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Einfluss niedrigviskoser Schmierstoffe auf die Werkstoffe von Kurbelwellen- und Pleuelgleitlagern

  • Konstantinos Kalogiannis
  • David R. Merritt
  • Omar Mian
  • Daniel Hrdina
Conference paper
Part of the Proceedings book series (PROCEE)

Zusammenfassung

Moderne Schmierstoffanforderungen werden immer stärker von den aktuellen Umweltgesetzgebungen und dem Bauteildesign bestimmt. Die Haupttriebkräfte für Neuentwicklungen sind kleinere Ölvolumina, größere Energieeffizienz der Verbrennung und der mechanischen Motorbauteile, geringere Umweltbelastung, Reduzierung der Wartungskosten und Ausfallspanne, längere Ölwechselintervalle usw.

Eine eigenentwickeltes Simulationspaket mit dem Namen SABRE-TEHL wurde genutzt, um den Effekt von niedrigviskosen Ölen und deren Einfluss auf Kurbelwellenlagerschalenmaterialieneigenschaften zu untersuchen und die thermoelastischen Schmierung (TEHL) zu analysieren. Die Modellierung des Verschleißes und der Oberflächenunebenheitskontakte basiert auf realen Messungen der Oberflächenrauheit, welche in die Software integriert wurden.

Das Ergebnis ergab das Potenzial für eine 22 – 24%ige Minderung der hydrodynamischen Gesamtverlustleistung für Kurbelwellenlagerschalen, die 0W-20 niedrigviskoses Öl verwenden. Jedoch wurde beim Einlaufprozess ein signifikanter Anstieg der Gesamtverlustleistung festgestellt, der auf einem erhöhten Oberflächenrauhigkeitskontakt durch die dünneren Ölfilme basiert. In diesem Zusammenhang zeigen polymerbeschichtete Lagerschalenoberflächen einen entscheidenden Leistungsvorteil, da sie eine signifikante Reduktion in der Oberflächenrauigkeit aufweisen und sich dadurch auf dem vergleichbaren Niveau in der Gesamtverlustleistung wie Aluminium-Zweistofflagerschalen, die mit 5W-30 Öl als Schmierstoff betrieben werden, bewegen. Daher konnte gezeigt werden, dass die Polymerlauflächenbeschichtung den Einlaufprozess bei der Verwendung von niedrigviskosen Ölen entscheidend verbessert und eine höhere Betriebssicherheit des Motors gewährt.

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Literatur

  1. [1] Taylor, R. Engine friction: The influence of lubricant rheology. Proc Inst. Mech.Eng. Part J J.Eng. Tribol. 1997, 211, 235–246Google Scholar
  2. [2] Skjoedt, M.; Butts, R.; Assanis, D.; Bohac, S. Effects of oil properties on sparkignition gasoline engine friction. Tribol. Int. 2008, 41, 556–563Google Scholar
  3. [3] Okrent, E. The effect of lubricant viscosity and composition on engine friction andbearing wear. ASLE Trans. 1961, 4, 97–108Google Scholar
  4. [4] Allmaier, H.; Priestner, C.; Six, C.; Priebsch, H.; Forstner, C.; Novotny-Farkas, F.Predicting friction reliably and accurately in journal bearings—A systematic validation of simulation results with experimental measurements. Tribol. Int. 2011,44, 1151–1160Google Scholar
  5. [5] Allmaier, H.; Priestner, C.; Sander, D.; Reich, F. Friction in automotive engines.In Tribology in Engineering; Pihtili, H., Ed.; Intech: Rijeka, Croatia, 2013Google Scholar
  6. [6] Sander, D.; Allmaier, H.; Priebsch, H.; Reich, F.; Witt, M.; Füllenbach, T.; Skiadas, A.; Brouwer, L.; Schwarze, H. Impact of high pressure and shear thinning onjournal bearing friction. Tribol. Int. 2015, 81, 29–37Google Scholar
  7. [7] Wang D., 1999, “Development and Validation of Finite Difference SABRE-EHLCode,” GVRR Technical report, No. 1046, Mahle Engine Systems, Rugby, UKGoogle Scholar
  8. [8] Mian, A. O., Jones, G. J., “An Iterative Heat Balance Technique for Rapid Estimation of Engine Bearing Temperatures,” proceedings of the 22nd Leeds-Lyon symposium on tribology, Lyon, France, September 5-8th, 1995, In: Dowson,D., editor,Elsevier, 1996Google Scholar
  9. [9] Mian, O., Merritt, D and Wang, D, “The effect of crankshaft flexibility on EHL ofconnecting rod bearings”, SAE 2002-01-0295Google Scholar
  10. [10] Merritt, D, Mian, O and Wang, D, “Connecting rod EHD analysis including inertia effects due to the distributed rod mass”, SAE 2007-24-0134Google Scholar
  11. [11] Kalogiannis,K., “Behaviour of Elastohydrodynamic Films Subjected to Oscillatory Motion”, D.Phil. Thesis, 2013, University of SussexGoogle Scholar
  12. [12] Merritt, D, Mian, O, “The Use of Abaqus in an Engine Bearing Design Enviroent”, Simulia Community Conference, May 21-24, 2013, Vienna.Google Scholar
  13. [13] Wang D., Jones G., Mian O., Merritt D., Simon T., “Oil Flow and TemperaturePredictions for a Big-end Bearing”, ASME IJTC proceedings, October 22-24,2007, San DiegoGoogle Scholar
  14. [14] George, J. and Brock, R., “Polymeric Engine Bearings for Hybrid and Start StopApplications”, SAE 2012-01-1966, 2012Google Scholar
  15. [15] Mario S. Praça, Samantha Uehara, Matheus Ferreira, Omar Mian, “New polymeric coating on sputter bearings for heavy duty diesel engines”, SAE 2013-01-1724,2013Google Scholar
  16. [16] Tomanik, E. et al. “A simple numerical procedure to calculate the input data ofGreenwood-Williamson model of asperity contact for actual engineering surfaces”. Leeds-Lyon Symposium on Tribology: Tribological research and design forengineering systems TRIBOLOGY SERIES, 41, pp. 205-216, 2003.Google Scholar
  17. [17] Tomanik, E., “Modelling of the Asperity Contact Area on Actual 3D Surfaces,”SAE Technical Paper 2005-01-1864, 2005,  https://doi.org/10.4271/2005-01-1864.

Copyright information

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2018

Authors and Affiliations

  • Konstantinos Kalogiannis
    • 1
  • David R. Merritt
    • 1
  • Omar Mian
    • 1
  • Daniel Hrdina
    • 2
  1. 1.MAHLE Engine Systems UK LtdWarwickshireUK
  2. 2.MAHLE GmbHStuttgartDeutschland

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