Analytische Betrachtung betriebsbedingter Einflüsse auf die Ventiltriebsreibung

Zusammenfassung

Die messtechnische Untersuchung von Motorreibung liegt im Interesse aller Hersteller, um den Erfolg reibungsmindernder Maßnahmen zu bewerten. Unterschieden wird zwischen der Messung des Reibmitteldrucks im geschleppten und im gefeuerten Zustand. Um die Auswertung betriebsbedingter Einflüsse zu verbessern, wird der aktuell zum Standard definierte analytische Ansatz zur Bestimmung eines wesentlichen Aspekts der Ventiltriebsreibung untersucht, die Wirkung der Gaskraft auf das Ventil. Erste analytische Berechnungen im Rahmen einer hier vorgestellten Studie mit jenem Ansatz ergeben, dass durch die Gaskraft unter Volllastbedingungen bis zu 0,6 % der effektiven Motorleistung für das Arbeiten der Auslassventile gegen hohen statischen Zylinderdruck aufgewendet werden. Dieser Effekt ist zwar von ähnlicher Gestalt, jedoch von der üblicherweise bilanzierten Kolbenarbeit beim Ladungswechsel zu differenzieren.

Es wird zunächst messtechnisch nachgewiesen, dass Auslassventile beim Öffnungsvorgang im Volllastbetrieb größeren Widerstand erfahren, als es durch reine kontaktreibungs- und massenkraftbedingte Einflüsse zu erklären ist. Eine Reproduktion des Vorgangs mit üblichen Methoden der Mehrkörpersimulation stellt eine qualitative Korrelation der aufgezeichneten Größen am Einzelventiltrieb her, die Rückschlüsse auf die Gaskraftwirkung am Ventil ermöglichen. Im Anschluss wird die quantitative Aussage hinter dem üblichen Berechnungsansatz zur Abbildung der statischen Druckeinwirkung auf Ventile mittels 3D-Strömungssimulation hinterfragt. Die gesamte Analyse soll als Beitrag dienen, die Unterschiede im Reibmitteldruck zwischen geschleppt und gefeuert betriebener Messreihen aufzuschlüsseln, um Reibungsquellen im tatsächlichen Betrieb bestmöglich zu identifizieren und die Genauigkeit von Berechnungsmodellen zur Leistungsabschätzung zu verbessern.