Tribologie der Paarungen Rollenschuh-Rolle und Rolle-Nocken in Dieselhochdruckpumpen
von Tamás GergyeDurch den Einsatz des Common Rail Systems in Verbrennungsmotoren wurde die spezifische Leistung erhöht und die Schadstoffemissionen und der Kraftstoffverbrauch reduziert. Die kraftstoffgeschmierten tribologischen Kontakte in der Hochdruckpumpe des Common Rail Systems sind jedoch erhöhten mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Weiterhin beeinflusst die Qualität des im Fahrzeug eingesetzten Dieselkraftstoffes wesentlich die in den tribologischen Kontakten eingestellten Reibregime, insbesondere in dynamisch hochbelasteten Kontakten, wie z.B. dem Nocken/Laufrolle Kontakt. Hier kann nur eine geringe Schmierfilm-dicke aufgrund der niedrigen dynamischen Viskosität des Dieselkraftstoffes und im Fall von Fertigungs- und Materialfehlern aufgebaut werden. Unter diesen Bedingungen arbeiten solche tribologischen Systeme im Gebiet der Grenz- und Mischreibung. Die durch mangelhafte Schmierung entstehende erhöhte mechanische und thermische Belastung begünstigt die Ermüdung des Werkstoffes, was zum mechanischen Triebwerkschaden der Hochdruckpumpe und schließlich zum Ausfall des Verbrennungsmotors führen kann.
In der vorliegenden Arbeit wurde eine umfassende Schadensanalyse an Hochdruck-pumpen durchgeführt, um ursächliche Bedingungen und Prozesse aufzuklären, die einen mechanischen Triebwerkschaden der Radialkolben Hochdruckpumpe nach sich ziehen können. Das Reibungs- und Verschleißverhalten des Nockentriebwerks der Radialkolben Hochdruckpumpe wurden durch experimentelle Versuche („Strip Methode“ und Radionuklidtechnik) am Komponentenprüfstand und unter Verwendung einer FE Simulation untersucht.
