Zulieferer setzt auf Kolbensysteme mit reduzierter Reibung

Lange Laufleistungen und eine hohe Belastbarkeit sind die aktuellen Anforderungen an Kolben im Nutzfahrzeugbereich. Als Antwort darauf hat KS Kolbenschmidt seine Kompetenz in Sachen Systemintegration und Tribologie in den letzten Jahren konsequent ausgebaut. Ziel dieser Bemühungen ist es, einen messbaren Vorteil für den Endkunden umzusetzen. Eine Schlüsselrolle spielen dabei maßgeschneiderte Kolbensysteme, die die hohen technischen Anforderungen erfüllen und gleichzeitig reibungsoptimiert sind. Das hohe Maß an geminderter Reibung trägt zur Kraftstoff- und Emissionsreduzierung bei und senkt die Betriebskosten bei On- und Off-Road-Motoren.

Im Fokus der Nutzfahrzeugentwickler steht neben der Zuverlässigkeit aller Motorenkomponenten auch ein reduzierter Kraftstoffverbrauch. Der amerikanische "Clean Air Act", ein Bundesgesetz mit dessen Einhaltung die Behörde EPA (Environmental Protection Agency) beauftragt ist, sieht mit der so genannten "Green House Gas Gesetzgebung" die Reinhaltung der Luft und den Schutz der Ozonschicht vor. Dies verstärkt ganz besonders in Nordamerika den Bedarf nach innovativen Lösungen zur Reduzierung von Verbrauch und CO2 Emissionen. Die geforderten Grenzwerte müssen nachweislich über die gesamte Lebensdauer des Motors wirksam bleiben. Zum Tragen kommt hier die langjährige Erfahrung von KS Kolbenschmidt beim Thema Reibungsminderung.

Die Reduzierung von Reibungsverlusten im Kolbensystem, bestehend aus Kolben, Kolbenringen, Kolbenbolzen, Zylinderlaufbuchse und Pleuel ist eine wirkungsvolle Maßnahme, um den CO2-Ausstoss von Verbrennungsmotoren zu verringern. Zusätzlich zu Funktionsmaßnahmen wie Blow-By, Ölverbrauch und Kavitation sollte daher möglichst auch die Kolbengruppe einen Beitrag zur Verbrauchsreduzierung durch eine reibungsarme Auslegung leisten. Die Tribologie der einzelnen Komponenten und deren Optimierung im Zusammenspiel ist eine komplexe Aufgabe mit einer Vielzahl von Wechselwirkungen. Auch die Erfassung der relevanten Messgrößen im verbrennungsmotorischen Betrieb ist komplex und wird durch Versuchsaufbauten mit dem Floating Liner Motor von KS Kolbenschmidt erfüllt.

Zu den verbesserten Eigenschaften, die an Kolben, Ringen und Zylinderlaufban erprobt werden, zählen die Geometrie, Oberflächenbeschaffenheit, Form und Beschichtung. Zur Untersuchung der innermotorischen Reibung werden moderne Simulationstools eingesetzt und hoch spezialisierte, außermotorische Erprobungen durchgeführt. Eine motorische Erprobung stellt schließlich das finale Ergebnis unter Beweis.

Etwa ein Fünftel weniger Reibung

Im Nutzfahrzeugbereich setzt KS Kolbenschmidt außerdem auf komplette, ebenfalls reibungsreduzierte Kolbensysteme bestehend aus Kolben, Kolbenringen, Zylindern, Bolzen und Pleuel. Sie sind als System aufeinander abgestimmt und damit nicht zuletzt verbrauchsoptimiert. Gleitgehonte Zylinder für niedrige Ölverbräuche stammen dabei aus einer Kooperation mit GKN Cylinder Liners. Für die CO2-Gesetzgebungen in den USA sind neben reibungsoptimierten Kolben mit reduzierter Kompressionshöhe, glatte drahtgespritzte Zylinderoberflächen in der Erprobung. Sie ermöglichen in Verbindung mit Kolbenringen mit einer Hartstoffbeschichtung, wie beispielsweise Diamond Like Carbon (DLC), eine deutliche Reibungsreduzierung im Motorkennfeld. Die reibungsarmen Kolbenringe werden gemeinsam mit dem Allianzpartner Riken entwickelt. Insgesamt zeichnet sich das optimierte Kolbensystem durch circa ein Fünftel weniger Reibung bei gleichbleibend niedrigem Ölverbrauch im Vergleich zur heutigen Serie aus.

Hintergrundinformation: Globale Allianz zwischen KS Kolbenschmidt und Riken

Bereits in den letzten Jahren haben die KS Kolbenschmidt GmbH und die Riken Corporation, beide jeweils marktführend in den Bereichen Kolben- und Kolbenringtechnologie, eine weltweite strategische Zusammenarbeit im Vertrieb und in der Entwicklung von Kolbensystemen vereinbart. Die gemeinsame Entwicklung von Kolbensystemen für Leicht- und Schwerlastmotoren für Automobil- sowie für Industrieanwendungen richtet sich dabei an der Verminderung des CO2-Ausstoßes, der Verbesserung von Haltbarkeit und Laufleistung sowie an einer Reduzierung der Gesamtkosten aus. Ein weiterer Kundenvorteil wird durch gemeinsame Entwicklungs- und Test-Aktivitäten erzielt, die eine Optimierung des Kolbensystems bezüglich Reibung und Dauerhaltbarkeit garantieren. Um die angebotenen Lösungen von Kolbensystemen für ihre gemeinsamen weltweiten Kunden ganzheitlich anbieten zu können, werden KS Kolbenschmidt und Riken außerdem ihre regionalen Vertriebsaktivitäten, sowie ihren technischen Support entsprechend koordinieren und wo erforderlich gemeinsam auftreten. Aufbauend auf einer bereits bestehenden Partnerschaft in einem Joint Venture bei der indischen Shriram Pistons and Rings Limited haben KS Kolbenschmidt und Riken ihre Partnerschaft inzwischen auch auf China ausgeweitet. Das gegründete Joint Venture hat seinen Sitz an einem bereits bestehenden Riken - Produktionsstandort für Pkw Kolbenringe in Wuhan, in der Provinz Hubei.

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