WO2024115770A1

WO2024115770A1 - Verfahren zur herstellung einer zylinderlaufbahn in form einer zylinderlaufbuchse mit einer lauffläche, sowie zylinderlaufbahn, zylinder für einen motor und brennkraftmaschine mit dem motor

Info

Publication number: WO2024115770A1
Application number: PCT/EP2023/084000
Authority: WO
Inventors: Philipp Köser; Heiko Haase
Original assignee: Rolls-Royce Solutions GmbH
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2023-12-01
Publication date: 2024-06-06
Also published as: DE102022132063A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1100) zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche, wobei in dem Herstellungsverfahren: - ein Grundkörper der Zylinderlaufbahn bereitgestellt wird und auf dem Grundkörper die Lauffläche entsteht, indem - auf dem Grundkörper mittels eines Oberflächen-Beschichtungsverfahrens (1110) eine Beschichtung aufgebracht wird und die Beschichtung in einem anschließenden spanenden Bearbeitungsschritt (1120) bearbeitet wird, sodass zunächst die Lauffläche entsteht, und - die Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche danach einer betriebsverbessernden Behandlung unterzogen wird, derart, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper entsteht als betriebsbereit hergerichtete Zylinderlaufbahn für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors, umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolben im Zylinder, insbesondere einen Kolbenring des Kolbens im Zylinder. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass - die betriebsverbessernde Behandlung eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche umfasst, mittels welcher thermische Energie und/oder mechanische Energie in einem vorbestimmt begrenzten Zeitraum in die Lauffläche eingebracht wird (1130) zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche, derart, dass - ein Reibungskoeffizient des tribologischen Systems, insbesondere wenigstens der Zylinderlaufbahn und des Kolbens, nämlich nach der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche, in einem Bereich unterhalb von 0.025 liegt, insbesondere unterhalb von 0.01 liegt.

Description

BESCHREIBUNG

Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche, sowie Zylinderlaufbahn, Zylinder für einen Motor und Brennkraftmaschine mit dem Motor

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche. Die Erfindung betrifft weiter eine Zylinderlaufbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 20 in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche, insbesondere eine Zylinderlaufbahn hergestellt nach dem Verfahren.

Die Erfindung betrifft auch einen Zylinder mit der Zylinderlaufbahn, insbesondere umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolbenring eines Kolbens im Zylinder, und die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit dem Zylinder. Es sind grundsätzlich verschiedene Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn mit einer Lauffläche bekannt.

In DE 103 60 148 Al ist eine Zylinderlaufbahn mit einer gehonten Lauffläche in einem Zylinder beschrieben sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Zylinderlaufbahn. Dort ist vorgesehen, dass mehrere Teilbereiche der Lauffläche mit Mikrostrukturen ausgebildet sind; für das Verfahren ist vorgesehen, dass die Lauffläche auf der gesamten axialen Länge gehont wird und in mehrere Teilbereiche der Lauffläche Mikrostrukturen mit Laserbearbeitung eingebracht werden. Die Mikrostrukturen aufweisenden Teilbereiche können um einen oberen und einen unteren Totpunkt eines in der Zylinderlaufbahn geführten Kolbens vorgesehen sein. Eine Anwendung ist insbesondere in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen vorgesehen.

Eine Zylinderlaufbahn wird typischerweise als eine gehonte Zylinderlaufbuchse aus Eisenguss hergestellt. Die Zylinderlaufbuchse kann beispielsweise aus Grauguss, ggfs. in einem Schleuderguss- Verfahren, hergestellt werden und anschließend gehont werden. So kann eine geeignete Zylinderlaufbahn mit einem vorteilhaften Grundkörper aus Grauguss und einer vorteilhaft gehonten Lauffläche an einer zylinderseitigen Oberfläche der Zylinderlaufbahn zur Verfügung gestellt werden. Für den Automobil- und Nutzfahrzeugbau hat sich eine Zylinderlaufbahn bewährt, die eine verbesserte Oberflächenschicht aufweist. Dazu wird auf dem Grundkörper mittels einem Oberflächen-Beschichtungsverfahren eine Beschichtung aufgebracht.

Insofern ist in DE 39 41 381 Al ein Zylinderblock aus einer Leichtmetall-Legierung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem in eine jede Kolbenlaufbahn eine perforierte Hülse aus einem verschleißbeständigen, einen höheren Schmelzpunkt aufweisenden Material eingegossen ist und die Laufflächenanteile bildet. Zur Erzielung einer gewichtsoptimierten verschleißfesten Konstruktion ist die Hülse aus einem dünnwandigen, durch Durchstellen perforiertem Blech hergestellt, wobei die Durchstellungen eine von der Laufbahnkrümmung abweichende und Hinterschneidungen zum Grundmaterial bildende Ausrichtung haben und mit einer porösen, durch thermisches Metallspritzen aufgebrachten Schicht versehen sind. Bei einem Verfahren zur Herstellung des Zylinderblockes wird die perforierte Hülse mit einer thermischen Beschichtung versehen, in eine Gießform für den Zylinderblock eingelegt und justiert und anschließend die Hülse unmittelbar in den Zylinderblock eingegossen. Bei hohen Anforderungen an die Zylinderlaufflächen soll demnach angezeigt sein, nach dem Eingießen der Hülse und einer ersten mechanischen Bearbeitung, jedoch vor dem Honen die Zylinderlauffläche zumindest partiell aufzuschmelzen, um intermetallische Verbindungen aus der Hülse, der Beschichtung und dem Grundmaterial zu bilden.

Ein eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche sieht nun vor, dass

- ein Grundkörper der Zylinderlaufbahn bereitgestellt wird und auf dem Grundkörper die Lauffläche entsteht, indem auf dem Grundkörper mittels eines Oberflächen- Beschichtungsverfahrens eine Beschichtung aufgebracht wird und die Beschichtung in einem anschließenden spanenden Bearbeitungsschritt bearbeitet wird, sodass zunächst die Lauffläche entsteht.

Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine solche Zylinderlaufbuchse nach dem Aufbringen der Oberflächenschicht in einem anschließenden spanenden Bearbeitungsschritt zu bearbeiten. Eine solche oberflächenbeschichtete und anschließend spanend bearbeitete Lauffläche einer Zylinderlaufbahn kann im Unterschied zu einer ausschließlich gehonten Zylinderlaufbahn, insbesondere aus Eisenguss, vorzugsweise Grauguss, verbesserte Reibungsund Ölverbrauchseigenschaften aufweisen. Das heißt im Rahmen des eingangs genannten Verfahrens wird ein Grundkörper der Zylinderlaufbahn bereitgestellt und auf dem Grundkörper entsteht die Lauffläche - dazu wird auf dem Grundkörper mittels eines Oberflächen-Beschichtungsverfahren eine Beschichtung aufgebracht und die Beschichtung wird anschließend spanend bearbeitet, sodass die Lauffläche entsteht.

Das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche sieht nun zudem vor, dass danach die Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche zudem einer betriebsverbessernden Behandlung unterzogen wird. Diese betriebsverbessernde Behandlung erfolgt, derart, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper entsteht als betriebsbereit hergerichtete Zylinderlaufbahn für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors, umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolben im Zylinder, insbesondere Kolbenring des Kolbens im Zylinder.

Diese betriebsverbessernde Behandlung erfolgt innerhalb des technischen Systems bei einem Zylinder eines Motors im Betrieb. Die Lauffläche der Zylinderlaufbuchse sollte sich also im Betrieb zunächst vor allem gegen die Kontaktflächen der Kolbenringe als relevante Lauffläche zwischen der Zylinderlaufbahn und dem Kolben einlaufen. Diese zusätzliche Maßnahme folgt der grundsätzlichen Erkenntnis, dass eine Zylinderlaufbahn mit einem Kolben und gegebenenfalls einem Schmierstoff ein tribologisches System —im Folgenden auch als Tribosystem— bezeichnet, bildet. Zur Tribologie gehören die Gebiete der Reibung, des Verschleißes, der Schmierung und der Grenzflächenwechselwirkung.

Ein allgemeiner Parameter zur Beschreibung einer Eigenschaft eines Tribosystems mit zwei Reibpartnem ist der Reibungskoeffizient zwischen den Reibpartnern des Tribosystems. Der Reibungskoeffizient (auch Reibungszahl genannt - Formelzeichen u_ oder /), ist eine Größe der Dimension „Zahl“ und er steht für das Verhältnis der Reibungskraft FR zur auf das Tribosystem wirkenden Normalkraft FN (ggfs. auch als Anpresskraft wirkend) zwischen den Reibpartnern. Der Begriff gehört zum Fachgebiet der Tribologie. Bei der Angabe eines Reibungskoeffizienten wird zwischen Gleitreibung und Haftreibung unterschieden: Bei der Gleitreibung bewegen sich die Reibflächen der Reibpartner relativ zueinander, während sie dies bei der Haftreibung nicht tun. Vorliegend beziehen sich Angaben auf den Reibungskoeffizienten grundsätzlich zur Angabe einer maximalen Gleitreibungskraft zwischen zwei Reibpartnern; also den Gleitreibungskoeffzienten pc;; für diesen gilt im Allgemeinen: pc; <= pH , , mit dem Haftreibungskoeffizienten pH wobei man die Gleitreibungskraft angeben kann mit:

FR = pc * FN

Dabei ist FR die Reibungskraft, bzw. pc der Gleitreibungskoeffizient und FN die Normalkraft einer Pressung (Kraft senkrecht zur Reib-Fläche bzw. Grenz-Fläche zwischen den Reibpartnem des Triosystems). Der Reibungskoeffizient bestimmt also, wie groß die Reibungskraft im Verhältnis zur Normalkraft ist; eine höhere Reibungszahl bedeutet eine größere Reibungskraft, bei gleicher Normalkraft. Da es vorliegend vor allem um dynamische Vorgänge geht, ist c der Gleitreibungskoeffizient grundsätzlich der relevante Reibungskoeffizient.

Ein Reibungskoeffizient wird vor allem in Bezug auf das tribologische System (Tribosystem) als Ganzes bezogen; der Reibungskoeffizient betrifft also „das die Lauffläche beinhaltende Tribosystem“ - d. h. man spricht insofern von einem Reibungskoeffizienten des Tribosystems, dessen einer Bestandteil die beteiligten Reibpartner sind.

Die Reibpartner sind vorliegend also —im Zylinder— einerseits die Zylinderlaufbahn in Form der Zylinderlaufbuchse mit der Lauffläche und andererseits der Kolben mit seinen der Lauffläche zugewandten und an der Lauffläche reibenden Kontaktflächen. Des Weiteren umfasst das hier in Betrachtung stehende Tribosystem das Schmiermittel an der Lauffläche bzw. zwischen der Lauffläche der Zylinderlaufbahn in Form der Zylinderlaufbuchse einerseits und den Kontaktflächen des Kolbens andererseits. Des Weiteren umfasst das hier in Betrachtung stehende Tribosystem die Umgebungsbedingungen der hier genannten beteiligten Reibpartner.

Die Umgebungsbedingungen umfassen insbesondere Bedingungen im Zylinder. In der Praxis ist eine entsprechende Temperatur-, Geschwind! gkeits- und Druckabhängigkeit zu erkennen, welche auf einen Einfluss der Oberflächenänderung und Beschaffenheit der niemals ideal ebenen Lauffläche hindeutet und damit die Materialeigenschaft scheinbar beeinflusst. Ursächlich für die Reibung sind letztlich Abrasionsvorgänge, Adhäsions- und Kohäsionskräfte sowie elastische und plastische Verformungen an den Reib-Flächen bzw. Grenz-Flächen der Reibpartner eines Tribosystems; d. h. vorliegend zunächst der Lauffläche der Zylinderlaufbahn in Form der Zylinderlaufbuchse gegen die Kontaktflächen der Kolbenringe.

Verschleiß von tribologi sehen Oberflächen, die innerhalb technischer Apparate in Relativbewegung zueinander stehen —nämlich insbesondere in reibender Gleitbewegung zueinander stehen — entsteht durch unterschiedliche Mechanismen. Hierbei sind insbesondere der abrasive und der adhäsive Verschleiß hervorzuheben.

Abrasiver Verschleiß entsteht, wenn harte Teilchen eines Schmierstoffs beziehungsweise Rauheits spitzen eines der Reibpartner in die Oberflächen des Gegenkörpers, insbesondere in Bezug auf die genannten Bauteile, eindringen. In der Folge kommt es zur Furchung, Ritzung und Mikrozerspanung der beteiligten Bauteil oberflächen.

Die sich aus Adhäsion ergebende Reibung beruht auf der Trennung adhäsiver Bindungen zwischen den Reibpartnem. Liegen sich berührende Bauteile bei hoher Flächenpressung fest aufeinander, so können die sich daraus ergebenden Bindungskräfte größer sein als die Festigkeit der Substratwerkstoffe. In der Folge entsteht adhäsive Reibung bzw. Verschleiß durch Abtrennung von Randschichtteilchen beim Gleiten der Bauteile gegeneinander.

Adhäsiver Verschleiß ist häufig eine Folge von mangelnder Schmierung. Hierdurch wird deutlich, dass die Schmierung, insbesondere die Beölung bzw. der Ölverbrauch, einen Einfluss auf eine Reibung und einen Verschleiß hat.

Bei dem hier relevanten Tribosystem —umfassend die Reibpartner, d. h. zunächst die Lauffläche der Zylinderlaufbahn in Form der Zylinderlaufbuchse— muss sich die Lauffläche der Zylinderlaufbahn im Betrieb einlaufen gegen die an der Lauffläche reibenden Kontaktflächen des Kolbens, insbesondere der Kolbenringe. Wenigstens diese beiden Tribopartner —Lauffläche und Kolben— gestalten den Einlauf insofern gemeinsam. Dies erfolgt -wie zuvor genannt— innerhalb des technischen Systems bei einem Zylinder eines Motors im Betrieb. Die Lauffläche der Zylinderlaufbuchse sollte sich im Betrieb zunächst vor allem gegen die Kontaktflächen der Kolbenringe als relevante Lauffläche zwischen der Zylinderlaufbahn und dem Kolben einlaufen. Es hat sich unter anderem deswegen als vorteilhaft erwiesen, eine an sich hergestellte —„insofern rohe“— Zylinderlaufbahn betriebsbereit herzurichten; mit anderen Worten sie im Betrieb einlaufen zu lassen, wobei die Lauffläche der Zylinderlaufbahn in Form der Zylinderlaufbuchse - -also die Zylinderlaufbuchse— einer betriebsverbessernden Behandlung unterzogen wird.

