Development of a robust cylinder bore coating process and investigation of different feedstock materials

Die CO₂ Reduktion ist ein Hauptziel bei der aktuellen und zukünftigen Entwicklung von Verbrennungsmotoren. Hierfür stehen vor allem die Verringerung des Gewichtes, Reibungsreduktion, Effizienzsteigerung und der Einsatz von Biokraftstoffen im Fokus. Eine zentrale Rolle bei der Entwicklung im motorischen Bereich liegt bei der Optimierung des tribologischen Systems Zylinderlaufbahn und Kolbenring. Das thermische Beschichten von Zylinderlaufflächen bildet eine hervorragende Möglichkeit, die gesetzten Ziele durch eine Funktionalisierung von Bauteiloberflächeneigenschaften zu erreichen. Der Vergleich von speziell für die Beschichtung von Zylinderlaufbahnen entwickelten Beschichtungsverfahren ist ebenso Gegenstand der Arbeit wie die Weiterentwicklung der PTWA-Brennertechnologie. Der tribologische Charakter des Systems Zylinderlaufbahn und Kolbenring ist definiert durch die physikalisch-chemischen und mechanischen Eigenschaften der in Kontakt stehenden Oberflächen. Um diese Einflüsse darzustellen werden verschiedene Werkstoffbeschichtungen und Oberflächen erzeugt, charakterisiert und in Kombination mit verschiedenen Kolbenringen, in Bezug auf Reibung und Verschleiß, untersucht. Neben den tribologischen Eigenschaften ist auch die Beständigkeit der Zylinderlaufbahn gegen Bio- beziehungsweise aggressive Kraftstoffe für zukünftige Motorengenerationen von höchster Bedeutung. Aufgrund dieser Anforderung wurden die zuvor tribologisch untersuchten Beschichtungen in Verbindung mit unterschiedlichen Korrosionsmedien analysiert. Mit dem neu entwickelten Spritzbrenner wurden dann Real-Motorblöcke mit den im Reibungs- und Korrosionstest ermittelten optimalen Daten beschichtet. Mittels Motorenprüfstand wurde die Reibung erfasst und die sich daraus ergebenden Kraftstoffersparnis errechnet.