| Titel | Teilwälzlagerung der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors - Partial application of roller bearings in crankshaft of internal combustion engines |
| Autor | Emanuel Tack, Dr. Karl Holdik, Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll |
| Infos zum Autor | Emanuel Tack Blaubergstr.6 89143 Blaubeuren Telefon: +49 (0) 177/ 172 14 12 E-Mail: emanueltack(at)googlemail.com Dr. Karl Holdik Daimler AG Group Research & Sustainability Tribology – Bearings Wilhelm-Runge-Str.11 89013 Ulm Telefon: +49 (0) 731 505 -2202 E-Mail: karl.holdik(at)daimler.com Prof. Dr.-Ing. Gerhard Poll Leibniz Universität Hannover Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie Welfengarten 1 A 30167 Hannover Telefon: +49 (0) 511 762 -2416 E-Mail: poll(at)imkt.uni-hannover.de |
| Inhalt | Zusammenfassung: Reibleistung gilt im Verbrennungsmotor als Verlustleistung, die nicht der Fortbewegung des Fahrzeugs dient und somit auf ein Minimum reduziert werden muss, um seine Effizienz zu steigern. In einem aktuellen 2,0 Liter Ottomotor sind je nach Lastfall bis zu 40 % des Kraftstoffverbrauchs im Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) auf die Motorreibung zurückzuführen. Etwa 50 % der Motorreibung entsteht im betriebswarmen Motor zwischen Kolben und Laufbahn. Circa 15 % der Motorreibung ist auf die Reibung zwischen Kurbelwelle und Hauptlager zurückzuführen. Standardmäßig werden in PKW-Verbrennungsmotoren für die Lagerung der Kurbelwelle Gleitlager verwendet. Zur Reibungsreduzierung bietet sich der Einsatz von Wälzlagern statt Gleitlagern an, da Wälzlager in der Regel ein geringeres Reibmoment im Vergleich zu Gleitlagern haben. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden zwei der fünf Gleitlager mit der Funktion als Hauptlager einer Reihenvierzylinder-Kurbelwelle in einem Ottomotor durch ungeteilte Wälzlager ersetzt. Für die Wahl dieser Variante der teilwälzgelagerten Kurbelwelle mit zwei außenliegenden Wälzlagern und drei mittig befindlichen Gleitlagern führten folgende Entscheidungen: Verwendung von einteiligen Wälzlagern, Verwendung einer einteiligen möglichst seriennahen Kurbelwelle, standardmäßige Ölversorgung der Pleuellager über die Hauptlager. In dem Forschungsprojekt wird die Reibungsveränderung in einem aktuellen 2,0 Liter Reihenvierzylinder Ottomotor untersucht die mit der technischen Veränderung einhergeht. Es werden Versuchsergebnisse aus drei Messsystemen, die das System der Mischbauweise besser verstehen lassen, gezeigt. Damit die Kraftverteilung zwischen Gleit- und Wälzlager, sowie die Verlagerungsbahn der Welle erfasst werden können, kommen Piezo-Kraftmessringe und Wirbelstromsensoren zum Einsatz. Das dritte und wichtigste Messsystem erfasst den Schmierungszustand zwischen Kurbelwelle und allen drei Gleitlagern gleichzeitig und separat. Dies geschieht durch Körperschallemissionsanalyse im Ultraschallbereich. Abstract: The frictional power losses of internal combustion engines, which do not support passengers cars movement, have to be reduced to a minimum in order to increase efficiency. In a 2.0 liter gasoline engine up to 40 % of the fuel consumption is caused by frictional power losses. About 50 % of friction losses in an engine is generated between piston and cylinder lining at normal running temperature. About 15 % of the friction losses are based on friction between crankshaft and mainbearings. In general the crankshaft-mainbearings used in a standards passenger car combustion engine are sliding bearings. In order to reduce frictional torque, roller bearings have been used instead of sliding bearings, as they tend to have less frictional torque under the same load operating conditions. Within this investigation, two of the five sliding bearings with the function of mainbearings in an inline-four cylinder engine have been replaced with roller bearings. The decision for the two outside lying roller bearings and three centrally arranged plain bearings was made based on the following criterias: The use of an undivided roller bearing, undivided near-series crankshaft, typical oil supply of the conrod bearings by mainbearings. The research project analyses frictional changes within a modern 2.0 liter gasoline four-cylinder in line internal combustion engine, based on this technical modification. The research results of three measurement systems will be shown, so that the construction with sliding and roller bearings in crankshaft could be better understood and improved. In order to measure the force distribution on bearings and the crankshaft displacement under applied load force measurement rings using piezo technology and eddy current sensors are used. The third and the most important measurement system detects the lubrication conditions between the sliding bearings and the crankshaft simultaneous and separate. The system is based on solid-borne sound in the frequency range of ultrasonic. |
| Datum | 2015 |