Insofern ist für ein eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche an sich bekannt, dass die Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche zudem einer betriebsverbessernden Behandlung durch den Vorgang des Einlaufens des Motors unterzogen wird; nämlich derart, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper während des Einlaufens des Motors entsteht als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder des Motors, insbesondere umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolbenring eines Kolbens im Zylinder.

Dies wird regelmäßig dadurch erreicht, dass der Zylinder mit der Zylinderlaufbahn im Rahmen eines Einlaufvorgangs des Motors einem bewussten Einlaufvorgang unterzogen wird; dies kann und wird regelmäßig ein Einlaufvorgang sein, der zwar bereits während des Betriebs im Feld erfolgt, d. h. ein Betrieb unter bestimmten Beschränkungen zur Umsetzung des Einlaufvorgangs. Der Einlaufvorgang führt dazu, dass sich die drei Parameter Reibung, Verschleiß und Ölverbrauch bzw. Schmierung gegenseitig beeinflussen und sich die Zylinderlaufbahn gemeinsam mit einem Kolben und mit einem Schmierstoff als ein Tribosystem, einläuft, bzw. sich die genannten Komponenten zunächst —aneinander reibend— aufeinander einspielen; die bestimmten Beschränkungen zur Umsetzung des Einlaufvorgangs fördern diesen Einlaufvorgang und verhindern, dass das genannte Tribosystem Schaden erfährt. Erst im eingelaufenen Zustand sind die Parameter für Reibung, Verschleiß, Schmierung und Grenzflächenwechselwirkung der Lauffläche konstant.

Es ist für die Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche, als Teil eines tribologi sehen Systems bei einem Zylinder eines Motors, insbesondere in Brennkraftmaschinen nun wünschenswert, dass die Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche zudem in verbesserter Weise einer betriebsverbessernden Behandlung unterzogen wird, derart, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper entsteht. Insbesondere ist es wünschenswert, wenn die Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche nicht erst während des Betriebs im Einsatz eingelaufen werden. In der Dissertation aus 2015 „Einlaufverhalten von geschmierten Stahl-Stahl -Paarungen unter Berücksichtigung der Mikrostruktur“ von A. Brink (Identifikator: urn:nbn:de:swb:90-464133 KITopen-ID: 1000046413) an dem Institut für Angewandte Materialien der Fakultät für Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist nun beschrieben worden, dass die initiale Mikrostruktur der Oberflächen einer Lauffläche zweier Reibpartner in einem Tribosystem entscheidend für das Ergebnis eines stabilen Einlaufverhaltens sind; insbesondere betrifft dies die genannte Mikrostruktur und den bzw. die relevanten Reibungskoeffizienten der Lauffläche eines Reibpartners in einem vorgenannten Tribosystem.

Diese Mikrostruktur und den bzw. die relevanten Reibungskoeffizienten der Lauffläche eines Reibpartners in einem vorgenannten Tribosystem vorteilhaft zu beeinflussen ist ein Ziel bei einer betriebsverbessernden Behandlung eines Reibpartners in einem Tribosystem, insbesondere in Brennkraftmaschinen.

Es ist außerdem grundsätzlich wünschenswert mittels Methoden zur Darstellung einer sogenannten „Superlubricity“ (Superschmierung, Superlubrizität), die Reibleistung des Tribosystems auf vorteilhafte Weise zu beeinflussen, indem eine relevante Lauffläche eines Reibpartners als eine sogenannte superschmierende („superlubricant“) Lauffläche konditioniert wird.

Es ist auch wünschenswert, insbesondere unabhängig von den exakten initialen Mikrostrukturen einer Lauffläche, einen stabilen Verschleiß- bzw. Reibwert zu erhalten, der nicht erst — ungesteuert und beliebig— während eines Einlaufvorgangs eines Betriebs im Einsatz an der Lauffläche eines Reibpartners eingelaufen wird.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn mit einer betriebsbereit hergerichteten Lauffläche auf dem Grundkörper der Zylinderlaufbahn als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors anzugeben und eine vorteilhafte Zylinderlaufbahn bereitzustellen, die in verbesserter Weise —insbesondere ohne Einlaufvorgang erst während des Betriebs im Einsatz — betriebsbereit hergerichtet ist.

Insbesondere ist es eine Aufgabe, eine betriebsbereit hergerichtete Lauffläche einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse als betriebsbereit hergerichtetes tribologisch superlubrizitäres Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors anzugeben, die mit verschiedenen Kolbenringen bzw. Kolbenoberflächen funktioniert.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche.

Die Erfindung geht damit aus von einem Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche.

In dem Herstellungsverfahren ist vorgesehen, dass

- ein Grundkörper der Zylinderlaufbahn bereitgestellt wird und auf dem Grundkörper die Lauffläche entsteht, indem

- auf dem Grundkörper mittels eines Oberflächen-Beschichtungsverfahrens eine Beschichtung aufgebracht wird und die Beschichtung in einem anschließenden spanenden Bearbeitungsschritt bearbeitet wird, sodass zunächst die Lauffläche entsteht, und

- die Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche danach einer betriebsverbessemden Behandlung unterzogen wird, derart, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper entsteht als betriebsbereit hergerichtete Zylinderlaufbahn für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors, umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolben im Zylinder, insbesondere Kolbenring des Kolbens im Zylinder.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die betriebsverbessemde Behandlung eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche umfasst, mittels welcher thermische Energie und/oder mechanische Energie in einem vorbestimmt begrenzten Zeitraum in die Lauffläche eingebracht wird zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche, derart, dass

- ein Reibungskoeffizient des tribologischen Systems, insbesondere wenigstens der Zylinderlaufbahn und des Kolbens, nämlich nach der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche, in einem Bereich unterhalb von 0.025 liegt, insbesondere unterhalb von 0.01 liegt.

Vorteilhaft erfolgt die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn mittels einer, insbesondere reibenden, Gleitbewegung eines Gegenkörpers in Kontakt mit der Lauffläche. Insbesondere umfasst das tribologische System insofern wenigstens die Zylinderlaufbahn und den Kolben.

Die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung kann insbesondere eine beim spanenden Bearbeitungsschritt in die Lauffläche eingebrachte thermische Energie und mechanische Energie umfassen.

Die betriebsverbessernde Behandlung kann insbesondere als eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche umgesetzt werden, indem diese als eine tribometrisch vorbestimmte Vorbehandlung ausgeführt wird, die somit innerhalb eines bewährten Rahmens einer kontrollierten Vorbehandlung ausgeführt wird.

Es ist grundsätzlich angestrebt, das Tribosystem insgesamt zu berücksichtigen, damit dieses einen gewünschten positiven Reibeffekt aufweist; vorteilhaft ist es aber -wie sich zeigt— möglich, diesen gewünschten positiven Reibeffekt bereits mit der Konditionierung der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit der Lauffläche zu erreichen, die für unterschiedliche Kolben, insbesondere unterschiedliche Kolbenringe und Schmierstoffe jedenfalls im Grundsatz funktioniert. Das Tribosystem ist in Bezug auf die Konditionierung des Kolbens, insbesondere Kolbenrings, bereits mit der Konditionierung der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit der Lauffläche jedenfalls im Grundsatz vorteilhaft hergerichtet.

Der beanspruchte erfindungsgemäße Reibungskoeffizient (insbesondere Gleit- Reibungskoeffizient, und vorzugsweise ggfs. weitere relevante vorteilhafte Reibmerkale) ist (bzw. sind) in vorteilhafter Weise erreichbar mittels der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn unter Bearbeitung der Lauffläche. Insbesondere zeigt sich, dass damit weitgehend konstante Parameter für Reibung, Verschleiß, Schmierung und Grenzflächenwechselwirkung erreichbar sind. Es zeigt sich, dass dies besonders vorteilhaft auch mittels einer tribometrisch vorbestimmten Vorbehandlung möglich ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es damit vorteilhaft möglich, einen eher individuellen Einlaufprozess weitgehend zu reduzieren oder ganz überflüssig zu machen; dies wird in besonders vorteilhafter Weise zugunsten einer kontrollierten, insbesondere vorbestimmten, tribometrischen Vorbehandlung der Lauffläche eines Reibpartners —vorliegend der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse— in dem hier vorliegenden Tribosystem bei einem Zylinder eines Motors umgesetzt. Insbesondere umfasst das Tribosystem die Zylinderlaufbahn und einen Kolbenring eines Kolbens im Zylinder.

Vorliegend ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die betriebsverbessernde Behandlung eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche umfasst, mittels welcher thermische Energie und/oder mechanische Energie in einem vorbestimmt begrenzten Zeitraum in die Lauffläche eingebracht wird zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche.

Es zeigt sich, dass —gemäß dem Konzept der Erfindung, wie beansprucht— mittels der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn unter Bearbeitung der Lauffläche thermische Energie und/oder mechanische Energie in einem vorbestimmt begrenzten Zeitraum in die Lauffläche eingebracht werden kann, derart, dass nach der Bearbeitung der Lauffläche ein Reibungskoeffizient des tribologi sehen Systems in einem Bereich unterhalb von 0.025, insbesondere unterhalb von 0.01 liegt.

Die Erfindung hat erkannt, dass es vor allem zielführend ist, wenn die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung darauf ausgerichtet ist, dass nach der Bearbeitung der Lauffläche ein Reibungskoeffizient des tribologi sehen Systems in einem Bereich unterhalb von 0.025, insbesondere unterhalb von 0.01 liegt.

Dadurch kann vorteilhaft eine geeignete Mikrostruktur bereitgestellt oder unterstützt oder auch aufrechterhalten werden, um den relevanten Reibungskoeffizienten der Lauffläche des Reibpartners —vorliegend der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse— vorteilhaft zu beeinflussen. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, im Rahmen einer solchen tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung einen Zustand mit einem konstanten Verhalten bzgl. Reibung, Verschleiß, Schmierung und Grenzflächenwechselwirkung an der Lauffläche des Reibpartners im Betrieb zu erreichen.

Die Erfindung führt im Rahmen der Aufgabenstellung auch zu einer Zylinderlaufbahn gemäß Anspruch 20, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren entsprechend dem Konzept der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Zylinderlaufbahn ist in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche gebildet, wobei die Zylinderlaufbahn aufweist: - einen Grundkörper mit der Lauffläche, die auf dem Grundkörper mittels einem Oberflächen- Beschichtungsverfahren als eine Beschichtung aufgebracht ist, wobei die Beschichtung spanend bearbeitet ist, und

- die Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche einer betriebsverbessernden Behandlung unterzogen ist, derart, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors vorliegt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass

- die betriebsverbessernde Behandlung eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche umfasst, mittels welcher thermische Energie und/oder mechanische Energie in einem vorbestimmt begrenzten Zeitraum in die Lauffläche eingebracht ist zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche, derart, dass

Die Erfindung führt im Rahmen der Aufgabenstellung auch auf einen Zylinder gemäß Anspruch 21 für einen Motor, insbesondere für einen Großmotor, einer Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbahn.

Die Erfindung führt im Rahmen der Aufgabenstellung auch auf eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 22 mit einem Motor, insbesondere Großmotor, aufweisend eine Anzahl Zylinder jeweils mit der erfindungsgemäßen Zylinderlaufbahn.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.

Es zeigt sich außerdem, dass dies vorteilhaft möglich ist, im Rahmen der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung unter Erreichen des Reibungskoeffizienten, wie genannt. Dies kann vorteilhaft mittels geeigneter Parameter der tribometrisch kontrollierten, insbesondere vorbestimmten, Vorbehandlung insbesondere gemäß einer oder mehrerer der nachfolgend erläuterten Weiterbildungen erreicht werden. Eine tribometrische Behandlung eines Körpers beeinflusst normalerweise dessen Oberfläche und Gefüge typischerweise vor allem erkennbar in einer Reichweite von 10 nm bis Ipm. Nachweise der Struktur einer Oberfläche ist mittels einer Oberflächen-Analyse (OF-Analyse) vorliegend über ein Rasterkraftmikroskop (AFM) und/oder der Struktur eines Gefüges, vorliegend über eine „Focused Iron Beam“-Analyse (FIB-Analyse) möglich.

Es zeigt sich in vorteilhafter Weise, dass die bevorzugte tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung bevorzugt unter Beibehaltung der Gefüge und Oberflächen erfolgen kann. Unter anderem mittels oben genannter Analysen konnte gezeigt werden, dass Gefüge und Oberflächen unverändert bzw. weitgehend unverändert auch nach einer tribologischen Behandlung gemäß dem Konzept der Erfindung sind.

Konkret ist im Vergleich dazu bei anderen Ansätzen zur Verringerung von Reibung eine deutliche Kornverfeinerung jedenfalls an der Oberfläche zu beobachten. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist aber zu beobachten, dass die bevorzugte tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung im Wesentlichen unter Beibehaltung der Gefüge und Oberflächen erfolgt.

Gleichwohl kann in einer Abwandlung vorteilhaft zudem eine geeignete Mikrostruktur —wenn nicht weitgehend beibehalten— dann jedoch während der betriebsverbessernden Behandlung verbessernd verändert werden in Bezug auf die tribologischen Eigenschaften des Systems.

Es zeigt sich vorteilhaft, dass in der Tiefe der Lauffläche eine Änderung der chemischen Zusammensetzung praktisch nicht erfolgt; die tribometrische Vorbehandlung führt darüber hinaus zu vergleichsweise stabilen und reproduzierbaren Laufeigenschaften bereits zu einem vergleichsweise frühen Betriebszeitpunkt im Betrieb. Es wurde erkannt, dass durch gezieltes Einbringen von thermischer Energie und/oder mechanischer Energie in die Lauffläche die Eigenschaften der Lauffläche beeinflusst werden können, derart, dass dem tribologischen System mit der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche auf dem Grundkörper als betriebsbereit hergerichtetes Teil für das tribologische System eines Zylinders eines Motors ein Reibungskoeffizient zugeordnet werden kann, der in einem Bereich unterhalb von 0.025 liegt, insbesondere unterhalb von 0.01 liegt. Der Reibungskoeffizient, insbesondere Gleitreibungskoeffizient, ändert sich erfindungsgemäß so, dass er nach dem Einbringen der thermischen Energie und/oder mechanischen Energie in einem Bereich unter 0.025, insbesondere unter 0.01 liegt.

