Kolbendynamik-Simulation

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Kolbendynamik-Simulation mit elastohydrodynamischem Kontakt zwischen Kolben und Zylinder

Animation 1: Ergebnisse aus der Simulation der Kolbensekundärbewegung

Welche Beneftis bietet die Kolbendynamik-Simulation von SinusPro?

  • Reduktionspotenzial der Reibung durch Schaffen von Verständnis
  • Bewertung des NVH-Verhaltens bei kaltem und warmem Motor
  • Verständnis für das dynamische Verhalten des Kolbens
  • Seitenkraftverläufe für eine Dauerfestigkeitsberechnung des Zylinders
  • Untersuchung des Tragbilds zur Detektion von Verschleißursachen

Der Workflow für die Kolbendynamik-Simulation von SinusPro

Bei neuen Kolbenkonzepten, wie sie aktuell bei der Umstellung von Alu- auf Stahlkolben zu finden sind, ist das Verständnis der Kolben-Mechanik für den Entwicklungsingenieur unumgänglich. Mit dem von uns entwickelten Workflow können nicht nur die Mechanik sondern auch daraus abgeleitete Effekte für die Akustik, Thermodynamik und Tribologie untersucht und bewertet werden. Übliche Betrachtungen hierbei sind:

  • Einsicht in die Kolbendynamik (vor allem Sekundärbewegungen)
  • Transiente Druckverteilung für Berechnung der Kolben- und Kurbelgehäusefestigkeit
  • Kontaktdruckverteilung für die Optimierung des Verschleißbildes
  • Zeitlich aufgelöster Seitenkraftverlauf als Eingabe für Akustikberechnung

Die Theorie der angewendeten Berechnung ist nicht neu, jedoch ist die Kolbenschlagsberechnung aufgrund Ihrer Komplexität noch nicht weit im Standard-Workflow für Motorenentwicklungen verbreitet. Der von uns entwickelte Workflow erlaubt es jedoch, einerseits das Durchlauf- und Entwicklungsrisiko auf ein Minimum zu reduzieren und andererseits Schnittstellen zu anderen Berechnungen darzustellen und somit den Nutzen der Kolbenschlagsberechnung weiter zu erhöhen.

SinusPro-Workflow für die Kolbendynamik-Simulation

Abbildung 1: SinusPro-Workflow für die Kolbendynamik-Simulation

Best-Practice Beispiel einer Kolbensekundärbewegungs-Berechnung

Anhand eines von SinusPro durchgeführten Forschungs-Projektes zu einer Kolbensekundärbewegungs-Berechnung können folgende repräsentative Ergebnisse dargestellt werden:

  • Kolbenseitenkraft
  • Reibleistung
  • Total- und Mischreibungsdruck
  • Kolbenspiel

Kolbensekundärbewegungs-Berechnung
Hier geht es zu den Ergebnissen...


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Ansprechperson

Dipl.-Ing. (FH) Christian Rieger, M.Sc.

Geschäftsführer und Mehrheitseigentümer