preisgünstigen Siliciumnitridqualitäten, denn Siliciumnitrid ist für Wälzkörper der derzeit beste verfügbare Werkstoff. Auf Basis kommerziell verfügbarer Ausgangspulver wurden Siliciumnitrid-Werkstoffe entwickelt. Dazu arbeiten in diesem Projekt ein Hersteller von Keramik-Werkstoffen (FCT), ein Wälzlagerhersteller (Cerobear) und ein Motorenentwickler (FEV) zusammen. Für das Sintern der Bauteile wurde ein Durchlaufofen entwickelt, mit denen eine wirtschaftliche Serienfertigung größerer Stückzahlen möglich wird. Durch die Umstellung eines Motors von Gleitlagerung auf Wälzlagerung wird eine konstruktive Anpassung des Motorblocks erforderlich. Dafür werden zwei wälzgelagerte Varianten aufgebaut. Bei einer Variante werden an einem Serien-Motor die Gleitlager durch Wälzlager ersetzt. Das Ziel ist hier, möglichst schnell die Vorteile einer Lagerung mit Hybrid-Wälzlagern nachzuweisen. Die andere Variante ist eine vollständige Neukonstruktion des Motors, in die alle im Projekt gewonnen Erkenntnisse und Entwicklungen einfließen. Aus Sicht der FCT Ingenieurkeramik GmbH steht ein kostengünstiger Siliziumnitridwerkstoff zur Verfügung, der den zum Projektbeginn formulierten Ansprüchen genügt. Der Nachweis, Bauteile aus diesem Werkstoff mit serientauglichen Produktionsverfahren zu fertigen, wurde erbracht.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-76050.html