So entsteht eine besonders reibarme Lauffläche, d. h. die vorteilhafte Zylinderlaufbahn mit der vorteilhaften Lauffläche in dem superlubrizitären Tribosystem. Der Reibungskoeffizient verbleibt auch weiterhin in diesem niedrigen Bereich, sodass auch die dem Reibungskoeffizienten zugrundeliegenden Reib- und Verschleißwerte als stabilisiert betrachtet werden können.

Vorteilhaft ist weiter vorgesehen, dass

- der Grundkörper der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse aus Eisenguss, insbesondere Grauguss, bereitgestellt wird, und/oder

- auf dem Grundkörper mittels dem Oberflächen-Beschichtungsverfahren die Beschichtung aufgebracht wird als Keramik- und/oder Metall-Beschichtung.

Vorteilhaft ist weiter vorgesehen, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper entsteht gemäß dem Konzept der Erfindung als betriebsbereit hergerichtete Zylinderlaufbahn für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors, insbesondere umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolben im Zylinder, insbesondere Kolbenring eines Kolbens im Zylinder. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass

- die Lauffläche eine Keramik- und/oder Metall-Beschichtung aufweist, und

- der Kolben, insbesondere der Kolbenring, eine Chrom-Oberflächen-Beschichtung aufweist, insbesondere mit Diamant und/oder Keramik.

Vorteilhaft ist weiter vorgesehen, dass bei dem Zylinder des Motors umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolben eines Zylinders, insbesondere Kolbenring eines Kolbens im Zylinder, der Kolbenring im Grundwerkstoff aus Stahl, insbesondere Stahlguss hergestellt ist, und eine Oberflächen-Beschichtung aufweist, insbesondere eine Chrom- Oberflächen-Beschichtung, vorzugsweise eine Chrom- Oberflächen- Beschichtung mit Diamant und/oder Keramik. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass das Oberflächen-Beschichtungsverfahren ein Spritzbeschichtungsverfahren ist, mittels dessen die Beschichtung aus Festphase, insbesondere mittels thermischen Spritzens, vorzugsweise mit Schichtdicken zwischen 10 pm bis 1000 pm, auf dem Grundkörper aufgebracht wird.

Allgemein sind außer einem thermischen Spritzverfahren auch Plasmaspritz-Verfahren oder dgl. Oberflächen-Beschichtungsverfahren aus Plasma möglich. Vorteilhaft kann das Oberflächen- Beschichtungsverfahren alternativ oder zusätzlich auch ein Dünnschicht-Beschichtungsverfahren sein, mittels dem die Beschichtung aus Plasma- oder Gasphase, insbesondere mittels CVD- oder PCD-Beschichtungsv erfahren oder Sputtern, vorzugsweise mit Schichtdicken unter 10 pm, auf dem Grundkörper aufgebracht wird.

Eine Weiterbildung geht von der Überlegung aus, dass insbesondere bei einem spanenden Bearbeitungsschritt Energie in die Lauffläche eingebracht wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Umfang und/oder die Form der eingebrachten mechanischen Energie und/oder thermischen Energie variabel geändert werden, insbesondere Parameter der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung, zyklisch geändert werden

Vorteilhaft kann der spanende Bearbeitungsschritt ein Rollen, Honen, Drehen oder dergleichen spanendes Bearbeiten der Beschichtung umfassen. Es können insbesondere alle spanenden Bearbeitungsverfahren gemäß DIN 8589 verwendet werden. In der DIN-Norm ist bereits definiert, dass spanende Bearbeitungsverfahren eine Werkstoffoberfläche ändern. Es können Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide, wie beispielsweise Drehen, und Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide, wie beispielsweise Honen, verwendet werden. Das spanende Bearbeitungsverfahren kann je nach Anwendung, also des beabsichtigten Einsatzes der Lauffläche, insbesondere Verwendung der Zylinderlaufbahn, ausgewählt werden.

Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann der Umfang und/oder die Form der eingebrachten mechanischen Energie und/oder thermischen Energie variabel geändert werden, insbesondere Parameter der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung, zyklisch geändert werden.

Vorteilhaft kann - die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche der Zylinderlaufbahn zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche mittels einer, insbesondere reibenden Gleitbewegung eines Gegenkörpers in Kontakt mit der Lauffläche erfolgen, und/oder

- die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche der Zylinderlaufbahn mittels einem weiteren spanenden Bearbeitungsschritt der Lauffläche erfolgen, insbesondere wobei der weitere spanende Bearbeitungsschritt den Bedingungen der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung angepasst ist.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass eine Komstruktur der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Vergleich zur noch nicht betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Wesentlichen keine oder eine nur unwesentliche Komverfeinerung aufweist, insbesondere die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche derart erfolgt, dass eine Kornstruktur in der Gefügestruktur und/oder der Oberflächenstruktur der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Vergleich zur noch nicht betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Wesentlichen ohne Kornverfeinerung erhalten bleibt, insbesondere eine mittlere Korngröße im Wesentlichen kaum oder nicht reduziert wird. Vorteilhaft weist die Lauffläche eine Gefügestruktur und/oder eine Oberflächenstruktur mit einer Komstruktur auf, deren Korngrößen wenigstens im Bereich oberhalb von 10 Nanometer liegt, vorzugsweise bei 100 pm liegt und darüber liegt.

D. h. die Lauffläche, insbesondere die Zylinderlaufbahn, kann eine Gefügestruktur und/oder eine Oberflächenstruktur mit einer Kornstruktur aufweisen, deren Korngrößen in den genannten Bereichen liegen.

Gleichwohl kann in einer Abwandlung vorgesehen sein, dass sich durch das Einbringen der Energie während des spanenden Bearbeitungsschrittes die Struktur der Lauffläche, insbesondere der Oberfläche der Lauffläche, in vorteilhafter Weise ändert. Üblicherweise liegt die Komstruktur der Oberfläche der Lauffläche so, dass die Korngrößen kleiner werden; dies ist gemäß der vorliegenden Weiterbildung aber gerade nicht der Fall.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Öl-Schmierung bei der Behandlung der Lauffläche beschränkt ist auf eine initiale 01 -Schmierung. Insbesondere kann ein Zeitraum einer initialen Öl-Schmierung auf unter 5 Minuten beschränkt sein, vorzugsweise mit einer erhöhten Öl-Zufuhr oberhalb eines sonst verringerten Öl-Zufuhrbereichs bei der Bearbeitung.

Es hat sich im Rahmen einer Weiterbildung als vorteilhaft erwiesen, dass bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche, die Öl-Schmierung bei der Bearbeitung der Lauffläche in einem verringerten flächenbezogenen Öl -Zufuhrbereich von 0.0 ml/min bis 2 ml/min pro m² bewegt. Vorteilhaft ist Öl-Schmierung also zwar vorhanden, aber deutlich reduziert und/oder nur initial - vorteilhaft ist eine reduzierte Öl-Schmierung auf eine Menge unterhalb von 1 ml/min pro m² begrenzt; insbesondere ist eine lediglich initiale Öl-Schmierung auf eine Menge unterhalb von 301 pro m² begrenzt.

Mit anderen Worten ist die Öl-Schmierung bei der Bearbeitung der Lauffläche zur Vermeidung von nachteiligen Effekten grundsätzlich vorhanden, aber ebenso begrenzt, wie die initiale Öl- Schmierung. Vorzugsweise ist der Zeitraum einer initialen Öl-Schmierung auf unter 10 Minuten bei der Bearbeitung der Lauffläche, insbesondere auf unter 5 Minuten, beschränkt. Vorzugsweise kann bei der initialen Öl-Schmierung eine erhöhte Öl-Zufuhr oberhalb eines obigen sonst verringerten Öl-Zufuhrbereichs bei der Bearbeitung vorgesehen sein, vorteilhaft erweist sich jedoch auch bei der initialen Öl-Schmierung ein verringerter Öl-Zufuhrbereich von 0.0 ml/min pro m² bis 2 ml/min pro m² als vorteilhaft. Eine initiale Öl-Schmierung liegt also bei der Bearbeitung der Lauffläche vorteilhaft in einem verringerten flächenbezogenen Öl- Zufuhrbereich von 0.01 pro m² bis 30 1 pro m².

Es erweist sich in diesem Zusammenhang einer Weiterbildung als besonders zuträglich für die Bearbeitung der Lauffläche zur Erreichung des Reibungskoeffizienten, dass diese mit den vorgenannten Parametern der Öl-Schmierung im verringerten Öl-Zufuhrbereich, insbesondere der Beschränkung auf die initiale Öl-Schmierung, umgesetzt wird. Anders ausgedrückt, ist insbesondere initial zur Bearbeitung der Lauffläche eine Schmierung/Benetzung zur Vermeidung von Versuchsschäden vorteilhaft, und mit der Korrelation einer Ölvermeidung bei der weiteren Bearbeitung zur Erreichung des superlubrizitären Bereichs eines Reibungskoeffizienten zuträglich. Gleichwohl ist die beschränkte Beölung insbesondere eher beim Bearbeiten wichtig als bei der Vorschmierung.

Unter anderem wird durch einen verringerten Öl-Zufuhrbereich, insbesondere der Beschränkung auf die initiale Öl -Schmierung, einfach ausgedrückt “initiale Beölung” bewirkt, dass sich zunächst ein Schmierfilm auf der Probe bildet, der ein leichtes Abgleiten der beiden Reibpartner aneinander erlaubt und einen topographischen Einlauf ermöglicht. Der reproduzierbar beobachtete Einlauf, d. h. das über mehrere Stunden dauernde Absinken des Reibwerts, entsteht vorteilhaft dann durch eine Zersetzung des aus der initialen Beölung vorliegenden Öls. So kann nämlich ein dünner Film gecrackten Öls entstehen. Da kein neues Öl nachkommt —durch einen verringerten Öl -Zufuhrbereich, insbesondere der Beschränkung auf die initiale Öl-Schmierung— kann die überschüssige Menge zersetzten Öls aus dem Reibkontakt geschoben werden (sichtbar beispielsweise mit bloßem Auge am Rand einer Reibspur). So zeigt sich in Versuchen, dass sich auf einem Ring homogene Inseln aus Ölbestandteilen ausbilden.

Setzt aber —entgegen einem verringerten Öl -Zufuhrbereich, insbesondere der Beschränkung auf die initiale Öl-Schmierung— eine erneute Beölung ein, wird dieser Film gecrackten Öls wohl eher dicker. Es scheint, da immer neues Öl nachkommt, dass nicht alles zersetzte Öl aus dem Kontakt entfernt werden kann. Der Reibwert könnte sich dadurch entgegen der Maßgabe dieser vorgenannten Weiterbildung erhöhen.

Dies zeigen beispielsweise Messungen an einem sogenannten Schwingungs- und Reibungsverschleißprüfgerät SRV (Optimol Instruments Prüftechnik GmbH), das —als SRV- Tribometer als Industriestandard bekannt— im Folgenden als SRV-Tribometer bezeichnet wird.

Die Messungen wurden u. a. nach einer initialen Schmierung ohne weitere Beölung mit einer Laufzeit von bis zu 100 Stunden (h) mit dem standardmäßigen SRV-Tribometer durchgeführt. Ergänzend dazu wurde bei einer weiteren Versuchsreihe nach einer Initialbeölung die Beölung für 20 Stunden (h) abgestellt und anschließend mit 1 ml/min pro m² beölt. Bei beiden Versuchsreihen war ein Einlauf mit reproduzierbarer und deutlicher Erniedrigung des Reibwerts zu beobachten. Nach einem Start der Beölung nach einer Versuchsdauer von 20 Stunden (h) stieg der Reibwert im Kontakt wieder an.

Zudem ergeben sich im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung, dass weiter unten erläuterte chemische Eigenschaften an der unmittelbaren Oberfläche und der Tiefe (im Bulk) der tribometrisch kontrolliert vorbehandelten Zylinderlaufbahn bewirkt wurden. Dies ist der Superlubrizität der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse zuträglich. Es zeigt sich, dass diese ganz oder teilweise auch aus der bevorzugten Weiterbildung, betreffend die vorgenannten Parameter der Öl-Schmierung, unterstützt werden.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung zur tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Lauffläche, insbesondere die Zylinderlaufbahn, einen erhöhten Kohlenstoffgehalt aufweist, wobei der erhöhte Kohlenstoffgehalt auf eine unmittelbare Oberfläche der Lauffläche beschränkt ist, insbesondere eine Halbwertsbreite eines erhöhten Kohlenstoffgehalts zur Oberfläche auf einen Oberflächenbereich von unter 250 nm beschränkt ist.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung zur tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Lauffläche, insbesondere die Zylinderlaufbahn, einen verminderten Metall oxidgehalt, insbesondere Titanoxidgehalt, aufweist, wobei der verminderte Metalloxidgehalt auf eine unmittelbare Oberfläche der Lauffläche beschränkt ist, insbesondere eine Halbwertsbreite eines Anstiegs auf Sättigungsniveau im Bulk auf einen Oberflächenbereich von unter 250 nm beschränkt ist.

Zudem ergeben sich im Folgenden erläuterte weitere Parameter gemäß einer Weiterbildung als besonders vorteilhaft betreffend den vorbestimmt begrenzten Zeitraum einer Einbringung von thermischer Energie und/oder mechanischer Energie in die Lauffläche.

Vorzugsweise liegt der vorbestimmt begrenzte Zeitraum unterhalb von 20 Stunden, insbesondere unterhalb von 15 Stunden, vorzugsweise unterhalb von 10 Stunden, vorzugsweise erfolgt das Einbringen der thermischen Energie und/oder der mechanischen Energie über einen vorbestimmt begrenzten Zeitraum von bis zu 20 Stunden, vorzugsweise über einen vorbestimmt begrenzten Zeitraum innerhalb von 2 bis 20 Stunden, bevorzugt von 5 bis 10 Stunden.

