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Bildquelle: VKA

01.07.2021

FVV-Projekte in der MTZ: Öleintrag über den Kolbenfeuersteg

Untersuchungen zum Ölhaushalt am Kolben sind wichtig, um zukünftige Motorenkonzepte hinsichtlich Brennverfahren und Emissionen zu optimieren. Im Rahmen des FVV-Vorhabens Fuel In Oil II (FVV-Nr. 1225) wurde am Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) der RWTH Aachen University ein Messverfahren für Untersuchungen der Schmierfilmdicken am Kolbenfeuersteg entwickelt und eingesetzt. Gleichzeitig erarbeitete das Institut für Analytische Messtechnik Hamburg e. V. (IAM-Hamburg) eine Abgasanalysemethode zur Untersuchung der Ölemissionsmechanismen.

Downsizing-Konzepte mit Benzindirekteinspritzung erfordern neue Maßstäbe bei der Brennverfahrensentwicklung [1]. In früheren Forschungsarbeiten konnten sowohl für Vorentflammungen [2] als auch Partikelemissionen [3] eindeutige Zusammenhänge zu einem Schmieröleintrag in den Brennraum nachgewiesen werden. Stellvertretend für das System Zylinder-Kolben-Kolbenring, dem der höchste Beitrag zum Öleintrag zugemessen werden kann [4], wurde im Forschungsprojekt der Mechanismus des Abschleuderns von Öltröpfchen vom Kolbenfeuersteg infolge von Trägheitskräften fokussiert. Hierzu sollten messtechnische Untersuchungen zum Ölhaushalt am Kolbenfeuersteg als Quelle eines möglichen Öleintrags und darauf basierende numerische Untersuchungen zum Öleintragsverhalten durchgeführt werden. Zudem sollten über messtechnische Analysen von Aerosol- und Ölemissionen Rückschlüsse auf die zugrunde liegenden Mechanismen gezogen werden.

Die neuentwickelte Messmethodik, die auf einem interferometri-schen Schichtdickenmessverfahren basiert, kann zur kurbelwinkel-aufgelösten Quantifizierung des Ölaushalts am Kolbenfeuersteg und Beschreibung der Ölfilmdynamik infolge der Kolbenbeschleunigung eingesetzt werden. Mit diesen Messergebnissen initialisierte Mehrphasensimulationen zur Untersuchung der Öltransportphänomene am Feuersteg veranschaulichen den Mechanismus zum Abschleudern von Öltröpfchen vom Kolben infolge von Trägheits kräften. Simultane Messungen der Öl- und Aerosolpartikelemissio nen zeigen eine starke Korrelation.

 

LITERATURHINWEISE
[1] Willand, J. et al.: Grenzen des downsizing bei Ottomotoren durch Vorentflammungen. In: MTZ 70 (2009), Nr. 5, S. 422-428
[2] dahnz, c.; Han, K.-M.; Magar, M.: Vorentflammung bei Ottomotoren: Untersuchung des Auftretens und der Ursache von Selbstzündungen vor Zündungseinleitung bei aufgeladenen Motoren mit hohem Verdichtungs-verhältnis. Abschlussbericht FVV-Projekt Nr. 931, 2010
[3] dageförde, H.: Partikel bei Otto-dI: Untersuchung von Maßnahmen zur Reduktion der Partikel-Anzahlemissionen bei Otto-dI-Motoren. Abschluss-bericht FVV-Projekt Nr. 1046, 2013
[4] Völtz, M.: Einfluß des Motorenöls auf den Ölverbrauch: Quellen und Mecha-nismen des Ölverbrauchs im Motor. In: Krafthand 70 (1997), Nr. 12, o. S.

Projektsteckbrief

Die FVV in MTZ und ATZ

Ergebnisse aus der Industriellen Gemeinschaftsforschung sind für alle Interessierten zugänglich und so werden Abschlussberichte von FVV-Forschungsvorhaben auf unseren Informationstagungen im Frühjahr und Herbst der Öffentlichkeit vorgestellt. Um den Wissenstransfer und die Erweiterung des Innovationsnetzwerkes zusätzlich zu fördern, publizieren wir Fachartikel zu einzelnen Projekten mit besonders interessanten neuen Erkenntnissen. Dabei arbeiten MTZ/ATZ und FVV seit vielen Jahren erfolgreich zusammen.

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