Beschreibung
Durch ein detailliertes Verständnis der Öltransportmechanismen an der Kolbengruppe können Verbrauchs- und Emissionspotentiale vergleichsweise kostengünstig gehoben werden. In der vorliegenden Arbeit werden charakteristische Öltransportphänomene im Kolbenringpaket, am Kolbenhemd und im Kühlkanal mittels numerischer Simulation abgebildet, um aus den gewonnenen Erkenntnissen neue Designkonzepte abzuleiten. Hierbei steht eine Methodenentwicklung mit Hilfe der Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) im Vordergrund. Mittels der Kopplung zweier CFD- und FEM-Tools werden die thermischen und mechanischen Wechselwirkungen zwischen Kolben und Öl analysiert. Basierend auf einer zweidimensionalen Voruntersuchung wird ein 3D-FSI-Modell vorgestellt. Ziel ist die Analyse des Öltransportes unterhalb des zweiten Kolbenrings in Abhängigkeit von Ringdynamik und Ringstoßposition. Die Validierung erfolgt an einem optisch zugänglichen Einzylinder-Prüfstand. Darauf aufbauend wird ein vereinfachtes 3D-FSI-Modell zur Untersuchung des Öleintrags in den Brennraum in eine Simulationskette implementiert. Ziel ist die ursächliche Klärung von Vorentflammungsereignissen. Der Öltransport am Kolbenhemd wird vor dem Hintergrund der Mangelschmierung zwischen Hemd und Liner nach ZOT untersucht. Durch die Integration eines Ölreservoirs in das Kolbenhemd soll ein erhöhter Schmierfilm während der Kompressionsphase erzeugt werden, der in der anschließenden Expansion die Reibung reduziert. Die Arbeit schließt mit der simulativen Untersuchung des Öltransportes im Kühlkanal und der Bewertung von Minikanalstrukturen.