In einer weiteren Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Einbringen der thermischen und der mechanischen Energie über einen Zeitraum von 3 bis 15 Stunden erfolgt. Die minimal mögliche Zeit, in der die Energie eingebracht wird, ist davon bestimmt, dass ein zu großer Energieeintrag in zu kurzer Zeit ein Fressen von Laufbahn und Reibpartner initiiert. Ein solches Fressen soll vermieden werden. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass zur tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn die thermische Energie in Form von Temperatur eingebracht wird; vorzugsweise die Bearbeitung der Lauffläche bei erhöhter Temperatur in einem Bereich erhöhter Temperatur über Raumtemperatur erfolgt. Thermische Energie kann zusätzlich zu mechanischer Energie in die Lauffläche eingebracht werden. Zwar entsteht durch mechanische Energie auch bereits eine Dissipation eines Teils der Energie in thermische Energie, jedoch kann zusätzliche thermische Energie nötig sein. Bei einer solchen Weiterbildung kann die Temperatur zwischen 50°C und 250°C betragen.

Die thermische Energie wird insbesondere eingebracht, indem die Bearbeitung der Lauffläche in einem Bereich erhöhter Temperatur über Raumtemperatur erfolgt, insbesondere einem zeitlichen Verlauf eines Temperaturprofils folgend. Vorteilhaft umfasst der Bereich erhöhter Temperatur an der Lauffläche einen Temperaturbereich der Bearbeitung zwischen 50°C und 250°C, bevorzugt zwischen 100°C und 250°C.

Im Rahmen einer Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die mechanische Energie eingebracht wird, indem die betriebsverbessemde Behandlung der Lauffläche erfolgt unter vorbestimmtem Einstellen von Einstell-Parametern bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung, wobei die Einstell-Parameter ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:

- eine Normalkraft einer Pressung auf die Lauffläche bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche,

- eine Gleitgeschwindigkeit einer Gleitbewegung auf der Lauffläche bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche,

- eine Öl-Schmierung bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche,

- eine Temperatur bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung.

Eine Gleitbewegung ist bevorzugt als eine Relativbewegung der Tribopartner ausgelegt.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche

- die Normalkraft einer Pressung auf die Lauffläche in einem Pressungsbereich zwischen 25 Megapascal (MPa) und 140 Megapascal (MPa), bevorzugt zwischen 60 MPa und 130 MPa liegt, und/oder

- die Gleitgeschwindigkeit der Gleitbewegung in einem Bereich von unter 1 m/s liegt - ein Temperaturbereich der Bearbeitung zwischen 50°C und 250°C, bevorzugt zwischen 100°C und 250°C liegt.

So kann insbesondere vorgesehen sein, dass in einer teilweisen oder vollständigen Kombination der vorgenannten Weiterbildungen die eingebrachte mechanische Energie erfolgt nach Maßgabe von Parametern aus der Gruppe Pressung, Gleitgeschwindigkeit, Temperatur und Öl- Schmierung. In einer Weiterbildung kann die Pressung beispielsweise zwischen 25 MPa und 60 MPa, die Gleitgeschwindigkeit zwischen 0 m/s und 1 m/s, der Temperaturbereich der Bearbeitung zwischen 150°C und 250°C und die Öl-Schmierung bis 2 ml/min pro m² sein. Die eingebrachte mechanische Energie ist vorteilhaft umso größer je größer die Pressung, der Temperaturbereich der Bearbeitung und je höher die Gleitgeschwindigkeit gewählt ist.

Auch kann vorteilhaft gelten, dass je besser die Schmierung ist, desto geringer die eingebrachte mechanische Energie ist; gleichwohl unter Berücksichtigung der oben genannten Weiterbildung betreffend den verringerten Öl-Zufuhrbereich, insbesondere der Beschränkung auf die initiale Öl -Schmierung.

Die mechanisch eingebrachte Energie kann die Oberfläche der Lauffläche elastisch, plastisch und chemisch verändern. Insbesondere führen mechanische Energien, die mit einer Pressung größer als 60 MPa eingebracht werden, zu geringen Reib- und Verschleißwerten.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung gemäß dem Konzept der Erfindung kann man als besonders vorteilhaft festhalten, dass im Unterschied zu einem normalen Einlaufverfahren, das mit Ölzusatz erfolgt, eine betriebsverbessernde Behandlung mittels einer tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn unter Bearbeitung der Lauffläche erhebliche Vorteile hat. Die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung kommt besonders vorteilhaft zum Ergebnis einer Absenkung des (Gleit-) Reibungskoeffizienten des tribologi sehen Systems in einen Bereich unterhalb von 0.025, insbesondere unterhalb von 0.01, wenn die oben genannten Parameter der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung mit einer Temperatur T zwischen 100°C und 250°C, einer Pressung p zwischen 60 MPa und 130 MPa angesetzt werden für einen Zeitraum von t < 10 h (Stunden).

Besonders zuträglich für das Erreichen einer Absenkung des (Gleit-)Reibungskoeffizienten des tribologi sehen Systems in einen Bereich unterhalb von 0.025, insbesondere unterhalb von 0.01 ist eine nur initiale Öl-Schmierung von unter 10 Minuten mit einem verringerten Öl- Zufuhrbereich von 0.0 1 pro m² bis 3001/ pro m², insbesondere von unter 1501 pro m² nur für 10 Minuten oder darunter.

Besonders vorteilhaft ist zudem festzuhalten, dass man mit den vorgenannten Parametern zur Erreichung des superlubrizitären Reibungskoeffizienten von unterhalb von 0.025, wie genannt, eigentlich eine zumindest deutlich abgewandelte Gefügestruktur und/oder Oberflächenstruktur zu erwarten hätte.

Es zeigt sich jedoch vorteilhaft, dass selbst bei den oben genannten Parameterwerten einer tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn unter Bearbeitung der Lauffläche eine Struktur eines Gefüges und/oder einer Oberfläche (OF und FIB unverändert) derselben substantiell unverändert bleibt.

Insbesondere zeigt sich auch, dass sich die chemische Zusammensetzung maßgeblich dadurch hervorhebt, dass unter Einschränkung des Kohlenstoffgehalts auf die unmittelbare Oberfläche und unter recht oberflächennaher Einstellung einer weitgehend konstanten Titan- und/oder Oxid- Dichte; diese Parameter können bis in die Tiefe der Zylinderlaufbahn anhalten.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

FIG. 1 eine exemplarische Darstellung eines Verlaufs von thermischen und mechanischen Energieeinträgen in ein Tribosystem bei einem Verfahren, beispielsweise gemäß der Ausführungsform in Ansicht (B) der Fig. 7, zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche, wobei eine betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper entsteht als betriebsbereit hergerichtetes Teil für das Tribosystem bei einem Zylinder eines Motors, insbesondere umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolbenring eines Kolbens im Zylinder, beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine der Ausführungsform in Ansicht (A) der Fig. 7;

FIG. 2 eine Darstellung zweier exemplarischer Verläufe von Reibungskoeffizienten für eine Paarung von Reibkomponenten bei einem Tribosystem, wobei für eine Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche; in Ansicht a) die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors vorliegt, in Ansicht b) eine vergleichbare, aber unbehandelte Lauffläche als Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors vorliegt;

FIG. 3 eine Darstellung mehrerer exemplarischer zeitlicher Verläufe von Reibungskoeffizienten über einen Betriebszeitraum, wobei thermische und mechanische Energieeinträge, wie sie anhand von Fig. 1 erläutert sind, vorliegen und wobei eine Ölflussrate zyklisch verändert wurde;

FIG. 4 in Ansicht (A): eine Darstellung von simulierten Verläufen von

Reibungsverlusten bei einer Lauffläche als Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors, umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolbenring eines Kolbens im Zylinder, wobei die Lauffläche an dem Kolbenring reibt, wobei für die Verläufe in a) die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche als betriebsbereit hergerichtetes Teil für das Tribosystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegt, und für die Verläufe in b) eine vergleichbare aber unbehandelte Lauffläche als Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors vorliegt; in Ansicht (B): eine exemplarische Darstellung einer Einzel-Zylinder-Prüfung für ein Tribosystem mit spanend bearbeiteter Beschichtung als Lauffläche, die zudem einer betriebsverbessemden Behandlung unterzogen wurde und die dann als betriebsbereit hergerichtete Lauffläche als betriebsbereit hergerichtetes Teil für das Tribosystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegt (rechts) und für ein übliches Tribosystem mit einer vergleichbaren aber unbeschichteten und unbehandelten Lauffläche als Teil für das Tribosystem;

FIG. 5 eine zusammenschauende Darstellung von verschiedenen Oberflächenuntersuchungen an einer Laufbahnoberfläche einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse zur grundsätzlichen Erläuterung einer Zylinderlaufbahn mit einer Lauffläche;

FIG. 6 eine vergleichende Darstellung von Oberflächenuntersuchungen an verschiedenen Laufbahnoberflächen einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse, wobei eine Ölflussrate unterschiedlich zur Anwendung kam;

FIG. 7 in Ansicht (A): eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Brennkraftmaschine mit einer symbolischen Darstellung eines Ölverbrauchs für verschiedene Teile der Brennkraftmaschine; in Ansicht (B): ein Ablauf diagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors beispielsweise der Brennkraftmaschine der Ansicht (A), insbesondere wobei das tribologische System die Zylinderlaufbahn und einen Kolbenring eines Kolbens im Zylinder umfasst.

Mit einem Tribometer können Reibung und Verschleiß eines tribologischen Systems untersucht werden. Messungen werden in bekannter Weise insbesondere an einem sogenannten Schwingungs- und Reibungsverschleißprüfgerät „SRV“ (Optimol Instruments Prüftechnik GmbH) durchgeführt; siehe auch:

SRV-

Das Schwingungs- und Reibungsverschleißprüfgerät „SRV“ —als ein SRV-Tribometer als Industriestandard bekannt— wird im Folgenden als SRV-Tribometer bezeichnet. Ein an sich bekanntes Tribometer, insbesondere das vorgenannte SRV-Tribometer, weist üblicherweise einen Kontaktbereich auf. Im Kontaktbereich ist ein Schwingarm eine Heizplatte, eine Öl- Kapillare, eine Ölwanne mit Halterung und ein elektrischer Motor angeordnet. Die Ölwanne weist gleichzeitig eine Linersegment-Halterung auf, auf der die zu untersuchende Lauffläche gehalten werden kann.

Mit Hilfe des Schwingarms und des elektrischen Motors kann eine Oszillationsbewegung durchgeführt werden. Es kann alternativ auch eine Rotationsbewegung durchgeführt werden.

Die Grundbewegung kann mit konstanter Geschwindigkeit ablaufen. Die Gleitgeschwindigkeit ergibt sich aus dem Hub und der Frequenz des Antriebs und der Verschiebung der y-Achse. Die Bewegungsform, beispielsweise Gleiten oder Rollen, wird durch die Prüfkörperpaarung, also Material der Lauffläche und Gegenkörper, bestimmt. Die Lauffläche kann von der Halterung gehalten werden. Der Gegenkörper kann ein Stift, eine Kugel oder eine Scheibe sein und wird mit einer Normalkraft auf die Lauffläche in Kontakt gebracht. Mit Hilfe der Ölwanne als Ölreservoir und der Öl-Kapillare kann eine Schmierung zwischen der Lauffläche und dem Gegenkörper erzeugt werden. Die Lauffläche kann auf der Halterung zudem über die Heizplatte bei verschiedenen Temperaturen untersucht werden. Die tribologisch relevanten Größen aufweisend zumindest ein Reibmoment und/oder eine Reibkraft können dann über die Mehr- Kanal-Sensorik gemessen werden.

FIG. 1 zeigt eine mögliche Darstellung eines Verlaufs von thermischen und mechanischen Energieeinträgen in ein Tribosystem.

Es sind im Einzelnen dargestellt ein Frequenzverlauf 210, ein Verlauf der Normalkraft 220 einer Pressung, ein Temperaturverlauf 230 eines Temperaturprofils, ein Verlauf des Hubs 240 einer Gleitbewegung und ein Verlauf der Ölflussrate 250. Die jeweiligen Verläufe weisen einen gemeinsamen Zeitpunkt t = 0 auf, welcher den Startpunkt für das Einbringen der thermischen und mechanischen Energien definiert.

In dieser Ausführungsform wird die Frequenz, mit der die Lauffläche und ein Gegenkörper sich gegeneinander bewegen, vor dem Zeitpunkt t = 0 von 0Hz auf 25Hz hochgefahren und während des gesamten mechanischen Energieeintragens dort gehalten. Am Ende des Energieeintrages wird die Frequenz wieder auf 0Hz heruntergefahren. Daraus ergibt sich der über den Testzeitraum konstante Frequenzverlauf 210.

Der Normalkraftverlauf 220 stellt dar, mit welcher Normalkraft der Gegenkörper während des mechanischen Energieeintrags mit der Lauffläche in Kontakt gebracht wird. Die Normalkraft wird dabei ab dem Zeitpunkt t = 0 zunächst linear von 0 Newton auf 400 Newton erhöht und dort konstant gehalten. Eine bevorzugte Pressung bei der Bearbeitung der Lauffläche liegt in einem Bereich zwischen 25 MPa und 140 MPa, bevorzugt zwischen 60 MPa und 130 MPa. Am Ende des Energieeintrages wird die Normalkraft wieder auf 0 MPa heruntergefahren.

Der Temperaturverlauf 230 zeigt, dass die Temperatur bereits vor dem Zeitpunkt t = 0 auf 210°C erhöht wird, so dass die Lauffläche diese Temperatur bereits vor dem mechanischen Energieeintrag erreicht. Die Temperatur wird während des gesamten mechanischen Energieeintrags konstant gehalten. Der bevorzugte Bereich erhöhter Temperatur umfasst einen Temperaturbereich der Bearbeitung zwischen 50°C und 250°C, bevorzugt zwischen 100°C und 250°C, an der Lauffläche. Daraus ergibt sich der über den Testzeitraum konstante Temperaturverlauf 230. Der Hubverlauf 240 stellt dar, über welchen Bereich Energie in die Lauffläche eingetragen wird. In dieser Ausführungsform ist für den gesamten mechanischen Energieeintrag ein Hub von 5mm vorgesehen. Der Hub steigt hierzu bei dem Zeitpunkt t =0 kontinuierlich an und sinkt zum Ende des mechanischen Energieeintrags linear auf 0mm.

