START FREI FÜR EIN LANGES LEBEN

Wer einen perfekten Start hinlegen will, kann auf Eines gut verzichten: Reibungsverluste! Dass im Motorraum alles wie geschmiert läuft, verdanken wir dem Öl. Direkt nach dem Start fehlt der schützende Ölfilm jedoch. Was dies für Folgen hat und warum selbstschmierende Lager von MAHLE die Lösung sind, erklären wir hier.

WANN LÄUFT’S RUND ...

Wie verhindert man im Verbrennungsmotor, dass zwischen der Kurbelwelle und ihren Haupt- und Pleuellagern zuviel Reibung entsteht? Ganz einfach: durch eine hydrodynamische Lagerung. Dabei baut die Ölpumpe zwischen dem Lagerzapfen und dem Gleitlager einen tragfähigen Schmierölfilm auf. Durch die Rotation der Kurbelwelle verteilt sich das Öl gleichmäßig im Zwischenraum: Die Kurbelwelle „schwimmt“ in den Gleitlagern, ohne sie zu berühren. Und dies trotz der enormen Zünddrücke und physikalischen Kräfte, die auf sie einwirken! Die Lebensdauer von Kurbelwelle und Gleitlager ist in diesem Betriebszustand nahezu unendlich. Zumindest in der Theorie, denn wie so oft, sieht es in der Praxis ein wenig anders aus: Der schützende Schmierfilm ist keineswegs permanent vorhanden.

... UND WANN NICHT

Was passiert, wenn der Motor gerade gestartet wurde? Durch das statische Gewicht der Kurbelwelle, des Schwungrads und der Kupplung bzw. des Wandlers berühren sich schwungradseitig der Hauptlagerzapfen und die untere Lagerschale. Steuerseitig wird die Kurbelwelle gegen die obere Lagerschale gezogen. Dies liegt an der Vorspannung von Zahnriemen oder Steuerkette. Beginnt die Kurbelwelle nun zu rotieren, belastet dies die Pleuel- und Hauptlager – denn jetzt reibt sich Metall auf Metall. Die Ölpumpe hatte schlicht nicht genug Zeit, in den Lagern einen tragfähigen Schmierölfilm aufzubauen! Diese sogenannte Mischreibung fördert den Verschleiß. Auch wenn sich die Abnutzung – über die gesamte Motorlebensdauer betrachtet – im Rahmen halten mag.

STOPP UND GO

Die Ampel ist rot, der Motor geht aus. Die Ampel wird grün und mit dem ersten Druck aufs Gaspedal springt er schon wieder an: Immer mehr Fahrzeuge verfügen heutzutage über eine Start-Stopp-Funktion. Und das ist gut so. Denn das Abschalten des Verbrennungsmotors – und sei es nur für ein paar Sekunden – spart mehr Kraftstoff, als das erneute Starten benötigt.

Bei Hybridfahrzeugen schaltet die Steuerung den Verbrennungsmotor während der Fahrt sogar ganz ab, wenn die Leistung des Elektroantriebs ausreicht. Und auch im Schubbetrieb, wenn die Bewegungsenergie als elektrischer Strom in die Akkus gespeichert wird, arbeitet der Verbrennungsmotor nicht.

Durch das häufige Abschalten des Verbrennungsmotors sind Kraftstoff-Einsparpotenziale von etwa 20 bis 25 % möglich. Entsprechend weniger CO2 wird ausgestoßen. Dies entlastet die Umwelt natürlich erheblich. Doch es belastet die Motorkomponenten, insbesondere die Gleitlager! Bei abgeschaltetem Motor steht schließlich auch die mechanisch angetriebene Ölpumpe still. Der Öldruck fällt daher ab und die Kurbelzapfen berühren die Gleitlager. Der metallische Kontakt zwischen Zapfen und Lager führt beim erneuten Start zu höherer Reibung und damit zum Verschleiß der Lager.

Weil in der Regel vor der ersten Kurbelwellenbewegung nicht ausreichend Öldruck aufgebaut wird, haben wir bei MAHLE eine äußerst effektive Lösung entwickelt: unsere selbstschmierenden Gleitlager.

Darstellungen der Belastungen in hydrodynamischer Lagerung

MAHLE HAT MEHR AUF LAGER

Dazu tragen wir auf normale Aluminium-Zweistofflager oder Bronze-Gleitlager in mehreren mikrodünnen Schichten eine innovative Polymerverbindung auf. Am Ende ist diese Schicht nur einige Tausendstel Millimeter stark – das Ergebnis ist dennoch großartig! Denn in der Polymermatrix sind Festschmierstoffe und Aluminiumflocken eingebettet. Diese spezielle chemische Verbindung sorgt dafür, dass es nicht mehr zum metallischen Kontakt zwischen Kurbelwelle und Lager kommt: Die Mischreibung beim Start stellt somit kein Problem mehr dar!

WENIGER WÄRME, WENIGER REIBUNG

Die Aluminiumflocken in unserer Beschichtung sind gute Wärmeleiter und verhindern eine thermische Überlastung der Lager. Gleichzeitig sorgen eingebettete Festschmierstoffe für eine deutlich reduzierte Reibung und eine höhere mechanische Festigkeit während des Starts. Dazu ist die Beschichtung extrem resistent gegen chemische Belastungen. Alles in allem leben Lager mit der Beschichtung von MAHLE daher deutlich länger!

NICHT ZU STOPPEN

Ob heutige Motoren oder kommende Technologietrends: Unsere polymerbeschichteten Lager halten gegenwärtigen und zukünftigen Anforderungen stand. Doch unsere Innovation vermag noch mehr! Dank der hervorragenden Reibungs-Eigenschaften sind jetzt auch neu entwickelte Motoröle mit geringerer Viskosität einsetzbar. Die Reibverlustleistung und der Kraftstoffverbrauch nehmen weiter ab. Darüber hinaus kann die Polymerbeschichtung alternativ zur hochfesten Sputterbeschichtung eingesetzt werden. Auch hier waren erste Feldversuche bereits erfolgreich.

ERSTER IN DER ERSTAUSRÜSTUNG

Seit Anfang 2013 liefern wir unsere polymerbeschichteten Gleitlager in die Serie –an namhafte deutsche, französische und amerikanische Motorenhersteller.

TECHNICAL MESSENGER

Regelmäßig informieren wir über technische Tipps rund um den Antriebsstrang, das Thermomanagement und die Mechatronik im Automobil.

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