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VORAUSSETZUNGEN
Fortschritte in diesem Bereich sind nur
durch stetige Innovationen auf den Gebieten
der Auslegungs-, Berechnungs- und Testmethoden,
des Bauteildesigns, neuer Materialien
und Beschichtungen sowie Fertigungsverfahren
zu erreichen. KS Kolbenschmidt
arbeitet als Entwicklungspartner der Fahrzeugindustrie
intensiv mit den Experten der
KS Aluminium-Technologie (Laufbahn), KS
Gleitlager (Lager) und den Allianzpartnern
von Nippon Piston Rings (Kolbenringe) und
Metaldyne (Pleuel) an der Entwicklung reibungsarmer
Kolbensysteme.
SYSTEMINTEGRATION VON
KOLBEN, KOLBENRINGEN,
ZYLINDERLAUFBAHN UND PLEUEL
In den vergangenen Jahren hat KS Kolbenschmidt
seine Fähigkeiten zur Entwicklung
von Kolbensystemen signifikant
gestärkt. Bereits im Designstadium werden
unter anderem die Simulations-Methoden
„Ringdynamik“, �, bei der Optimierung
von Durchblasemenge und Ölverbrauch
und „Kolbendynamik“ zur
Reibungsminderung, Geräuschanalyse
und zur Vermeidung von Kavitation bei
nassen Zylindern eingesetzt.
Über diese eigenen Anstrengungen bei
Kolben und Systemen hinaus verbessert
die Kooperation mit den Allianzpartnern
das Entwicklungspotenzial durch frühzeitige
Integration des Systems unter Nutzung
der global vorhandenen Entwicklungseinrichtungen.
Die Integration dieser Partner
in das KS Projektmanagementsystem ist eine
Schlüsselfunktion für die erfolgreiche
Entwicklung der Motorenprogramme.
Bei den Ottomotoren liegt der Entwicklungsschwerpunkt
auf leichten, reibungs-
100 Jahre Kolbenschmidt Pierburg
armen Kolbensystemen. Das KS-Otto-Technologiepaket
[1] besteht aus dem Kolben
der neu entwickelten Liteks-2-Bauform,
der innovativen Nanofriks-Schaftbeschichtung,
der neuen Hochleistungslegierung
KS 309, einem reibungsarmen Kolbenringpaket,
einem leichten, buchsenlosen
sintergeschmiedeten Pleuel und einem
DLC-beschichteten Kolbenbolzen. Hiermit
wird die Systemreibung um 32 %, �, und
die Systemmasse um 10 %, �, reduziert.
Gleichzeitig wird die Dauerfestigkeit verbessert
und ein sehr guter Kompromiss
zwischen Geräuschanregung und Fresssicherheit
umgesetzt. Mit dem neuen
Hochleistungswerkstoff KS 309 auf Aluminiumbasis
steht ein Kolbenmaterial zur
Verfügung, welches zukünftig noch weitere
Leichtbaupotenziale erschließen wird.
Bei modernen Dieselmotoren für die
Emissionsstufen Euro 5 und Euro 6 liegt
der Entwicklungsschwerpunkt von Kolbensystemen
auf Reibungsreduktion und
niedrigsten Emissionen aus Ölverbrauch
und Durchblasemenge bei gleichzeitig geringem
Gewicht ohne Kompromisse bei
der Zuverlässigkeit eingehen zu müssen.
In umfangreichen Optimierungen hat KS
Kolbenschmidt Referenz-Kolbensysteme
entwickelt, die auf den jeweiligen Anwendungsfall
appliziert werden. Diese zeichnen
sich durch frühzeitig hohen Reifegrad
mit dadurch reduzierten Entwicklungszeiten
aus. Für Nkw-Dieselmotoren mit
KS Monoblock-Stahlkolben, ölverbrauchsoptimierten
Ringen und gleitgehonten Zylindern
konnte eine Reduzierung des Ölverbrauchs
um 55% und der Durchblasmenge
um 38 % innerhalb kürzester Zeit
erreicht werden, �. Die Übertragbarkeit
dieser Leistungsmerkmale wurde bei der
Applikation in Motorenprogrammen für
Euro 6 bestätigt.
� Simulation des Kolbensystemverhaltens bezüglich Ringbewegung und Ölfilmdicke
Simulation of piston system behaviour regarding ring motion and oil film thickness
KOLBENSYSTEME
AUTOREN
DIPL.-ING. RALF BUSCHBECK
Leitung Produktentwicklung Kolben
bei der KS Kolbenschmidt GmbH
in Neckarsulm.
DIPL.-ING. (FH)
EMMERICH OTTLICZKY
ist Leiter Poduktentwicklung Kolben
(EU) bei der KS Kolbenschmidt
GmbH in Neckarsulm.
DIPL.-ING. WOLFGANG HANKE
ist Leiter Kolbensysteme in der Produktentwicklung
Kolben der KS
Kolbenschmidt GmbH in Neckarsulm.
DR.-ING. HANS-JOACHIM WEIMAR
ist Leiter Triebwerk und Tribologie
in der Vorentwicklung der
Kolbenschmidt Pierburg AG
in Neckarsulm.
� Reibungsreduktion bei optimiertem Kolbensystem
Friction reduction – optimised piston system
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