Der Ölflussratenverlauf 250 ist hier mit einem pulsartigen initialen Verlauf gezeigt; die Ölflussrate wird vor dem mechanischen Energieeintrag -d. h. insbesondere vor dem direkten Inkontakt-Bringen von Lauffläche und Gegenkörper- kurz, d. h. für einen Zeitraum einer initialen Öl-Schmierung von unter 5 Minuten, auf 300 pl/min gesetzt. Es kann dann ein Null- Verlauf (ohne Ölfluss) folgen, der hier in Fig. 1 ersichtlich ist beim Ölflussratenverlauf 250.

Es kann auch ein stufenförmiger Verlauf eingestellt werden, der in Fig. 1 so nicht ersichtlich ist und der in Fig. 3 erkennbar wird. Hierbei steigt die Ölflussrate ggfs. stufenförmig an und sinkt auch stufenförmig.

Die Öl-Schmierung bei der Bearbeitung der Lauffläche liegt aber in einem verringerten Öl- Zufuhrbereich von 0.0 pl/min bis 0,2 pl/min, insbesondere mag diese vorhanden sein, liegt aber unterhalb von 0,1 pl/min. Im vorliegenden Fall der Fig. 1 liegt die Ölflussrate bei praktisch 0ml/min während des mechanischen Energieeintrags.

Die maximale Zeit t, für die Energie eingebracht wird, beträgt 100 Stunden; der vorbestimmt begrenzte Zeitraum t liegt aber bevorzugt unterhalb von 20 Stunden, insbesondere unterhalb von 15 Stunden, vorzugsweise unterhalb von 10 Stunden. Vorzugsweise erfolgt das Einbringen der thermischen Energie und/oder der mechanischen Energie über einen vorbestimmt begrenzten Zeitraum von 2 bis 20 Stunden, bevorzugt 5 bis 10 Stunden.

FIG. 2 zeigt einen Vergleich 300 von Verläufen des (Gleit-)-Reibungskoeffizienten p einer betriebsbereit hergerichteten Lauffläche auf dem Grundkörper der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors.

Insbesondere zeigt FIG. 2 in der oberen Ansicht der FIG. 2a den Verlauf 310 des Reibungskoeffizienten p bei einer keramikbeschichteten Eisenguss-Lauffläche und eines Chrom- Diamant-Kolbenringes eines Kolbens und in der unteren Ansicht der FIG. 2b ist der Verlauf 320 des Reibungskoeffizienten p bei einer lediglich gehonten Eisenguss-Lauffläche, insbesondere Grauguss, vorzugsweise mittels Schleuderguss hergestellt, und eines Chrom-Keramik- Kolbenringes eines Kolbens gezeigt. Beide Tribosysteme wurden mit dem gleichen Motorenöl initial geschmiert.

Beide Paarungen sind unter den gleichen Voraussetzungen untersucht worden. Die Temperatur hat 210°C, die Normalkraft 500 Newton, die Frequenz 25Hz und der Hub 5mm betragen. Die vorgenannten Parameter - Temperatur, Normalkraft, Frequenz und Hub - sind über einen Zeitraum t in die jeweilige Paarung eingebracht und die Auswirkungen auf den Reibungskoeffizienten p worden. Die gezeigten Verläufe 310 und 320 zeigen somit eine Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten p der Lauffläche der jeweiligen Paarung bei einem bestimmten Energieeintrag über die Zeit t.

Der in FIG. 2a dargestellte Verlauf 310 des Reibungskoeffizienten p ist vor allem bei einer betriebsbereit hergerichteten Lauffläche auf dem Grundkörper der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors aufgenommen. Dabei liegt eine Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring eines Kolbens vor. Der Verlauf 310 des Reibungskoeffizienten zeigt einen anfänglichen Reibungskoeffizienten p von über 0,15, der sich über die Zeit t erkennbar verringert. Der Wert des Reibungskoeffizienten halbiert sich bereits innerhalb von 10 Stunden. Nach 20 Stunden ist bereits ein Reibungskoeffizient von 0.01 erreicht. Vor allem bleibt dieser niedrige Wert auch bis zu einer Zeit von 100 Stunden konstant unter oder bei diesem Niveau.

Die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche der Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss- Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring eines Kolbens ist also derart gestaltet, dass eine Chrom-Lauffläche des Kolbenrings gegen eine mit einer Keramik oberflächenbeschichtete und anschließend gehonten Eisenguss-Lauffläche reibt, wobei die gehonte Lauffläche —wie erwähnt gemäß dem Konzept der Erfindung— betriebsbereit hergerichtet ist; d. h. eine betriebsverbessernde Behandlung als eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der gehonten Lauffläche umfasst. Dies führt zu einer deutlichen Verringerung des Reibungskoeffizienten auf ein konstantes sehr niedriges Niveau.

Der in FIG. 2b dargestellte Verlauf 320 des Reibungskoeffizienten p bei einer konventionellen Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring eines Kolbens zeigt - wie auch der in FIG. 2a dargestellte Verlauf 310 - einen anfänglichen Reibungskoeffizienten p von über 0,15. Der Reibungskoeffizient p verringert sich hier aber vergleichsweise nur geringfügig und liegt auch nach 20 Stunden noch über 0,1. Die Lauffläche der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse ist mit Beschichtung oder ggfs. ohne Beschichtung, aber konventionell gehont und ohne weitere betriebsbereite Herrichtung erstellt - also vor allem ohne eine betriebsverbessernde Behandlung als eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der gehonten Lauffläche erstellt. Diese nicht dem Konzept der Erfindung folgende Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant- Kolbenring zeigt damit einen durchweg verbleibenden höheren Reibungskoeffizienten als für die in Fig. 2a gezeigte Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche mit betriebsverbessernder Behandlung als eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der gehonten Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring eines Kolbens.

Der Vergleich zeigt, dass der resultierende Reibungskoeffizient p, der nach einem Energieeintrag in die Lauffläche erzielt werden kann, von der Wahl der Materialien der Lauffläche und vor allem einer betriebsverbessernden Behandlung als eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der gehonten Lauffläche abhängt; letztere verringert erheblich das Niveau, auf das der Reibungskoeffizient p nach einiger Zeit abfällt. Tribologische Systeme mit Laufflächen, die zunächst oberflächenbeschichtet und anschließend gehont werden und einer betriebsverbessernden Behandlung als eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der gehonten Lauffläche, erzielen einen deutlich geringeren (Gleit-)Reibungskoeffizienten p im Bereich der Superlubrizität, d. h. mit Werten von p in einem Bereich unterhalb von 0.025, insbesondere unterhalb von 0.01 (FIG. 2a) als herkömmlich gehonte Eisenguss, insbesondere Grauguss, vorzugsweise mittels Schleuderguss hergestellte, -Laufflächen (FIG. 2b), deren Werte für (Gleit-) Reibungskoeffizienten p mehr als eine Größenordnung oberhalb der Superlubrizität liegt.

Bei den zunächst oberflächenbeschichteten und anschließend gehonten Laufflächen ist das Oberflächen-Beschichtungsverfahren besonders bevorzugt ein Spritzbeschichtungsverfahren, mittels dem die Beschichtung aus einer Festphase auf dem Grundkörper aufgebracht wird, insbesondere mittels einem thermischen Spritzen. Vorzugsweise werden Schichtdicken zwischen 10 pm bis 1000 pm auf dem Grundkörper aufgebracht.

Es kann zusätzlich oder alternativ das Oberflächen-Beschichtungsverfahren ein Dünnschicht- Beschichtungsverfahren sein oder aufweisen, mittels dem die Beschichtung aus einer Plasma- oder Gasphase auf dem Grundkörper aufgebracht wird, insbesondere mittels einem CVD- oder PCD-Beschichtungsverfahren oder Sputtern, vorzugsweise mit Schichtdicken unter 10 pm, insbesondere oberhalb 1 pm auf dem Grundkörper aufgebracht wird.

Die Lauffläche weist besonders bevorzugt eine Keramik-Beschichtung auf. Grundsätzlich kann auch eine Metall-Beschichtung vorhanden sein. D. h. vorliegend ist insbesondere der Grundkörper der Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse aus Eisenguss, insbesondere Grauguss, bereitgestellt, und auf dem Grundkörper ist mittels dem Oberflächen- Beschichtungsverfahren 1110 die Beschichtung aufgebracht als bevorzugt Keramik- Beschichtung, optional Metall-Beschichtung.

Bis zu Versuchszeiten von tmax = 100 h wurden so und ähnlich wenigstens sechs Varianten von Zylinderlaufbahnen in Form einer Zylinderlaufbuchse untersucht. Diese umfassten keramik- und/oder metall-beschichtete, insbesondere spritzguss-beschichtete Eisenguss-Laufflächen, die gehont wurden. Testproben wurden als ungeeignet verworfen bzw. Tests endeten, wenn der Reibungskoeffizient p auf über 0.3 anstieg; dieser Fall trat vor allem bei zu niedrigen Temperaturen ein.

Wenigstens drei Kolbenring-Varianten mit galvanisch aufgetragenen Chrom-Oberflächen- Beschichtungen und/oder Hartphasen wie Diamant- und/oder Keramik-Phasen wurden mitgetestet; insbesondere DLC-Phasen („Diamond-Like-Carbon“ - diamantähnlicher Kohlenstoff) wurden mit getestet, was eine Gruppe amorpher, kohlenstoffbasierter Schichten aus Kohlenstoff bezeichnet und TiO2-Beschichtungen wurden mit getestet.

FIG. 3 zeigt davon einige Verläufe 400 des Reibungskoeffizienten p unter zyklischen Energieeintragsparametern über die Zeit t. Der Zeitpunkt t=0 ist der Zeitpunkt, an dem Energie in die Lauffläche eingebracht wird.

Es sind drei Beispielverläufe 410, 420 und 430 eines Reibungskoeffizienten p einer für eine Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring unter zyklischen Energieeintragsparametem gezeigt. Alle drei Beispielverläufe 410, 420 und 430 zeigen einen ähnlichen Kurvenverlauf. Der Energieeintrag auf verschiedene Paarungen bei gleichen Ausgangsparametern und gleichen Energieeinträgen zeigt also ein ähnliches - und somit wiederholbares - Ergebnis. Die Energieeintragsparameter Temperatur, Normalkraft, Frequenz und Hub entsprechen denen aus FIG. 2. Die Ölflussrate wurde zyklisch verändert. Der Kurvenverlauf wird hier exemplarisch an dem ersten (gepunktet dargestellten) Bei Spielverlauf 410 erläutert. Zunächst wird in den ersten 20 Stunden kein Öl zwischen die Kontaktflächen der Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom- Diamant-Kolbenring gegeben. Innerhalb der ersten 20 Stunden sinkt der Reibungskoeffizient von 0,15 auf 0,01. Danach wird zyklisch alle 20 Stunden für 5 Stunden die Ölflussrate auf Iml/min pro m² gesetzt.

Für die übrigen 15 Stunden liegt die Ölflussrate bei praktisch 0.0 1/min pro m² Eine im weiteren Verlauf erkennbare Erhöhung der Ölflussrate führt aber auch überdeutlich zu einer Erhöhung des Reibungskoeffizienten p auf 0,1 bis 0,11. Dies ist in den Beispielverläufen bei ca. 25 Stunden, 45 Stunden, 65 Stunden und 85 Stunden der Fall. Danach verringert sich der Reibungskoeffizient jeweils wieder auf 0,04 bis 0,05.

Derselbe Kurvenverlauf ist bei dem zweiten (durchgezogenen) Bei Spielverlauf 420 und dem dritten (gestrichelt dargestellten) Beispielverlauf 430 zu sehen.

Es erweist sich in diesem Zusammenhang der Ausführungsform als besonders zuträglich für die Bearbeitung der Lauffläche zur Erreichung des Reibungskoeffizienten, dass diese mit den vorgenannten Parametern der Öl-Schmierung im verringerten Öl-Zufuhrbereich, insbesondere der Beschränkung auf die initiale Öl-Schmierung umgesetzt wird. Anders ausgedrückt, ist insbesondere initial zur Bearbeitung der Lauffläche eine Schmierung/Benetzung zur Vermeidung von Versuchsschäden vorteilhaft, und mit der Korrelation einer Ölvermeidung bei der weiteren Bearbeitung zur Erreichung des superlubrizitären Bereichs eines (Gleit-)Reibungskoeffizienten zuträglich.

Unter anderem wird durch einen verringerten Öl-Zufuhrbereich, insbesondere der Beschränkung auf die initiale Öl-Schmierung —einfach ausgedrückt “initiale Beölung”— bewirkt, dass sich zunächst ein Schmierfilm auf der Probe bildet, der ein leichtes Abgleiten der beiden Reibpartner aneinander erlaubt und einen topographischen Einlauf ermöglicht.

Der reproduzierbar beobachtete Einlauf, d. h. das über mehrere Stunden dauernde Absinken des Reibwerts, entsteht vorteilhaft dann durch eine Zersetzung des aus der initialen Beölung vorliegenden Öls. So kann nämlich ein dünner Film gecrackten Öls entstehen. Da kein neues Öl nachkommt —durch einen verringerten Öl -Zufuhrbereich, insbesondere der Beschränkung auf die initiale Öl-Schmierung— kann die überschüssige Menge zersetzten Öls aus dem Reibkontakt geschoben werden (sichtbar beispielsweise mit bloßem Auge am Rand der Reibspur). So zeigt sich in Versuchen, dass sich auf einem Ring homogene Inseln aus Ölbestandteilen ausbilden.

Setzt aber —entgegen einem verringerten Öl -Zufuhrbereich, insbesondere der Beschränkung auf die initiale Öl-Schmierung— eine erneute Beölung ein, werden vorher entstandene, für die deutliche Reduzierung des Reibwertes -erkennbar am sinkenden Reibungskoeffizienten p— günstigen Oberflächeneffekte zerstört bzw. unwirksam. Da immer neues Öl nachkommt, kann dieser günstige Zustand nicht wieder erreicht werden und der Reibwert könnte sich dadurch entgegen der Maßgabe dieser vorgenannten Weiterbildung erhöhen.

