Wissenschaft für die Autoindustrie: Uni-Forscher reduzieren mithilfe von Simulationen Reibungsverluste

Weniger Stress für den Motor

Forschung für die Automobilindustrie: Adrian Rienäcker wirft einen Blick in den Getriebeprüfstand. Dort überprüfen die Kasseler Wissenschaftler die Ergebnisse der Simulation. Foto: Dilling

Kassel. Früher hatten schnelle Autos mächtige Motoren mit mehreren Litern Hubraum unter der Haube. Die überragende Spurtfähigkeit wurde mit großem Benzindurst erkauft. Das hat sich grundlegend geändert: Längst gibt es sportliche Karossen, die aus kleinen, leichten Aggregaten eine gewaltige Motorleistung herausholen. Ein Beispiel ist der Scirocco des Volkswagen-Konzerns, der aus bescheidenen 1,4 Litern Hubraum dank mehrfacher Aufladung 160 Pferdestärken herausholt.

Doch die Leistungsexplosion hat oft auch eine negative Seite. Effizientere Antriebe sind im Fahrbetrieb hohem Stress und Verschleißgefahr ausgesetzt. Der Kolben zieht den Pleuel in die Länge, der Zünddruck staucht ihn zusammen, das Schwungrad verbiegt sich. Metall trifft auf Metall: Forscher der Universität Kassel arbeiten mithilfe von ausgefeilten Simulationsprogrammen an einer Reduzierung der Reibungsverluste von Antriebsaggregaten.

Reibung sorgt für Verschleiß

Die Reibung gilt nicht nur als Schlüssel für weniger Verschleiß und einen höheren Wirkungsgrad. „Unsere Vision ist die Verminderung der mechanischen Reibungsverluste im Motor um 30 Prozent. Das würde den Normverbrauch eines typischen Autos um drei bis fünf Prozent reduzieren“, sagt Professor Dr. Adrian Rienäcker, Leiter des Fachgebiets Maschinenelemente und Tribologie an der Universität Kassel. Auch das Abgasverhalten werde sich dadurch verbessern.

Verschleiß droht modernen Motoren beispielsweise von der Einspritztechnik. In immer kleinere Zylinder werde immer mehr Kraftstoff eingespritzt, sagt Rienäcker. Hochleistungspumpen von Common-Rail-Dieselmotoren arbeiteten dabei mit einem Druck von bis zu 2500 bar. Dadurch spritzt Sprit an die Zylinderwand und gerät ins Motorenöl: Der Motor wird dadurch schlechter geschmiert.

Schmiermittel verbessern

Mit maßgeschneiderten Konstruktionen von Motorenteilen kann die Technik gegensteuern. Die von den Kasseler Forschern entwickelten Simulationsprogramme, für die auch schon Rienäckers Vorgänger im Fachbereich den Grundstein gelegt hatte, liefern der Autoindustrie dafür die nötigen Daten. So können etwa die Schmiermitteleigenschaften verbessert werden.

Im Labor überprüfen Rienäcker und seine Mitarbeiter ihre Berechnungen. Die Kasseler Simulationsprogramme seien europaweit herausragend, sagt der Professor.

Von Peter Dilling

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