Fressverhalten der Reibpaarung Kolbenring gegen Zylinderlaufbahn

Die Fresstragfähigkeit der tribologischen Paarung Kolbenring/ Zylinderlaufbahn eines Verbrennungsmotors hängt im Wesentlichen von den Motorbetriebsbedingungen und der Schmierungssituation ab. Die Betriebsbedingungen von Verbrennungsmotoren für den Kontakt Kolbenring/ Zylinderlaufbahn wurden detailliert analysiert. Der Nachweis für den Zusammenhang zwischen der Fresstragfähigkeit und den Betriebsbedingungen wurde anhand eines neuen Modelltests, welcher auf die Bedingungen am oberen befeuerten Totpunkt eines Verbrennungsmotors ausgerichtet wurde, geführt. Der Einfluss der einzelnen Versuchsparameter Temperatur, Normalkraft und Ölmenge auf das Reibungs-, Verschleiß- und Fressverhalten wurde gezeigt. Dabei wurden bei hoher Ölmenge und niedrigen Temperaturen Fresser nur bei sehr hohen Normalkräften beobachtet. Bei geringer Ölmenge und hoher Temperatur traten Fresser bei Normalkräften auf, welche typischerweise im Verbrennungsmotor wirken.
Der Einfluss der Beölungssituation im Kontakt auf das Reibungsverhalten wurde mittels laserinduzierter Fluoreszenz-Messtechnik nachgewiesen. Dazu wurde die Ölverteilung und -versorgung anhand von Übersichtsmessung während der Modellversuche dargestellt. Somit wurde eine Ölverarmung des tribologischen Kontaktes vor dem Eintreten von Fressern nachgewiesen. Durch den Einsatz der Lichtschnittmethode war zusätzlich die quantitative Bestimmung der Schmierfilmdicke während des Versuchs möglich. Die maximale Schmierfilmdicke lag bei stabilem Reibungsverhalten im Bereich der Oberflächenrauheiten der Kontaktpartner. Fressen trat aufgrund der Ölverarmung des Kontakts und einem damit einhergehenden Abbau des Tribofilms auf. Der Abbau des Tribofilms wurde zusätzlich mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) nachgewiesen.