Dies zeigen in FIG. 3 beispielsweise die oben erläuterten Messungen an einem sogenannten Schwingungs- und Reibungsverschleißprüfgerät SRV (Optimol Instruments Prüftechnik GmbH - https://www.optimol-instruments.de/unsere-technologien/industriestandard-srvr.html), das —als SRV-Tribometer als Industriestandard bekannt— im Folgenden als SRV-Tribometer bezeichnet wird. Die Messungen wurden nach einer initialen Schmierung ohne weitere Beölung mit einer Laufzeit von bis zu 100 h durchgeführt.

Ergänzend dazu wurde nach einer Initialbeölung bei einer weiteren Versuchsreihe die Beölung für 20 h abgestellt und anschließend mit 0,1 ml/min beölt. Bei beiden Versuchsreihen war ein Einlaufen mit einer reproduzierbaren und deutlichen Erniedrigung des Reibwerts zu beobachten. Nach Start der Beölung nach einer Versuchsdauer von 20 h stieg der Reibwert im Kontakt wieder an.

FIG. 4A zeigt nun bestätigend eine Darstellung von Simulationen exemplarischer Verläufe von Reibungsverlusten M in einem Tribosystem.

In der oberen Ansicht ,,b)“ der FIG. 4A ist die Simulation 510 einer lediglich gehonten Lauffläche einer Paarung der konventionellen Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring zu sehen. In der Simulation 510 wurden die Verluste 512 am oberen Laufring, die Verluste 514 am zweiten Ring, die Verluste 516 am Ölkontrollring und die Verluste 518 des gesamten Ringpakets für eine lediglich gehonte Paarung der konventionellen Lauffläche und Chrom-Diamant- Kolbenring simuliert. In der unteren Ansicht ,,a)“ der FIG. 4A ist die Simulation 520 einer betriebsbereit hergerichteten Lauffläche einer Paarung aus betriebsbereit hergerichteter keramikbeschichteter Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring zu sehen. In der Simulation 520 wurden die Verluste 522 am oberen Laufring, die Verluste 524 am zweiten Ring, die Verluste 526 am Ölkontrollring und die Verluste 528 des gesamten Ringpakets für eine Paarung aus betriebsbereit hergerichteten keramikbeschichteter Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring simuliert.

Beide Simulationen werden im Folgenden vergleichend beschrieben.

Die Reibungsverluste 516 und 526 am Ölkontrollring sind für beide Paarungen sehr gering und unterscheiden sich als Funktion des Kurbelwinkels kaum voneinander. Sie sind für alle Kurbelwinkel aufgetragen, Bei 10° und - 10° liegt der Reibungsverlust bei etwa 100 W; in dem Bereich dazwischen und bei 0° nochmal deutlich darunter.

Die Reibungsverluste 514 und 524 am zweiten Ring unterscheiden sich aber bereits leicht voneinander. Die Reibungsverluste 514 der gehonten konventionellen Lauffläche gepaart mit dem Chrom-Keramik-Ring betragen bei 0°, 180° und -180° 0W und erreichen bei 35°, - 35°, 325° und -325° Reibungsverluste im Bereich von 500W. Die Reibungsverluste 524 der Paarung aus keramikbeschichteter Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring mit der gemäß dem Konzept der Erfindung betriebsbereit hergerichteten Lauffläche in einem Kurbelwinkel- Bereich von -40° bis 40° und -320° und 320°, sowie bei -180° und 180° liegen bei praktisch 0W. Dazwischen liegen die Reibungsverluste maximal 200W; die Reibungsverluste sind bei einer Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring mit der gemäß dem Konzept der Erfindung betriebsbereit hergerichteten Lauffläche also deutlich geringer.

Die Reibungsverluste 512 und 522 am oberen Laufring unterscheiden sich dann am deutlichsten voneinander. Die Reibungsverluste 512 der lediglich gehonten Lauffläche für die Paarung aus konventioneller Lauffläche und Chrom -Diamant-Kolbenring betragen bei 0°, 180° und -180° etwa 0W und erreichen bei 30° und -30° Maximalwerte von über 8000W und über 3000W wie dies im oberen Teil der FIG. 4 in Ansicht ,,b)“ ersichtlich ist. Im Vergleich dazu zeigen die Reibverluste 522 der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche für die Paarung aus keramikbeschichteter Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring maximale Reibverluste nur im Bereich von 500W, wie dies im unteren Teil der FIG. 4A in Ansicht ,,a)“ ersichtlich ist; die Reibungsverluste sind bei einer Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring mit der gemäß dem Konzept der Erfindung betriebsbereit hergerichteten Lauffläche also deutlich geringer.

Die soeben beschriebenen Verluste an den einzelnen Ringen des Ringpakets wirken sich auf die Gesamtverluste 518 und 528 des gesamten Ringpakets aus. Die Gesamtverluste 518 der lediglich gehonten Lauffläche bei der Paarung aus konventioneller Lauffläche und Chrom-Diamant- Kolbenring sind daher insgesamt deutlich höher als die Gesamtverluste 528 der Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring mit der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche. Insbesondere liegen die Verluste 518 bei 30° über 8200W, bei -30° über 3500W, bei 320° und -320° über 1000W. Im Vergleich dazu zeigen die Reibverluste 528 der keramikbeschichteten und betriebsbereit hergerichteten Lauffläche lediglich maximale Reibverluste von 500W.

FIG. 4B zeigt zudem eine exemplarische Darstellung 600 einer Einzel-Zylinder-Prüfung bei einer vorbestimmten Last von 110%. Bei der Einzel-Zylinder-Prüfung wird der Reibmitteldruck FMEP gemessen. Der Mitteldruck ist eine Rechengröße, um den Wirkungsgrad und den Ladungswechsel von Hub kolb enmotoren unabhängig von Hubraum oder Größe des Motors zu beurteilen. Je niedriger der Wert des Mitteldrucks, desto weniger Treibstoff verbraucht der Motor.

Die Einzel-Zylinder-Prüfung ergibt für eine nur gehonte Eisenguss-Lauffläche bei der Paarung aus konventioneller Lauffläche und Chrom -Diamant-Kolbenring bei einer Last 610 einen Mittel druck von l,80bar (links), während die Einzel -Zylinder-Prüfung für eine zusätzliche keramikbeschichtete Eisenguss-Lauffläche der Paarung aus keramikbeschichteter Lauffläche mit der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring bei einer Last 620 einen Mitteldruck von nur l,62bar ergibt (rechts).

In Zusammenschau mit FIG. 4A ergibt sich daraus, dass eine Lauffläche eines Zylinders, die weniger Reibverluste zeigt, im Ergebnis auch für weniger Treibstoffverbrauch sorgt. Diese resultiert vorliegend erkennbar aus der betriebsverbessernden Behandlung als eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche, mittels welcher thermische Energie und/oder mechanische Energie in einem vorbestimmt begrenzten Zeitraum in die Lauffläche eingebracht wird zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche. Dadurch wird bereits nach wenigen Stunden im Betrieb ein Reibungskoeffizient des tribologi sehen Systems erreicht, wenigstens also der Zylinderlaufbahn und des Kolbens, nämlich nach der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche, der in einem Bereich unterhalb von 0.025 liegt, der insbesondere unterhalb von 0.01 liegt - also im superlubrizitären Bereich liegt.

FIG. 5 zeigt eine exemplarische Darstellung einer beispielhaft im Stand der Technik beschriebenen nicht zur Erfindung gehörenden sogenannten Tribomutation 700 einer Laufbahnoberfläche nach dem Eintrag von Energie in Form von thermischer und mechanischer Energie. Die Lauffläche ist mit mikroskopischen und spektroskopischen Methoden untersucht worden - solche Darstellungen eignen sich für die Zuordnung und gesamtheitlichen Darstellung einer Zusammenschau von Oberflächen- und Tiefeneigenschaften einer Lauffläche.

Vorliegend beispielhaft zeigt eine Rasterkraftmikroskop-Messung (AFM) 710 dazu eine fein bzw. feiner als zuvor strukturierte Oberflächenbeschaffenheit der Lauffläche als Folge einer tribologi sehen Beanspruchung; hier ist also erkennbar, dass eine Kornstruktur der Lauffläche eine wesentliche Kornverfeinerung erfahren hat.

Eine fokussierte lonenstrahl-Messung (FIB) 720 zeigt eine mikroskopische Aufnahme des Querschnitts durch die Lauffläche. In der FIB Messung 720 ist zu sehen, dass die Korngröße des Laufflächenmaterials mit zunehmender Tiefe größer wird. An der Oberfläche - in diesem Bespiel bis zu einer Tiefenerstreckung von 200 Nanometern - zeigt die FIB Messung 720 eine Korngröße von 1 Nanometer bis zu maximal 10 Nanometern. In einer Tiefenerstreckung ab 200 Nanometern beträgt die Korngröße 500 Nanometer.

Eine Atomemissionsspektrometrie-Messung (AES) 730 zeigt die atomare Verteilung von Elementen der Lauffläche als Funktion der Tiefenerstreckung. Die AES-Messung 730 zeigt, dass im oberflächennahen Bereich bis zu 200 Nanometern vor allem Kohlenstoff C und Sauerstoff O vorherrschen. Mit zunehmender Tiefenerstreckung, insbesondere ab 100 Nanometer Tiefe, steigt der Eisengehalt Fe in der Lauffläche.

Die Oberflächenveränderung der Lauffläche ist u.a. ein Resultat von Scherkräften beim Energieeintrag. Dieses vorausgeschickt, zeigt FIG. 6 eine exemplarische Auswahl von Darstellungen von Oberflächenmaterialuntersuchungen 800 verschiedener Laufflächen einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse. Im vorliegenden Fall sind die in Fig. 6 gezeigten Tiefenprofile durch Sputtern bestimmt worden; Fig. 6 zeigt also auch eine atomare Verteilung von Elementen der Lauffläche als Funktion der Tiefenerstreckung, aber nicht gemäß einer AES-Messung 730, wie in Fig. 5 bestimmt, sondern durch Ab-Sputtern - insofern zeigt Fig. 6 eine atomare Verteilung von Elementen der Lauffläche als Funktion der Tiefenerstreckung, die einer Sputter- Tiefe entspricht.

Es sind folgende Oberflächenmaterialuntersuchung durchgeführt worden:

- untersucht wurde am oberen Totpunkt eine “0-Stunden“ (Oh)-Zylinderlaufbuchse 810 (d. h. praktisch ungelaufen, also auch praktisch ohne Schmi ermittel anwendung); dies ist eine Laufbuchse 810 aus Triboversuch mit Initialbeölung, danach wurde kein Öl mehr zugegeben,

- untersucht wurde am oberen Totpunkt eine Zylinderlaufbuchse 820 mit ständiger bzw. wiederholter Anwendung von Schmiermittel; dies ist eine Laufbuchse 820 aus Triboversuch mit Initialbeölung, und anschließend wiederaufgenommener und ggfs. kontinuierlicher Schmierung nach 20h,

- untersucht wurde eine sogenannte Serien- Zylinderlaufbuchse 830, d. h. mit einer tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn unter Bearbeitung der

Lauffläche, und ansonsten ungelaufen, bei der eine Öl-Schmierung bei der Bearbeitung der Lauffläche beschränkt ist auf eine initiale Öl -Schmierung.

Die Eisenguss-Lauffläche, die hier vermessen wurde, ist mit einer TiÖ2-Beschichtung versehen; neben Kalzium sind auch Kohlenstoffverbindungen auf der Titanoxidoberfläche erkennbar und es ist die TiÖ2-Beschichtung mit einem Mischoxid mit unterschiedlichen Oxidationsstufen erkennbar, da die Stöchiometrie nicht auf das Verhältnis 1 :2 in TiÜ2 passt. In der Tiefe liegen elementarer und karbidischer Kohlenstoff in Mischung vor.

Nach ihrem groben Verlauf können die Diagramme der Fig. 6 entsprechend der Verteilung von Elementen der Lauffläche als Funktion der Tiefenerstreckung in zwei Gruppen eingeteilt werden.

Die gelaufene, lediglich initial beölte Probe der “0-Stunden“ (Oh)-Zylinderlaufbuchse 810 zeigt im oberen Totpunkt gemessen -und wie sich zeigt auch in der Mitte gemessen und genauso wie eine nach 20h beölte Probe in der Mitte gemessen— ein abfallendes Kohlenstoffsignal 812 bis auf 10 - 15 at-% C-Gehalt in 1000 nm (Sputter)Tiefe.

Die Stöchiometrie von oxidischem Titan 816 und Sauerstoff 814 sind bei diesen Proben untereinander und mit der ungelaufenen Referenzprobe vergleichbar. Die Referenzprobe zeigt praktisch das gleiche Verhalten der Verteilung von Elementen der Lauffläche als Funktion der Tiefenerstreckung wie die sogenannte Serien- Zylinderlaufbuchse 830.

Der Kohlenstoffgehalt 832 der Referenzprobe fällt erwartungsgemäß mit zunehmender Tiefe etwas stärker ab als der Kohlenstoffgehalt 812 der gelaufenen Proben. Er ist jedoch im Vergleich zu anderen endbearbeiteten Oberflächen mit einem Gehalt von 10 at-% in 200 nm Tiefe verhältnismäßig hoch. Ölbestandteile wie Calcium oder Sulfide liegen im niedrigen einstelligen Konzentrationsbereich vor (<1 at-% bis max. 2 at-%).

Entsprechend weist die Oberflächenmaterialuntersuchung der Lauffläche der (0h)- Zylinderlaufbuchse 810 einen Kohlenstoffverlauf 812 auf, der bei 0 Nanometer, also an der Oberfläche der Lauffläche der (Oh)-Zylinderlaufbuchse, bei einer atomaren Konzentration von 80% liegt. Bereits nach wenigen Nanometern ist die atomare Konzentration halbiert und nach 1000 Nanometer liegt sie bei 10%, bei 2000 Nanometer nur noch bei 5%.

Der Oxidverlauf 814 der Lauffläche der (Oh)-Zylinderlaufbuchse zeigt bei 0 Nanometer eine atomare Konzentration von 10%. Nach wenigen Nanometern ist die atomare Konzentration verdoppelt und nach 1000 Nanometer liegt sie bei 50% und bleibt dort bis zu 2000 Nanometer.

