Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMDas Gesamtziel des Vorhabens war die Erhöhung der Belastbarkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer tribologisch höchstbeanspruchter Komponenten in Gasmotoren. Insbesondere wurden Konzepte für effizientere Motoren mit erhöhtem mechanischem Wirkungsgrad entwickelt, die emissionsarm sind. Erreicht wurde dies durch den Einsatz verbesserter Werkstoffe und Schmierstoffe für Motorkomponenten in thermisch und tribologisch am höchsten belasteten Bereichen, vor allem im Bereich der Ventilführung und des Ventilsitzes.
GESIR: Gasmotoren-Entwicklung – Energieeffiziente Systemtechnologien mit integraler Robustheit
Abgeschlossenes Forschungsprojekt
Projektbeschreibung
Die Klimaneutralität der Wirtschaft ist eine große Herausforderung. Bis 2030 sollen 55% der CO2-Emissionen gegenüber 1990 eingespart werden. Um dieses Ziel erreichen zu können, werden Speichertechnologien benötigt, um regenerativ erzeugten Strom zu speichern. Power-to-X bietet hier interessante Lösungsansätze, den erzeugten Strom zu speichern und bei Bedarf erneut in Strom zu wandeln. Für die Rückverstromung werden Gasmotoren eingesetzt, die unterschiedliche regenerative Kraftstoffe flexibel nutzen können. Im Verbundprojekt GESIR (Gasmotoren mit energieeffizienten Systemtechnologien und integraler Robustheit) arbeitete das MikroTribologie Centrum µTC gemeinsam mit Industriepartnern an Lösungen zur Steigerung der Belastbarkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer von tribologisch höchstbeanspruchten Komponenten in Gasmotoren. Ziel war es, weitere Verbesserungen des Wirkungsgrads zu ermöglichen und die Emissionen zu reduzieren.
Teilvorhaben Fraunhofer IWM: Entwicklung von Prüfkonzepten und Bewertung des tribologischen Verhaltens von Ventilkomponenten und Schmierstoffen
Zu den größten Herausforderungen von Gasmotoren gehören die Schmierungsbedingungen im Bereich der Ventilsitze und -führungen. Durch hohe Temperaturen und geringe Schmierstoffversorgung kann adhäsiver Verschleiß auf den Komponenten entstehen. Zur anwendungsnahen Untersuchung von Ventilführungen hinsichtlich Reibverhalten und Verschleiß wurden Hochgeschwindigkeits-Oszillationsprüfungen (HOGO) durchgeführt. Der Prüfaufbau ist eine Eigenentwicklung, welche speziell auf die tribologischen Herausforderungen im Ventiltrieb angepasst wurde. So können motorähnliche Bedingungen hinsichtlich Schmierung, Temperatur und Querkräften auf die Ventile eingestellt werden. Für die Versuche werden Komponenten aus dem Motor verwendet. Dies ermöglicht einen direkten Vergleich von Schmierstoffen, Ventilschäften und Führungshülsen auf einer anwendungsnahen Prüfebene. Teure Motorprüfläufe können so eingespart werden.
Transfer der Projektergebnisse in FuE-Leistungen des Fraunhofer IWM
- Tribologische Bewertung von Ventilkomponenten und Schmierstoffen in Gasmotoren
- Anwendungsnaher Vergleich von Schmierstoffen, Ventilschäften und Führungshülsen
Förderhinweis
