Das Projekt "Kolben-Zylinder-Dynamik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens 'Kolben-Zylinder-Dynamik' soll eine Softwareentwicklung zur Berechnung der Kolbensekundaerbewegung und des Kraft-Zeit-Verlaufs (Aufschlagimpulses) auf der Zylinderwand durchgefuehrt werden. Das Programm soll im Hinblick auf guenstige Rechenzeiten auf der Basis ebener Mehrkoerpersystem-Algorithmen (MKS) fuer die Kolbensekundaerbewegung unter Beruecksichtigung zweidimensionaler dynamischer Verformungen und reduzierter Hydrodynamik entwickelt werden. Darueberhinaus soll ein Loesungskonzept zur genaueren Berechnung des Aufschlagimpulses erarbeitet werden, das basierend auf der kommerziellen MKS-Software 'DADS' eine aufwendige, dreidimensionale, dynamische FEM-Verformungsrechnung und volle Hydrodynamikrechnung erlaubt. Das aufwendige Loesungskonzept wird herangezogen, um eine moeglichst exakte Simulation zu gewaehrleisten, aber auch um den Einfluss der getroffenen Vereinfachungen in der Aachener Programmentwicklung an Beispielen zu untersuchen. Dieses Loesungskonzept wird ueber die spezielle 'DADS'-Anwendung hinaus auch fuer weitere Programmsysteme mit vergleichbaren Leistungsmerkmalen verwendbar sein. Die notwendige Beruecksichtigung von Einflussgroessen wie Kolbenschaft- und Zylinderelastizitaet sowie Schmierfilmreaktionen an Kolbenschaft, Ringpaket und Kolbenbolzen erfolgt innerhalb der MKS-Systematik ueber Feder- und Daempfungselemente ('Fluid-Kontakt-Elemente'), deren Eigenschaften basierend auf den gegebenen physikalischen Gesetzmaessigkeiten ermittelt werden: Die Schmierfilmwirkungen auf der Grundlage der hydrodynamischen Schmierungstheorie und die Steifigkeit der Strukturen nach der linearen Elastizitaetstheorie mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM).
Das Projekt "Dynamische Messung der Zylinderdeformation von Verbrennungsmotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Fachbereich Maschinenbau, Institut für Technische Verbrennung (ITV) durchgeführt. Im Motorenbau sind im Hinblick auf das Betriebsverhalten moeglichst kreisrunde Zylinderrohre erwuenscht. Abweichungen von der idealen Kreisform fuehren aufgrund des beschraenkten Formfuellungsvermoegen der Kolbenringe zu erhoehtem Oelverbrauch und somit zu erhoehten Partikel- und Kohlenwasserstoffemessionen. Eine Verstaerkung der Kolbenringvorspannung senkt zwar den Oelverbrauch, steigert aber gleichzeitig den Treibstoffverbrauch durch vermehrte Reibung. Der Erfolg konstruktiver, auf statischen Messverfahren beruhender, Massnahmen zur Senkung des Zylinderverzuges ist allerdings im Hinblick auf die stark unterschiedliche Erwaermung der am Verzug beteiligten Motorbauteile sowie der dynamischen Gaskraefte fraglich. Aus diesem Grund wurde am Institut fuer Verbrennungskraftmaschinen der Universitaet Hannover ein Messverfahren entwickelt das Messungen der Zylinderform im gefeuerten Betrieb ermoeglicht. Das Messsystem wird eingesetzt um die Auswirkungen konstruktiver Massnahmen am Motorgehaeuse zu erfassen. Dadurch ist ein Abschaetzung der Brauchbarkeit einer Gehaeusevariante insbesondere hinsichtlich des Oelverbrauchs und Verschleiss moeglich.