Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Gegenstand des beantragten Forschungsvorhabens ist die Weiterentwicklung eines v\u00f6llig neuartigen Konzeptes zur reibungsarmen Lagerung dynamisch hoch beanspruchter Wellen, hier am Beispiel einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors. Ziel im Rahmen des Vorhabens ist, die Weiterentwicklung des Konzeptes, hinsichtlich seiner Eignung zur signifikanten Verringerung der Reibung, auf Basis des zuvor durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt gef\u00f6rderten Vorhabens mit dem Aktenzeichen AZ 25518\/01. Die Lagerung der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors stellt durch die Vielfalt der auftretenden Belastungszust\u00e4nde und der Dynamik ein ideales Anwendungsbeispiel dar, in dem konventionelle W\u00e4lzlager ihre Grenzen finden. Die Adaptive Bearing (AB) Lagerung ist eine Kombination aus W\u00e4lz- und Gleitlager und stellt eine v\u00f6llig neue Lagertechnik dar, indem sie den Vorteil der reibungsarmen W\u00e4lzlagertechnik mit dem Vorteil der Belastbarkeit konventioneller Gleitlager verbindet. Die Nachteile der geringen Belastbarkeit von W\u00e4lzlagern und die hohe Reibung von Gleitlagern werden mit dem AB gezielt durch die patentierte Konstruktion vermieden. Mit dem AB Lagerungskonzept ist \u00fcber die Konstruktion und Auslegung beabsichtigt, die reibungsarme W\u00e4lzlagertechnik f\u00fcr durch hohe Lasten bisher nicht zug\u00e4ngliche Anwendungsbereiche nutzbar zu machen. In dem Anwendungsfall der AB Lagerung eines Kurbeltriebs soll die Reibleistung eines Verbrennungsmotors, die in Betriebspunkten niedriger Last bis zu 40% der Gesamtleistung betragen kann, deutlich verringert werden. Ziel des Vorhabens ist die Optimierung und Weiterentwicklung der adaptiven Lagerung basierend auf den Erkenntnissen des vorherigen Vorhabens. Hierbei sind vor allem die Optimierung der W\u00e4lzk\u00f6rper-F\u00fchrung durch den K\u00e4fig und die Vereinfachung der Fertigung zu nennen.
\nNach der Entwicklung und Bewertung der Varianten auf dem in dem vorherigen Vorhaben entwickelten Lagerpr\u00fcfstand wird der komplette Verbrennungsmotor im Kurbeltrieb mit der adaptiven Lagerung ausgestattet und auf dem Mechanik-Pr\u00fcfstand vermessen. Anschlie\u00dfend wird der komplette Motor unter realen Betriebsbedingungen am gefeuerten Thermodynamikpr\u00fcfstand vermessen und bewertet. Als Hauptkriterium zur Bewertung gilt die auf dem Thermodynamikpr\u00fcfstand ermittelte Verbrauchsreduzierung, die unmittelbar mit einer Reduzierung der Emissionen gleichzusetzen ist.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenErarbeitung von Konzepten zur Verbesserung der Rollenf\u00fchrung
\no\tRecherche, Ermittlung und Konzeptionierung von Rollenf\u00fchrungssystemen
\no\tVergleich und Analyse der Systeme und M\u00f6glichkeiten
\no\tBewertung zur Realisierung in dem bestehenden Bauraum
\n \tVerbesserung des Abrollverhaltens der W\u00e4lzk\u00f6rper
\no\tVermeidung von geometrischer Inhomogenit\u00e4t beim Abrollen der W\u00e4lzk\u00f6rper
\no\tReduzierung von Spannungsspitzen in der Struktur der W\u00e4lzk\u00f6rper
\n \tOptimierung der Lagerstruktur:
\no\tBeseitigung von Geometriestellen mit Kerbwirkungsfaktor
\no\tOptimierung der Struktur in Pleuel- und Hauptlager f\u00fcr den H\u00e4rteprozess
\n \tReibungsarme Axialf\u00fchrung der Kurbelwelle
\no\tErsatz der konventionellen Gleit-Axialf\u00fchrung der Kurbelwelle durch eine reibungsarme W\u00e4lzlager F\u00fchrung
\n \tVerbesserung des in der ersten Programmphase entwickelten Lagerpr\u00fcfstands
\no\tOptimierung der Laufruhe und Messgenauigkeit
\no\tErsatz von verschlissenen Komponenten des Pr\u00fcfstands
\n \tEntwicklung des adaptiven Lagers am Lagerpr\u00fcfstand
\no\tFertigung der neuen K\u00e4figvarianten
\no\tMontagetests
\no\tTests und Messungen der neuen K\u00e4figvarianten bei verschiedenen Lasten, Drehzahlen und \u00d6ltemperaturen
\no\tBewertung der Varianten und Auswahl des Zielkonzeptes
\n \tIntegration der adaptiven Lagerung in den Komplettmotor
\no\tVereinfachung der Geometrie des adaptiven Pleuels und der adaptiven Hauptlager zur Vermeidung von Ausschuss in der Fertigung
\no\tIntegration der neuen adaptiven Lagerung in den Komplettmotor
\no\tIntegration der axialen W\u00e4lzlagerung der Kurbelwelle in den Motor
\no\tDetailkonstruktion
\n \tFertigung der erforderlichen Komponenten
\n \tMessungen und Untersuchungen am Mechanik-Pr\u00fcfstand (Schlepp-Pr\u00fcfstand)
\n \tMessungen und Untersuchungen am Thermodynamik-Pr\u00fcfstand (Motor-Pr\u00fcfstand)<\/p>\n
Zum Projektabschluss steht die Bewertung der adaptiven Lagerung hinsichtlich des Potenzials zur Minderung der Reibleistung und Emissionen. Weiterhin wird die Haltbarkeit bewertet.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ausstellung und Pr\u00e4sentation der Technik auf dem Internationalen Wiener Motorensymposium 2011, 2012
\n\tAusstellung und Pr\u00e4sentation der Technik auf dem Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 2011, 2012
\n\tFachvortr\u00e4ge und Pr\u00e4sentationen der Technik gegen\u00fcber potenziellen Kunden<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die F\u00fchrung der W\u00e4lzk\u00f6rper konnte durch das neue K\u00e4figkonzept signifikant verbessert werden. Dies zeigte sich bereits in den Konzeptuntersuchungen am Lagerpr\u00fcfstand in einer deutlich verbesserten Laufruhe und einer nochmaligen Absenkung der Reibleistung gegen\u00fcber der vorherigen Baustufe. Die verbleibenden Axialbewegungen in der Hauptlagerung des Vollmotors werden \u00fcber die axiale F\u00fchrung der Kurbelwelle mit einer W\u00e4lzlagerung reibungsarm abgefangen.
\nDas weiterentwickelte adaptive Lager konnte in den relevanten Punkten deutlich verbessert werden, weist aber insbesondere auf dem Schlepp- und Thermodynamik-Pr\u00fcfstand noch nicht die erwarteten Reibungsvorteile auf.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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