Algemeen

Zuinigere brandstofmotoren door minder wrijving

Fraunhofer IWS zuiniger motoren
De Diamor-coating kan helpen de CO2-emissies te verminderen doordat ze in de cilinder minder wrijving veroorzaakt tussen de gecoate zuigerkop en de bus van de drijfstang (foto's: Fraunhofer IWS).

In samenwerking met de automobielindustrie hebben onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden de laatste jaren gewerkt aan methoden om oppervlakken te creëren die de wrijving van motoronderdelen verlagen. Nu moeten door verdere ontwikkelingen in de oppervlaktetechniek de emissie van kooldioxide nog verder verminderen. Het instituut in Dresden werkt met verschillende partners in het gezamenlijk project ‘Prometheus’ aan zuiniger brandstofmotoren.

Met nieuwe soorten diamant-achtige coatings en met door lasers gestructureerde oppervlakken willen de Fraunhofer-onderzoekers de CO2-emissies van motoren duidelijk verminderen. Personen- en bestelauto’s, vrachtwagens en bussen, maar ook mobiele werktuigen en gasmotoren moeten op deze manier minder brandstof verbruiken en het milieu minder belasten.

In elke brandstofmotor bewegen delen zoals zuigers en cilinders langs elkaar. Hoe meer wrijvingswarmte ontstaat, des te hoger zijn de CO2-emissies. Het doel is de oppervlakken en het smeermiddel zo goed mogelijk op elkaar af te stemmen om de wrijving te verminderen.

Oppervlak en smeermiddel in harmonie

Er zijn al superharde diamantachtige koolstofcoatings. De onderzoekers hebben die verder geoptimaliseerd en daartoe onder andere verschillende elementen bijgemengd bij het met behulp van plasmamethoden aangebrachte grafiet. Parallel daaraan werkt met aan een microstructurering met een laser, die de respectievelijke oppervlakken een soort haaienhuideffect verlenen en deze bijzonder goede glijeigenschappen geven.

Belangrijk bij de ontwikkeling is vooral het samenspel van de componenten. Er is geen ideaal smeermiddel en er is geen ideale oppervlaktecoating en -structuur. Beslissend is vooral dat alles met elkaar in harmonie te brengen en dat in het samenspel van de verschillende motorcomponenten.

zuiniger motoren Fraunhofer IWS
Gecoate zuigerveren sluiten de verbrandingskamer af tegen het carter en genereren minder wrijving bij het glijden langs de cilinderwand.

De in het Fraunhofer IWS gegenereerde koolstoflagen (merknaam Diamor) bieden volgens de huidige stand der wetenschap het meeste potentieel om wrijving en slijtage te verminderen. De lagen bestaan uit maximaal 70% diamant bindingscomponenten en worden met de speciaal voor deze lagen ontwikkelde laserboogmethode opgebracht.

Werken aan zuiniger motoren

Om de optimale afstemming tussen smeermiddel en oppervlak te vinden, werken de Fraunhofer-onderzoekers nauw samen met zowel motoren- en componentenfabrikanten als met materiaal- en smeermiddeldeskundigen. In totaal twaalf partners uit industrie en onderzoekswereld nemen aan Prometheus deel. De officiële start was in januari 2019 en de looptijd bedraagt drie jaar. Aan het einde moeten prototypen van wrijvingsarme motorenonderdelen ontstaan, die enkele jaren na het einde van het project in de industrie gemaakt moeten worden.

Met deze ontwikkelingen zetten de projectdeelnemers een grote sap in de richting van verbrandingsmotoren met laag verbruik voor de meest uiteenlopende toepassingen. Op basis van eerder bereikte resultaten zijn nog veel meer toepassingen denkbaar. Zo zou het mogelijk zijn de gevonden oplossingen behalve voor rollagers ook te gebruiken voor glijlagers die in bijvoorbeeld pompen toepassing vinden.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven