Untersuchungen des Schwingungs- und Geräuschverhaltens des Kurbeltriebs eines Verbrennungsmotors

verfasst von: Daniel Hrdina

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

Inhaltsverzeichnis

Über dieses Buch

Durch die Kombination verschiedener Messtechnikkonzepte im Bereich der Körperschallmessung und der Verwendung detaillierter Signalanalyseverfahren kann Daniel Hrdina ein gesamtheitliches Verständnis der Körperschallleitung über den Kurbeltrieb eines Verbrennungsmotors darstellen. Dabei untersucht er die Sensitivität auf verschiedene Parameter im inneren Leitweg und in den Anregungsbedingungen. Als einflussreichsten Faktor identifiziert der Autor die Druckanstiegsrate – und damit die Einspritzparameter. Darauf aufbauend führt er den Begriff des betriebspunktabhängigen Brennraumdruckgradienten ein, der Potenziale zur Optimierung unter NVH-Gesichtspunkten an einem PKW-Dieselmotor mit Common-Rail-Einspritzung aufzeigt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Chapter 1. Einleitung

Zusammenfassung

Der individuelle Personenverkehr steht heute zunehmend in der Kritik, einen wesentlichen Anteil an der steigenden Umweltbelastung und den klimawirksamen Emissionen zu leisten. Der Gesetzgeber unterstreicht diese Tendenz mit zunehmender Verschärfung der Abgasund CO₂-Grenzwerte. Von Seiten der Kraftfahrzeughersteller wurde mit der Einführung des direkteinspritzenden Dieselmotors im PKW-Segment im Jahre 1987 im FIAT Croma 1.9 TD i.d. ein Konzept zur Serienreife gebracht [60], das eine beispiellose Entwicklung hin zu sparsamen und dennoch dynamischen Triebwerken erlaubt hat.

Daniel Hrdina

Chapter 2. Stand der Technik

Zusammenfassung

Veröffentlichungen aus dem Jahre 1958 [8] zeigen, dass Untersuchungen an den akustischen Effekten und den Emissionen von Verbrennungsmotoren bereits seit langer Zeit ein Thema sind. Der Treiber hinter der Forschung im Gebiet der Motorakustik war zunächst die Lärmemission aus arbeitsschutzrechtlichen und aus Gründen der Lärmemissionen im allgemeinen Strassenverkehr. Erst mit der steigenden Verbreitung des Dieselmotors in den PKW-Markt und damit zum Endverbraucher, nimmt die Untersuchung des Körper- und Luftschalls des Verbrennungsmotors unter dem Aspekt der Komfortsteigerung deutlich zu.

Daniel Hrdina

Chapter 3. Theoretische Grundlagen

Zusammenfassung

Grundsätzlich kann jeder Körper aus einem Kontinuum sehr vieler Einzelmassen, die miteinander über Federn und Dämpfer gekoppelt sind, dargestellt werden. Somit ist auch jeder Körper prinzipiell schwingfähig. Da die mathematisch-analytische Berechnung eines unendlichen Systems nicht möglich ist, ist das Ziel in der Strukturdynamik eine Reduktion auf eine endliche Anzahl N Freiheitsgrade unter dem Aspekt, dass damit weiterhin eine möglichst genaue - im Idealfall verlustfreie - Wiedergabe der strukturdynamischen Eigenschaften gegeben ist.

Daniel Hrdina

Chapter 4. Versuchsaufbau und Voruntersuchungen

Zusammenfassung

Als Versuchsträger für die Untersuchungen am befeuerten Vollmotor dient ein 4-Zylinder Pkw-Dieselmotor mit Abgasturboaufladung und Ladeluftkühlung (siehe auch Abb. 4.1). Dabei handelt es sich um einen direkteinspritzenden Motor mit einem Common-Rail-System der zweiten Generation. Der maximale Einspritzdruck, mit dem der Kraftstoff mittels Magnetinjektoren in den Brennraum eingebracht wird, liegt damit bei 1600bar.

Daniel Hrdina

Chapter 5. Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen

Zusammenfassung

Im Folgenden werden die Ergebnisse der einzelnen Messreihen dargestellt. Mit Hilfe der Messergebnisse sollen die zentralen Parametereinflüsse auf den inneren Körperschallleitweg und ihre Auswirkung auf das Körperschallverhalten der beteiligten Komponenten untersucht und dargestellt werden. Die Variante der Brennraumdruckgradientenvariation ist hier als Ausnahme zu nennen, da bei dieser durch die Variation der Verbrennung die Anregung des Gesamtsystems verändert wurde und damit sowohl der äußere als auch innere Körperschallleitweg einen anderen Input erhalten.

Daniel Hrdina

Chapter 6. Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit Simulationsrechnungen

Zusammenfassung

Wie bereits im Fall der Modalanalyse des Laufzeugs in Kapitel 4.5 gezeigt, dienen die hier vorgestellten Messergebnisse nicht zuletzt der Validierung bzw. Optimierung eines MKS/FE-gekoppelten Simulationsmodells mit elastohydrodynamischer Modellierung der Lagerstellen. Für weiterführende Informationen hinsichtlich des detaillierten Aufbaus des am Institut für Antriebs- und Fahrzeugtechnik der Universität Kassel entwickelten Modells sei auf den Abschlussbericht des FVV-Vorhabens “Laufzeugdynamik”[16] verwiesen.

Daniel Hrdina

Chapter 7. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit beschreibt die erfolgreiche Anwendung einer Kombination verschiedener messtechnischer Konzepte zur detaillierten Untersuchung des Schwingungs- und Anregungsverhaltens des inneren Körperschallleitweges in Verbrennungsmotoren. Dazu wurde am Zylinderkopf des Zylinders 3 ein Glühkerzenadapter mit piezo-basiertem Druckmessquarz zur Erfassung der Brennraumdrücke appliziert. Im weiteren Verlauf des Körperschallleitweges wurden am Pleuelschaft Dehnungsmessstreifen angebracht, um das Schwingungsverhalten des Pleuels zu ermitteln.

Daniel Hrdina

Backmatter

Titel: Untersuchungen des Schwingungs- und Geräuschverhaltens des Kurbeltriebs eines Verbrennungsmotors
verfasst von: Daniel Hrdina
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-12938-5
Print ISBN: 978-3-658-12937-8
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-12938-5