Если двигатель нового автомобиля должен работать «плавно», сначала он должен быть должным образом обкатан: водители должны избегать быстрого разгона и постоянных коротких поездок в течение первых 1000 километров, например. Зачем вообще нужен этот «льготный период»?
При обкатке двигателя периферийная зона сочленений – компоненты, находящиеся в механическом контакте друг с другом, – изменяется в результате трения: сама поверхность становится «более гладкой», а зернистость микроструктуры становится более мелкой. глубина материала примерно от 500 до 1000 нанометров (нм), создающая нанокристаллический слой.
Однако к тому времени, когда этот наноразмерный слой сформировался, произошло немало трения.
Вот почему даже сейчас большая часть энергии теряется на трение во время фазы, в которой двигатель работает в. Характеристики движения по поверхности также зависят от поведения клиента на этапе обкатки. Важная тема для автомобильной промышленности: на фоне все более дефицитных ресурсов и необходимости сокращения выбросов CO2 снижение потерь на трение является главным приоритетом в повестке дня развития.
Повышение точности за счет оптимизированных производственных технологий
В рамках проекта «TRIBOMAN» исследователи из пяти институтов Фраунгофера работают над разработкой производственных методов и процессов для улучшения трибологических (то есть связанных с трением) характеристик двигателей внутреннего сгорания. Основное внимание уделяется компонентам, подверженным особенно высокому уровню трения, таким как рабочие поверхности цилиндров двигателя. «Наш общий подход – перенести процесс формирования маргинальных слоев на более раннюю стадию производства», – поясняет Торстен Шмидт из Института станков и технологий формовки им.
Фраунгофера IWU в Хемнице.
В этой связи Шмидт и его команда разработали оптимизированные производственные технологии для точной отделки. «Для точного сверления рабочих поверхностей цилиндров мы используем определенные режущие кромки с особой конструкцией. Это приводит к очень высокому качеству поверхности », – добавляет Шмидт. «Мы также систематически используем силу процесса обработки, чтобы продвигать ‚измельчение зерна ‘, что означает упрочнение материалов – даже во время производства."
Новый процесс призван улучшить влияние на трение и износ компонентов двигателя в будущем, что сделает автомобильную промышленность значительным шагом вперед к достижению цели более эффективного использования энергии и сокращения выбросов CO2.
Но клиенты также получат выгоду: эти нововведения позволят значительно сократить период обкатки новых двигателей. Помимо повышения комфорта, он также снижает риск преждевременного износа в результате работы с новым двигателем.
Используя одноцилиндровый испытательный двигатель с рабочими поверхностями цилиндров из алюминия, исследователи из Института механики материалов Фраунгофера IWM во Фрайбурге уже задокументировали первые положительные результаты такого рода модифицированной отделки: анализ обработанных поверхностей цилиндров показал значительно меньшее зерно. размер по сравнению с обычными методами.
Микрогеометрия поверхности сопоставима с рабочими поверхностями цилиндров обкатанных цилиндров. В настоящее время исследователи работают над адаптацией своего метода к новым тенденциям развития автомобилестроения, таким как внедрение биотоплива: поскольку содержание этанола в биотопливе выше, алюминиевые компоненты теперь обычно снабжены слоем покрытия для более эффективной защиты от коррозии.