Phenomenology and analysis of gas pressures at low-speed pre-ignitions

Autoren

Dr.-Ing. Christoph Beerens, Dipl.-Ing. Rainer Fischer, Dipl.-Ing. Christian Trabold, MAHLE GmbH

Jahr

2019

Zusammenfassung

Bei Ottomotoren hat das Phänomen der Vorentflammung mit zunehmendem Downsizing an Bedeutung gewonnen. Brüche des ersten Ringsteges oder des Feuersteges können bereits nach wenigen Betriebsstunden zu Motorschäden führen, leider nicht nur in der Erprobung. Für die Auslegung von Kolben gegen das Versagen unter Vorentflammung ist die Anwendung realitätsnaher Lastfälle entscheidend, aber klassische Verfahren greifen hier nicht mehr.
In diesem Beitrag wird eine neue Methode der Messung und Simulation zur Ableitung realistischer Druckrandbedingungen bei Vorentflammung am Kolben vorgestellt. Diese Anwendung der Gasdynamik bei der Ausbreitung von Druckwellen aus der Vorentflammung führt zu einer guten Korrelation von Versuch und Simulation. Mit der FEM lassen sich durch diese neue Methode typische Schäden am Kolben gut erklären.
Probleme bestehen weiterhin in der stochastischen Variation der Druckamplituden bei den realen Vorentflammungen im Motor und der nachfolgenden Schadensakkumula-tion. Dennoch erlauben die gefundenen Phänomenologien der Druckwellenausbreitung schon eine schlüssige Ursachenanalyse der in der Praxis gefundenen Schäden.

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