Der Titanoxidverlauf 816 der Lauffläche der (Oh)-Zylinderlaufbuchse weist in der Tendenz einen ähnlichen Verlauf wie der Oxidverlauf 814 der Lauffläche der (Oh)-Zylinderlaufbuchse auf. Der Titanoxidverlauf 816 zeigt bei 0 Nanometer eine atomare Konzentration von 5%. Nach wenigen Nanometern ist die atomare Konzentration verdoppelt und nach 1000 Nanometer liegt sie bei 40% und bleibt dort bis zu 2000 Nanometer.

Die Oberflächenmaterialuntersuchung der Lauffläche der Serien-Zylinderlaufbuchse 830 - gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit einer tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Zylinderlaufbahn unter Bearbeitung der Lauffläche und bei dem eine Öl- Schmierung bei der Bearbeitung der Lauffläche beschränkt ist auf eine initiale Öl -Schmierung— zeigt einen beinahe identischen Verlauf der atomaren Konzentrationen wie die der (Oh)- Zylinderlaufbuchse 810.

Ein erwähnenswerter kleinerer Unterschied besteht jedoch in den atomaren Konzentrationen bei 0 Nanometer. Der Kohlenstoffverlauf 832 startet hier bei 0 Nanometer mit einer atomaren Konzentration von 58%, der Oxidverlauf 834 startet mit einer atomaren Konzentration von 25% und der Titanoxidverlauf 836 mit einer atomaren Konzentration von 10%. Ab 1000 Nanometer sind die atomaren Konzentrationen bei den Oberflächenmaterialuntersuchungen, wie erläutert, in etwa ähnlich.

Die Lauffläche der Serien-Zylinderlaufbuchse 830 -also für eine Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche— weist also vorteilhaft einen erhöhten Kohlenstoffgehalt auf, wobei der erhöhte Kohlenstoffgehalt aber auf eine unmittelbare Oberfläche der Lauffläche beschränkt ist, insbesondere eine Halbwertsbreite eines erhöhten Kohlenstoffgehalts zur Oberfläche auf einen Oberflächenbereich von unter 250 nm beschränkt ist.

Die Lauffläche der Serien-Zylinderlaufbuchse 830 für eine Zylinderlaufbahn weist einen etwas verminderten Metalloxidgehalt, insbesondere Titanoxidgehalt, auf, wobei der verminderte Metalloxidgehalt auf eine unmittelbare Oberfläche der Lauffläche beschränkt ist, insbesondere eine Halbwertsbreite eines Anstiegs auf Sättigungsniveau in größeren Tiefen ist auf einen Oberflächenbereich von unter 250 nm beschränkt.

Die chemische Zusammensetzung der Lauffläche der Serien-Zylinderlaufbuchse 830 ist insofern etwas speziell und hervorzuheben, da -wie aus dem Kohlenstoffverlauf 832 bei der Serien- Zylinderlaufbuchse ersichtlich— der erhöhte Kohlenstoffgehalt eher auf die unmittelbare Oberfläche eingeschränkt ist.

Dagegen ist -wie aus dem Oxidverlauf 834 und Titanoxidverlauf 836 bei der Serien- Zylinderlaufbuchse ersichtlich— (abgesehen von einer recht oberflächennahen Reduktion), dass die Einstellung einer weitgehend konstanten Titan- und/oder Oxid-Dichte gegeben ist; diese Parameter können bis in die Tiefe der Zylinderlaufbahn anhalten. Dies ist nur bei der Lauffläche der (Oh)-Zylinderlaufbuchse 810 und bei der Serien-Zylinderlaufbuchse 830 der Fall; bei letzterer Serien-Zylinderlaufbuchse 830 mit verbesserter Reibung. Im Gegensatz zu dieser Gruppe von Tiefenprofilen der “O-Stunden“ (Oh)-Zylinderlaufbuchse 810 und der Serien-Zylinderlaufbuchse 830 stehen die Tiefenprofile, wie sie in beiden Totpunkten der Proben gemessen wurden, die nach 20 h Versuchszeit wieder mit 0,1 pl/min beölt wurde; repräsentativ dafür ist die Messung zur Zylinderlaufbuchse 820 mit Schmiermittel. Hier liegen für Kohlenstoff 822 noch 70 at-% am oberen Totpunkt bzw. in anderen Fällen einer Messung auch 90 at-% in einer Sputtertiefe von 1000 nm vor. Elemente aus Öladditiven wie P, S, org. N, Ca und Zn liegen in Konzentrationen von deutlich weniger als 1 bis zu max. 2 at.-% vor.

Die beschriebenen Trends in den Kohlenstoffgehalten 812, 832 einerseits und 822 andererseits lassen sich derart zusammenfassen, dass die höchsten Kohlenstoffanteile in den Umkehrpunkten des Laufflächensegments mit einsetzender Beölung nach 20 h zu finden sind.

So zeigt die Oberflächenmaterialuntersuchung der Lauffläche der Zylinderlaufbuchse 820 mit Schmiermittel einen Verlauf der atomaren Konzentrationen, der deutlich anders ist als der in der Oberflächenmaterialuntersuchung der Lauffläche der (Oh)-Zylinderlaufbuchse 810 und der Serien-Zylinderlaufbuchse 830.

Der Kohlenstoffverlauf 822 zeigt, dass die atomare Konzentration von Kohlenstoff in einer Tiefenerstreckung von 0 Nanometer bis 1000 Nanometer bei 90% liegt. Danach erst beginnt sie zu fallen, bei 1500 nm beträgt sie immer noch 75%. Ab 1500 nm fällt sie linear ab und erreicht bei 200 nm eine atomare Konzentration von 40%.

Der Oxidverlauf 824 bei der Lauffläche 820 mit Schmiermittel zeigt bei 0 nm eine atomare Konzentration von 5%. Diese atomare Konzentration bleibt bis zu einer Tiefenerstreckung von 1000 nm konstant und steigt erst dann bis zu 1300 nm leicht auf 10% an.

Danach steigt die atomare Konzentration der Oxide bis 2000 nm linear auf 32%. Der Titanoxidverlauf 826 bei der Lauffläche 820 mit Schmiermittel zeigt bei 0 nm eine atomare Konzentration von 2%. Diese atomare Konzentration steigt bis zu einer Tiefenerstreckung von 1000 nm auf 4% und steigt dann bis zu 1300 nm leicht auf 8% an. Danach steigt die atomare Konzentration der Titanoxide bis 2000 nm etwa linear auf 25%.

FIG. 7 zeigt in Ansicht (A) eine exemplarische Darstellung der maßgeblichen Ölverbraucher einer Brennkraftmaschine 1000 und des Ölverbrauchs für verschiedene Teile der Brennkraftmaschine 1000. Die Brennkraftmaschine 1000 weist eine Zylindereinheit 1010, eine Kurbelgehäuse-Entlüftung 1020, einen Turbolader 1030, eine Ventil-Führung 1040 und eine Kraftstoffpumpe 1050 auf.

Die Zylindereinheit 1010 nimmt die Zylinder und Kolben der Brennkraftmaschine 1000 auf.

Die Kurbelgehäuse-Entlüftung 1020 sorgt für geordnete Druckverhältnisse im Kurbelgehäuse in Bezug auf die umgebende Atmosphäre. Zudem hat die Kurbelgehäuse-Entlüftung 1020 weiter die Aufgabe, im Motor entstehende Leckagegase zu sammeln und abzuführen.

Der Turbolader 1030 dient der Erzeugung von Motoraufladung. Seine Arbeitsweise besteht darin, einen Teil der Energie des Motorabgases mittels einer Turbine innerhalb der Abgasanlage zu nutzen, um einen sog. Verdichter anzutreiben. Dieser soll den Frischluftdruck im Ansaugsystem erhöhen, sowie den Füllgrad der Zylinder optimieren.

Die Ventil-Führung 1040 hat die Aufgabe, die Seitenkräfte, welche auf den Ventilschaft wirken, aufzunehmen. Die Ventil-Führung 1040 zentriert das Ventil auf den Ventilsitzring und leitet einen Teil der Wärme vom Ventilkopf über den Ventilschaft zum Zylinderkopf ab.

Die Kraftstoffpumpe 1050 dient dazu, den Kraftstoff in der erforderlichen Menge sowie mit dem dafür notwendigen Druck aus dem Kraftstofftank zu den Einspritzventilen der Brennkraftmaschine 1000 zu befördern.

Der Ölverbrauch ist für unterschiedliche Drehzahlen n und Leistungen P gemessen worden.

Es zeigt sich, dass vor allem die Zylindereinheit 1010 und die Kraftstoffpumpe 1050 zum Ölverbrauch beitragen. Vor allem bei Drehzahlen über 1400 1/min und Leistungen über 900 kW trägt die Zylindereinheit 1010, und insbesondere die Zylinder, zum Ölverbrauch bei. Mit sogenannten superlubrizitären (superschmierenden bzw. Superlubrizität zeigenden) Zylinderlaufbuchsen kann der Ölverbrauch der Zylindereinheit drastisch reduziert werden, insbesondere können die hier sogenannten superlubrizitären Zylinderlaufbuchsen auch ohne Schmieröl laufen.

FIG. 7 zeigt in Ansicht (B) ein Ablaufdiagramm als exemplarische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens 1100 zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche. Bei dem Verfahren 1100 wird zunächst in einem ersten Schritt eine herkömmliche Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse, beispielsweise eine Zylinderlaufbuchse aus Eisenguss, bevorzugt aus Grauguss, insbesondere in einem Schleuderguss-Verfahren bereitgestellt. Auf dem Grundkörper derselben wird Mittels einem Oberflächen- Beschichtungsverfahren 1110 eine Beschichtung aufgebracht.

Durch das Oberflächen-Beschichtungsverfahren 1110 wird bevorzugt eine Keramikoberflächenschicht, optional eine Metalloberflächenschicht, auf die Zylinderlauffläche aufgebracht.

Das Oberflächen-Beschichtungsverfahren ist besonders bevorzugt ein Spritzbeschichtungsverfahren ist, mittels dem die Beschichtung aus einer Festphase auf dem Grundkörper aufgebracht wird, insbesondere mittels eines thermischen Spritzens. Dabei wird die Beschichtung vorzugsweise mit Schichtdicken zwischen 10 pm bis 1000 pm auf dem Grundkörper aufgebracht.

Das Oberflächen-Beschichtungsverfahren kann zusätzlich oder alternativ auch ein Dünnschicht- Beschichtungsverfahren sein, mittels dem die Beschichtung aus einer Plasma- oder Gasphase auf dem Grundkörper aufgebracht wird, insbesondere mittels einem CVD- oder PCD- Beschichtungsverfahren oder auch Sputtern. Dabei wird die Beschichtung vorzugsweise mit Schichtdicken unter 10 pm, insbesondere unter 1 pm auf dem Grundkörper aufgebracht.

Beim atmosphärischen Plasmaspritzen wird durch eine Gleichspannung ein Lichtbogen zwischen einer Anode und einer Kathode erzeugt, durch welche Gas strömt. Das Gas wird hierdurch ionisiert und bildet einen Plasmajet. In diesem erzeugten Plasmajet wird Pulver eingedüst, das durch die hohe Plasmatemperatur aufgeschmolzen und auf die Zylinderlauffläche aus Spritzguss aufgebracht wird. Alternativ kann das Plasmaspritzen auch unter Schutzgasatmosphäre oder Vakuum durchgeführt werden.

Die Beschichtung wird in einem anschließenden spanenden Bearbeitungsschritt 1120 bearbeitet, sodass zunächst die Lauffläche entsteht. Nach dem Oberflächen-Beschichtungsverfahren 1110 folgt also ein spanender Bearbeitungsschritt 1120. Der spanende Bearbeitungsschritt 1120 wird bevorzugt durch Honen realisiert. Alternativ kann der spanende Bearbeitungsschritt auch durch Rollen, Drehen oder dergleichen realisiert werden. Die Lauffläche wird dann zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche danach einer betriebsverbessernden Behandlung unterzogen, derart, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper entsteht als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors, insbesondere umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolbenring eines Kolbens im Zylinder.

Die betriebsverbessernde Behandlung umfasst gemäß dem Konzept der Erfindung eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung 1130 der Lauffläche, mittels welcher thermische Energie und/oder mechanische Energie in einem vorbestimmt begrenzten Zeitraum in die Lauffläche eingebracht wird zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche. Der Umfang und/oder die Form der eingebrachten mechanischen Energie und/oder thermischen Energie kann variabel geändert werden, insbesondere Parameter der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung, können zyklisch geändert werden.

Der Energieeintrag 1130 erfolgt in Form von thermischer und mechanischer Energie. In Folge der eingebrachten Energie verändert sich die Oberflächenbeschaffenheit der Lauffläche derart, dass ein Reibungskoeffizient der Lauffläche — als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors, insbesondere umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolbenring eines Kolbens im Zylinder— in einem Bereich < 0.05 landet.

Es zeigt sich aber, dass eine Kornstruktur der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Vergleich zur noch nicht betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Wesentlichen keine oder nur unwesentliche Kornverfeinerung aufweist. Das Verfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche derart erfolgt, dass eine Kornstruktur in der Gefügestruktur und/oder der Oberflächenstruktur der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Vergleich zur noch nicht betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Wesentlichen ohne Komverfeinerung erhalten bleibt, insbesondere eine mittlere Korngröße im Wesentlichen kaum oder nicht reduziert wird.

Dazu kann beispielsweise die oben erwähnte tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche der Zylinderlaufbahn zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche mittels einer, insbesondere reibenden, Gleitbewegung eines Gegenkörpers in Kontakt mit der Lauffläche erfolgen; beispielsweise wie dies im Zusammenhang mit dem oben erwähnten SRV-Tribometer erläutert ist.

Zusätzlich oder alternativ kann die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche der Zylinderlaufbahn mittels eines weiteren spanenden Bearbeitungsschrittes der Lauffläche erfolgen. Insbesondere kann dazu vorgesehen sein, dass der weitere spanende Bearbeitungsschritt den Bedingungen der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung angepasst ist. Eine Öl-Schmierung bei der Behandlung der Lauffläche ist vorteilhaft beschränkt auf eine initiale Öl-Schmierung. Insbesondere ist ein Zeitraum einer initialen Öl-Schmierung auf unter 5 Minuten beschränkt, vorzugsweise mit einer erhöhten Öl-Zufuhr oberhalb eines sonst verringerten Öl-Zufuhrbereichs bei der betriebsverbessernden Behandlung der Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche.

