Analyse von Kolbenbewegung und Körperschallverhalten eines Pkw-Dieselmotors mittels 3D-EHD-Simulation

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der Untersuchung des durch den Kolbenschlag verursachten Motorgeräusches, hier am Beispiel eines aktuellen Pkw-Dieselmotors. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Zusammenhang zwischen Kolbensekundärbewegung, der dadurch hervorgerufenen Anregung der Motorstruktur sowie den in weiterer Folge auftretenden Beschleunigungen an der Motoroberfläche. Das Verhalten wird dabei für verschiedene Zylinderdruckverläufe und damit unterschiedliche Anregungen analysiert.

Für die Untersuchungen kommt ein elastohydrodynamisches Mehrkörpersimulationsmodell zum Einsatz, welches neben dem Input von Geometrie,- Steifigkeits- und Masseninformationen der einzelnen Komponenten auch das elastische und hydrodynamische Verhalten im Kolben-Zylinder-Kontakt berücksichtigt. Eine detaillierte Beschreibung des Simulationsmodelles wird im Rahmen dieses Beitrages vorgestellt.

Die erhaltenen Resultate zeigen die auftretende Kolbensekundärbewegung sowie den damit im Zusammenhang stehenden Körperschall an der Motoroberfläche. Im Rahmen des Beitrages werden detaillierte Auswertungen der Verläufe von Normalkraft und Bewegung des Kolbens in Motorquerrichtung sowie des auftretenden Kolbenkippwinkels vorgestellt. Weiters wird ein Zusammenhang zwischen Größen der Kolbensekundärbewegung und den auftretenden Beschleunigungen an der Motoroberfläche abgeleitet. Abschließend wird der Einfluss unterschiedlicher Zylinderdruckverläufe im Hinblick auf das Akustikverhalten dargestellt.