Hochtemperatur-Verschleißverhalten der Wastegate-Lagerung von Abgasturboladern für Otto-Motoren

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In der vorliegenden Arbeit wurde eine Methodik zur Ermittlung tribologisch optimierter Werkstoffsysteme für die Welle-Buchse-Lagerung der Wastegate-Mechanik an Otto-Abgasturboladern entwickelt. Dazu wurde ein ganzheitlicher Ansatz zur Charakterisierung und Bewertung des Verschleißes an der Welle-Buchse-Lagerung anhand von Verschleißprüfungen unterschiedlicher Kategorien gewählt. Verschleißanalysen an Abgasturboladern nach Prüfungen gemäß den Kategorien I und II der tribologischen Prüfung wurden durchgeführt. Neben dem Werkstoffeinfluss wurden noch weitere den Verschleiß an der Welle-Buchse-Lagerung maßgeblich bestimmende Einflüsse identifiziert. Die Höhe der Verschleißbeträge in den Kontaktpunkten von Welle und Buchse war vom Testprofil ebenso abhängig wie vom Abgasturbolader-Typ. Während der rasterelektronenmikroskopischen Analysen der Bauteile zeigte sich, dass die Verschleißbilder vier idealisierten Verschleißflächentypen zugeordnet werden konnten, die sich in unterschiedlichen Anteilen auf den Verschleißflächen aller Bauteile wiederfanden. Die Ergebnisse dienten als Referenz für die nachfolgend durchgeführten systematischen tribologischen Untersuchungen an Tribologieprüfgeräten. Darüber hinaus wurden tribologische Grundlagenuntersuchungen nach Kategorie VI mit einem Hochtemperatur-Labortribometer durchgeführt. Dazu wurden Werkstoffpaarungen in Anlehnung an die Welle-Buchse-Lagerung im Abgasturbolader geprüft. Eine Klassifizierung der geprüften fünf Serienpaarungen und vier potenziellen Paarungen ergab, dass drei der potenziellen Paarungen besser bewertet wurden als die Serienpaarungen, sodass hieraus eine eindeutige Empfehlung für die weitergehende Erprobung ausgesprochen werden konnte. Ebenfalls wurde im Rahmen dieser Arbeit ein spezieller Komponenten-Prüfstand entwickelt und aufgebaut, der eine realitätsnahe Prüfung der Welle-Buchse-Lagerung nach Kategorie IV ermöglicht. Erste an diesem Prüfstand erzielte Ergebnisse wurden vorgestellt.