BEZUGSZEICHENLISTE

200 Verlauf der unterschiedlichen Energieeinträge

210 Frequenzverlauf

220 Normalkraftverlauf

230 Temperaturverlauf

240 Hubverlauf

250 Ölflussratenverlauf

300 Vergleich des Verlaufes des Reibungskoeffizienten

310 Verlauf des Reibungskoeffizienten bei einer betriebsbereit hergerichteten

Lauffläche einer Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring

320 Verlauf des Reibungskoeffizienten bei einer lediglich gehonten Lauffläche bei einer konventionellen Paarung aus Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant- Kolbenring

400 Verläufe des Reibungskoeffizienten unter zyklischen Energieeintragsparametern

410 erster Bei Spielverlauf des Reibungskoeffizienten unter zyklischen

Energieeintragsparametern

420 zweiter Bei Spielverlauf des Reibungskoeffizienten unter zyklischen

Energieeintragsparametern

430 dritter Beispielverlauf des Reibungskoeffizienten unter zyklischen

Energieeintragsparametern

500 Vergleich von Simulationen zweier Kolbenringe

510 Simulation zu einer lediglich gehonten konventionellen Lauffläche bei einer konventionellen Paarung aus Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant- Kolbenring

512 Verluste am oberen Laufring

514 Verluste am zweiten Ring

516 Verluste am Ölkontrollring

518 Verluste des gesamten Ringpakets

520 Simulation zu einer betriebsbereit hergerichteten Lauffläche bei einer

Paarung aus keramikbeschichteter Eisenguss-Lauffläche und Chrom-Diamant- Kolbenring 522 Verluste am oberen Laufring bei einer keramikbeschichteten Chrom-Diamant-

Paarung

524 Verluste am zweiten Ring bei einer keramikbeschichteten Chrom-Diamant-

Paarung

526 Verluste am Ölkontrollring bei einer Paarung keramikbeschichteten Chrom-

Diamant- Paarung

528 Verluste des gesamten Ringpakets bei einer betriebsbereit hergerichteten

Lauffläche als Teil einer Paarung aus gehonter keramikbeschichteter Eisenguss-

Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring

600 Vergleich von zwei verschiedenen Tribo-Paarungen bei einer Last

610 FMP für eine gehonte konventionelle Lauffläche einer Paarung aus Eisenguss-

Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring bei einer Last

620 FMP für eine keramikbeschichtete betriebsbereit hergerichtete Eisenguss-

Lauffläche bei einer Paarung aus Lauffläche und Chrom-Diamant-Kolbenring bei einer Last

700 Tribomutation einer Laufbahnoberfläche

710 AFM Messung

720 FIB Messung

730 AES Messung

800 Oberflächenmaterialuntersuchung verschiedener Laufflächen

810 Laufbuchse mit Oberflächenmaterialuntersuchung einer Lauffläche bei einer (0 h)- Zylinderlaufbuchse

812 Kohlenstoffverlauf bei einer (Oh)-Zylinderlaufbuchse

814 Oxidverlauf bei einer (Oh)-Zylinderlaufbuchse

816 Titanoxidverlauf bei einer (Oh)-Zylinderlaufbuchse

820 Laufbuchse mit Oberflächenmaterialuntersuchung der Laufbuchse mit

Schmiermittel

822 Kohlenstoffverlauf bei einem Liner mit Schmiermittel

824 Oxidverlauf bei einem Liner mit Schmiermittel

826 Titanoxidverlauf bei einem Liner mit Schmiermittel

830 Laufbuchse mit Oberflächenmaterialuntersuchung als eine Serien-

Zylinderlaufbuchse

832 Kohlenstoffverlauf bei einem Serien-Zylinderlaufbuchse

834 Oxidverlauf bei einem Serien-Zylinderlaufbuchse 836 Titanoxidverlauf bei einem Serien-Zylinderlaufbuchse

840 Elektronenmikroskop-Aufnahme der (Oh)-Zylinderlaufbuchse

850 Elektronenmikroskop-Aufnahme der Zylinderlaufbuchse mit Schmiermittel

900 Simulation der Moleküldynamik

910 Kolbenring

920 Schmiermittel

930 TiCh -Zylinderlaufbuchse

1000 Brennkraftmaschine

1010 Zylinder-Einheit (PCU)

1020 Kurbelgehäuse-Entlüftung

1030 Turbolader

1040 Ventil-Führung

1050 Kraftstoffpumpe

1100 V erfahren zur Herstellung

1110 Oberflächen-Beschichtungsverfahren

1120 spanender Bearbeitungsschritt

1130 Energieeintragung

FMP Mittel druck p Reibungskoeffizient t Zeit

Claims

ANSPRÜCHE

1. Verfahren (1100) zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche, wobei in dem Herstellungsverfahren:

- auf dem Grundkörper mittels eines Oberflächen-Beschichtungsverfahrens (1110) eine Beschichtung aufgebracht wird und die Beschichtung in einem anschließenden spanenden Bearbeitungsschritt (1120) bearbeitet wird, sodass zunächst die Lauffläche entsteht, und

- die Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche danach einer betriebsverbessemden Behandlung unterzogen wird, derart, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper entsteht als betriebsbereit hergerichtete Zylinderlaufbahn für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors, umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolben im Zylinder, insbesondere einen Kolbenring des Kolbens im Zylinder, dadurch gekennzeichnet, dass

- die betriebsverbessemde Behandlung eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche umfasst, mittels welcher thermische Energie und/oder mechanische Energie in einem vorbestimmt begrenzten Zeitraum in die Lauffläche eingebracht wird (1130) zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche, derart, dass

2. Verfahren (1100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- auf dem Grundkörper mittels des Oberflächen-Beschichtungsverfahrens (1110) die Beschichtung aufgebracht wird als Keramik- und/oder Metall-Beschichtung.

3. Verfahren (1100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper entsteht als betriebsbereit hergerichtete Zylinderlaufbahn für ein tribologisches System bei dem Zylinder des Motors umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolben im Zylinder, insbesondere Kolbenring des Kolbens im Zylinder, wobei

- die Lauffläche eine Keramik- und/oder Metall -Be Schichtung, insbesondere TiO2-Beschichtung aufweist, und

4. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Zylinder des Motors umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolben, insbesondere Kolbenring eines Kolbens im Zylinder, und der Kolben, insbesondere der Kolbenring, im Grundwerkstoff aus Stahl, insbesondere Stahlguss hergestellt ist, und eine Oberflächen- Beschichtung aufweist, insbesondere eine Chrom- Oberflächen-Beschichtung, vorzugsweise eine Chrom- Oberflächen-Beschichtung mit Diamant und/oder Keramik.

5. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächen-Beschichtungsverfahren ein Spritzbeschichtungsverfahren ist, mittels dem die Beschichtung aus einer Festphase auf dem Grundkörper aufgebracht wird, insbesondere mittels eines thermischen Spritzens, vorzugsweise mit Schichtdicken zwischen 10 pm bis 1000 pm auf dem Grundkörper aufgebracht wird.

6. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächen-Beschichtungsverfahren ein Dünnschicht-Beschichtungsverfahren ist, mittels dem die Beschichtung aus einer Plasma- oder Gasphase auf dem Grundkörper aufgebracht wird, insbesondere mittels einem CVD- oder PCD-Beschichtungsverfahren oder Sputtern, vorzugsweise mit Schichtdicken unter 10 pm, insbesondere unter 1 pm auf dem Grundkörper aufgebracht wird.

7. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spanende Bearbeitungsschritt (1120) ein Rollen, Honen, Drehen oder dergleichen spanendes Bearbeiten der Beschichtung umfasst.

8. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang und/oder die Form der eingebrachten mechanischen Energie und/oder thermischen Energie variabel geändert werden, insbesondere Parameter der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung, zyklisch geändert werden.

9. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche der Zylinderlaufbahn zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche mittels einer, insbesondere reibenden, Gleitbewegung eines Gegenkörpers in Kontakt mit der Lauffläche erfolgt, und/oder

- die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche der Zylinderlaufbahn mittels eines weiteren spanenden Bearbeitungsschrittes der Lauffläche erfolgt, insbesondere wobei der weitere spanende Bearbeitungsschritt den Bedingungen der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung angepasst ist.

10. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- der vorbestimmt begrenzte Zeitraum unterhalb von 20 Stunden, insbesondere unterhalb von 15 Stunden, vorzugsweise unterhalb von 10 Stunden liegt, und/oder

- das Einbringen (1130) der thermischen Energie und/oder der mechanischen Energie über einen vorbestimmt begrenzten Zeitraum von bis zu 20 Stunden, vorzugsweise von 2 bis 20 Stunden, bevorzugt innerhalb von 5 bis 10 Stunden, erfolgt.

11. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie eingebracht wird indem

- die Bearbeitung der Lauffläche bei erhöhter Temperatur in einem Bereich erhöhter Temperatur über Raumtemperatur erfolgt.

12. Verfahren (1100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass

- die erhöhte Temperatur einem zeitlichen Temperatur-Verlauf eines Temperaturprofils folgt, und/oder

- der Bereich erhöhter Temperatur einen Temperaturbereich der Bearbeitung zwischen 50°C und 250°C, bevorzugt zwischen 100°C und 250°C, an der Lauffläche umfasst.

13. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Energie eingebracht wird, indem die betriebsverbessemde Behandlung der Lauffläche erfolgt unter vorbestimmtem Einstellen von Einstell-Parametem bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung, wobei die Einstell-Parameter ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:

- einer Pressung auf die Lauffläche bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche,

- eine Temperatur bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung.

14. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öl-Schmierung bei der Behandlung der Lauffläche beschränkt ist auf eine initiale Öl- Schmierung, insbesondere ein Zeitraum einer initialen Öl-Schmierung auf unter 5 Minuten beschränkt ist, vorzugsweise mit einer erhöhten Öl-Zufuhr oberhalb eines sonst verringerten Öl- Zufuhrbereichs bei der Bearbeitung.

15. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche

- die Normalkraft (124) eine Pressung auf die Lauffläche in einem Bereich zwischen 25 MPa und 140 MPa, bevorzugt zwischen 60 MPa und 130 MPa liegt, und/oder

- die Gleitgeschwindigkeit der Gleitbewegung in einem Bereich von 0 bis 2 m/s liegt, und/oder

- die Öl-Schmierung bei der Bearbeitung der Lauffläche in einem verringerten flächenbezogenen Öl -Zufuhrbereich von 0.0 ml/min pro mm2 bis 2 ml/min pro m² liegt, insbesondere vorhanden ist, aber unterhalb von 1 ml/min pro m² liegt.

16. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Komstruktur der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Vergleich zur noch nicht betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Wesentlichen keine oder nur unwesentliche Komverfeinerung aufweist, insbesondere die tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche derart erfolgt, dass eine Komstruktur in der Gefügestruktur und/oder der Oberflächenstruktur der betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Vergleich zur noch nicht betriebsbereit hergerichteten Lauffläche im Wesentlichen ohne Kornverfeinerung erhalten bleibt, insbesondere eine mittlere Korngröße im Wesentlichen kaum oder nicht reduziert wird.

17. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche eine Gefügestruktur und/oder eine Oberflächenstruktur mit einer Kornstruktur aufweist, deren Korngrößen wenigstens im Bereich oberhalb von 10 nm liegt, vorzugsweise oberhalb von 100 pm liegt.

18. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche der Zylinderlaufbahn einen erhöhten Kohlenstoffgehalt aufweist, wobei der erhöhte Kohlenstoffgehalt auf eine unmittelbare Oberfläche der Lauffläche beschränkt ist, insbesondere eine Halbwertsbreite eines erhöhten Kohlenstoffgehalts zur Oberfläche auf einen Oberflächenbereich von unter 250nm beschränkt ist.

19. Verfahren (1100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche, insbesondere die Zylinderlaufbahn, einen verminderten Metalloxidgehalt, insbesondere Titanoxidgehalt, aufweist, wobei der verminderte Metalloxidgehalt auf eine unmittelbare Oberfläche der Lauffläche beschränkt ist, insbesondere eine Halbwertsbreite eines Anstiegs auf Sättigungsniveau im Bulk auf einen Oberflächenbereich von unter 250 nm beschränkt ist.

20. Zylinderlaufbahn, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren (1100) der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Zylinderlaufbahn in Form einer Zylinderlaufbuchse mit einer Lauffläche gebildet ist, wobei die Zylinderlaufbahn aufweist:

- einen Grundkörper mit der Lauffläche, die auf dem Grundkörper mittels eines Oberflächen- Beschichtungsverfahrens (1110) als eine Beschichtung aufgebracht ist, wobei die Beschichtung spanend bearbeitet ist, und

- die Lauffläche zur Herrichtung einer betriebsbereiten Lauffläche einer betriebsverbessernden Behandlung unterzogen ist, derart, dass die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper als betriebsbereit hergerichtete Zylinderlaufbahn für ein tribologisches System bei einem Zylinder eines Motors vorliegt, umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolben im Zylinder, insbesondere einen Kolbenring des Kolbens im Zylinder, dadurch gekennzeichnet, dass - die betriebsverbessemde Behandlung eine tribometrisch kontrollierte Vorbehandlung der Lauffläche umfasst, mittels welcher thermische Energie und/oder mechanische Energie in einem vorbestimmt begrenzten Zeitraum in die Lauffläche eingebracht ist zur Herrichtung der betriebsbereiten Lauffläche, derart, dass - ein Reibungskoeffizient des tribologi sehen Systems der Zylinderlaufbahn und des Kolbens, nämlich nach der tribometrisch kontrollierten Vorbehandlung der Lauffläche, in einem Bereich unterhalb von 0.025 liegt, insbesondere unterhalb von 0.01 liegt.

21. Zylinder für einen Motor, insbesondere einen Großmotor, einer Brennkraftmaschine (1000) mit einer Zylinderlaufbahn des Anspruchs 20, wobei die betriebsbereit hergerichtete Lauffläche auf dem Grundkörper als betriebsbereit hergerichtetes Teil für ein tribologisches System bei dem Zylinder des Motors vorliegt, insbesondere umfassend die Zylinderlaufbahn und einen Kolbenring eines Kolbens im Zylinder.

22. Brennkraftmaschine (1000) mit einem Motor, insbesondere Großmotor, aufweisend eine

Anzahl Zylinder nach Anspruch 21.