Han sänker friktionen inuti Scanias motorer

2011-10-11 23:00  

Fordonsindustrin möter allt strängare krav på energieffektivitet. Hos Scania testar man nya beläggningsmetoder för att minska friktionen i motorerna.

– Den ökning i verkningsgrad som skett i lastbilsmotorer kan tillskrivas ett ökat förbränningstryck. Detta ger större laster att hantera, vilket i sin tur ofta leder till större friktionsförluster. Vinsten med att öka förbränningstrycket är ändå mycket större än ökningen i friktionsförluster, säger Lars Hammerström, tribologiexpert hos Scania.

Tribologi är vetenskapen om friktion, nötning och smörjning.

– När friktionsförlusterna blir tillräckligt stora blir det förstås lönsamt att sänka dem med hjälp av till exempel beläggning.

Om man säger att friktion stjäl energi, så finns de värsta tjuvarna i en lastbilsmotor bland delar som rör sig fram och tillbaka, som kolvar och ventiler. Vid vändlägena saktar de in och står momentant stilla. Det innebär att smörjningen blir sämre och att komponenterna kan komma i direkt kontakt, metall mot metall.

I mellanlägena, när delarna rör sig med högre hastighet, byggs det upp ett hydrostatiskt tryck, som skapar en oljefilm. Den hindrar metalldelarna att komma i direkt kontakt, i stället surfar de så att säga på oljan. Därmed minskar friktionen drastiskt. Genom olika ytbehandlingar kan man dels få ytorna jämnare och med lägre friktion, dels förbättra oljans vidhäftning så att oljefilmen lättare byggs upp.

I dag använder Scania beläggning med pvd, physical vapor deposition, på utvalda delar. Pvd-beläggning görs satsvis, under vakuum.

Men Scania utvärderar även en teknik där beläggningen kan göras i en fleroperationsmaskin, när en komponent, till exempel ett cylinderfoder, bearbetas. Metoden har utvecklats av ANS, Applied Nano Surfaces, i Uppsala.

– Man kan få ett skikt som håller längre med pvd, men samtidigt är ANS teknik billig, säger Lars Hammerström.

– Andra alternativ är bättre polering av detaljerna och förbättrade smörjmedel. Det är en samvägning mellan prestanda och vad det kostar.

Så fungerar beläggningstekniken

  • Med ANS metod används dels en processvätska som bland ­annat innehåller svavel, dels ett verktyg som innehåller wolfram. Verktyget ”gnuggas” mot den del som ska beläggas. Detta kan göras i en svarv, en henings­maskin eller till exempel en slip­maskin. Då bildas en nanokomposit av wolframdisulfid, ett ämne som i sig har bra glid. Bearbetningen innebär också att ytan på den belagda delen blir jämnare och att dalarna i ytan fylls igen. På så vis ger metoden en slätare yta som dessutom har lägre friktion.
  • Den binder också olja på ett sätt som gör det möjligt att använda mer lättflytande smörjmedel, vilket ytterligare sänker friktionen.

Erik Mellgren

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt