Kolben-Zylinder-Dynamik I und II. Berechnung des durch die Kolbensekundaerbewegung verursachten Aufschlagimpulses auf die Zylinderwand Abschlussbericht

A program for computer-assisted simulation of the structural dynamic and elastohydrodynamic piston-cylinder-bolt system was developed which provides information on the hydrodynamic bearing and friction forces, on the solid surface contact during oil bleeding, and the impact momentum of the piston on the cylinder wall caused by the secondary movement. Model parameters like design, fabrication contours and hot contours, variable oil levels at the piston shaft are considered as well as structural elasticities of the piston, bolt and cylinder. The local structural dynamics (vibrations) of the elastic components, which proides a basis for investigations of engine acoustics, is simulated as well. The calculations were validated by measurements on a running engineFuer eine optimale Abstimmung des Kurbeltriebdesigns sowie zur Reduktion zeit- und kostenaufwendiger Pruefstandsversuche wurde ein Programm zur rechnergestuetzten Simulation des strukturdynamisch/elasto-hydrodynamischen Systems Kolben-Zylinder-Bolzen entwickelt. Die Simulation liefert neben den hydrodynamischen Trag- und Reibkraeften auch den Festkoerperkontakt beim Durchschlagen des Oelfilms sowie den Aufschlagimpuls des Kolbens auf die Zylinderwand infolge der Sekundaerbewegung. Hierbei werden Modellparameter wie die konstruktive Gestaltung, Fertigungs- und Warmkonturen, variable Oelfuellung am Kolbenschaft und Desachsierung ebenso beruecksichtigt, wie die Strukturelastizitaeten von Kolben, Bolzen und Zylinder. Die lokale Sturkturdynamik (Schwingungen) der elastischen Komponenten, die als Grundlage fuer motorakustische Analysen dient, ist ebenfalls Bestandteil der Simulationsrechnung. Die Berechnung der elasto-hydrodynamischen Schmierfilmreaktionen erfolgt durch Loesung der vollstaendigen Reynoldsgleichung im Zeitbereich unter Beruecksichtigung von Oberflaechenrauheit und Mischreibungszustaenden. Die mit der Kurbeltriebdynamik verbundenen Massenkraefte der elastischen Koerper werden als lokale Traegheitswirkungen erfasst. Leistungsfaehige Integrationsalgorithmen gewaehrleisten einen rechtzeit- und speicherplatzoptimalen Ablauf der Simulationsrechnungen. Zur Absicherung der Randbedingungen und zur Bewertung der Berechnungsergebnisse wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens auch Versuche am befeuerten Motor durchgefuehrt. Die Parameterrechnungen zur Kolbensekundaerbewegung zeigen, dass erst die Beruecksichtigung der Strukturelastizitaet von Kolben, Bolzen und Zylinder sowie korrekter Randbedingungen hinsichtlich Oelangebot und Warmspielverlauf die notwendige Korrelation mit den Versuchsergebnissen liefert. (orig.)Available from TIB Hannover: RA 1581(631) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEArbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen 'Otto von Guericke' e.V. (AIF), Koeln (Germany); Bundesministerium fuer Wirtschaft, Bonn (Germany)DEGerman