Kolbenbolzenlagerung: Vorhaben Nr. 868. Elastohydrodynamisches Simulationsverfahren für die Kolbenbolzenlagerung bei Mischreibungskontakt. Abschlussbericht
(German)
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Die im Einsatz befindlichen Lösungen zur betriebssicheren Auslegung der Kolbenbolzenlagerung beruhen auf umfangreichen, häufig empirisch ermittelten Erfahrungswerten. Downsizing, Leichtbauprinzipien, neue konstruktive und werkstofftechnische Konzepte sowie erhöhte spezifische Leistungsdichten neuer Motorkonzepte, die wesentlich höhere Zylinderdrücke erreichen, führen zu einer erhöhten Belastung der Tribokontakte im Kurbeltrieb. Hierfür scheinen die bisherigen Auslegungsmethoden solcher Kontaktstellen nicht mehr ausreichend zu sein. Im Rahmen dieses Vorhabens wurde deshalb, gestützt durch experimentelle Untersuchungen, ein bestehendes Simulationsprogramm um die Modellbildung des tribologischen Systems Kolbenbolzenlagerung erweitert. Dabei wurden erstmalig elastohydrodynamische Vorgänge im Kontakt Kolben/Kolbenbolzen und Kolbenbolzen/Pleuel gleichzeitig und unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen erfasst. Die begleitenden messtechnischen Untersuchungen werden mit zwei Zielsetzungen durchgeführt: Zum einen liefern sie wichtige Eingangsgrößen für die Simulation (Brennraumdruck, Temperaturen an Kolben und Pleuel, etc.), zum anderen dient der Vergleich verschiedener Messergebnisse wie radiale Bolzenverlagerung, Bolzendrehung und Kontaktdetektierung der Reibpartner zur Verifizierung des Simulationsmodells. Zusätzlich kann bezüglich der nicht messbaren Eingangsgrößen wie z.B. der zeitlich veränderlichen Ölfüllungszustände eine Abstimmung des Simulationsmodells mit den Messergebnissen erfolgen. Der Vergleich der gemessenen und simulierten Ergebnisgrößen zeigt gute Übereinstimmung in vielen Betriebspunkten. Bei der Simulation der Bolzendrehung waren in einigen Betriebspunkten die Berücksichtigung von zeitlich veränderlichen Ölfüllungszuständen und die Variation der Festkörperreibwerte erforderlich. Ölfüllungsgrad und Festkörperkontaktreibwerte sind simulationstechnisch schwer zu ermitteln und müssen zum aktuellen Entwicklungsstand als Randbedingung vorgegeben werden. Hier werden zukünftige Weiterentwicklungen der Simulationssoftware ansetzen.
Kolbenbolzenlagerung: Vorhaben Nr. 868. Elastohydrodynamisches Simulationsverfahren für die Kolbenbolzenlagerung bei Mischreibungskontakt. Abschlussbericht
Additional title:
Piston Pin Bearing: Project No. 868. Elastohydrodynamic Simulation Method for the Piston Pin Bearing with Mixed Friction Regime. Final Report