Schmierung und Reibung von Kolben, Kolbenringen und Zylinderbuchsen

  • Josef Affenzeller
  • Heinz Gläser
Part of the Die Verbrennungskraftmaschine Neue Folge book series (VERBRENNUNG NF, volume 8)

Zusammenfassung

Die Motorbauteile Kolben, Kolbenringe und Zylinderbuchse können für die heutigen Anforderungen nur als System ausgelegt und optimiert werden. Alle drei Bauteile beeinflussen sich nämlich gegenseitig im Hinblick auf Härte- und Gleitverhältnisse, Verschleiß und Reibung sowie Temperaturniveau. Das Zusammenspiel Kolben und Zylinderbuchse muß weiters optimiert werden im Hinblick auf das Geräusch, welches durch das Kolbenkippen verursacht wird. Diese Erregung der Zylinderbuchse wird über die Struktur nach außen geleitet und als hochfrequentes Kolbenkippgeräusch empfunden. Das Kolbenkippen verursacht auch wie bereits erwähnt ein Schwingen der Zylinderbuchse. Dieses Schwingen kann weiters zu Kavitationserscheinungen im Wasserraum führen.

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Literatur

  1. 11.1
    Cartellieri, W., Ruhri, F., Tritthart, P.: Der Beitrag des Schmieröles zur Partikelemission von Nutzfahrzeug-Diesel-Motoren. In: 2. Aachener Kolloquium Fahrzeug-und Motorenentwicklung, 1990Google Scholar
  2. 11.2
    Jakobs, R.: Aspects of influencing oil consumption in diesel engines for low emissions. SAE Paper 900587, Detroit, 1990Google Scholar
  3. 11.3
    Schäfer, E., van Basshuysen, R.: Schadstoffreduzierung und Kraftstoffverbrauch von PKW-Verbrennungsmotoren. Springer, Wien New York, 1994 [List, H., Pischinger, A. (Hrsg.): Die Verbrennungskraftmaschine, Neue Folge, Bd. 7]Google Scholar
  4. 11.4
    Inoue, T., Maeda, Y., Takeda, M., Nakada, M.: Study of transient oil consumption of automotive engines. SAE Paper 892110, Detroit, 1989Google Scholar
  5. 11.5
    Essig, G., Kamp, H., Wacker, E.: Diesel engine emissions reduction — the benefits of low oil consumption design. SAE Paper 900591, Detroit, 1990Google Scholar
  6. 11.6
    Röhrle, M.: Zwangsölgekühlte Großkolben, Entwicklung, Einsatz, Erfahrungen. Eisenbahntech. Rundschau 12, 1978Google Scholar
  7. 11.7
    Moebus, H.: Die Kühlung von Großkolben. Fachschrift der Firma Karl Schmidt, Neckarsulm, 1989Google Scholar
  8. 11.8
    Munro, R., Griffiths, W.: The application of predictive techniques in the design and development of medium speed diesel engine pistons. CIMAC Paper D46, Vienna, 1979Google Scholar
  9. 11.9
    Fletcher-Jones, D., Griffiths, W., Munro, R.: New piston features for truck, off-highway and industrial diesel engines. AE Symposium, 1982, Paper no. 7Google Scholar
  10. 11.10
    Röhrle, M.: Flüssiggepreßte Kolben. MTZ 55: 330–333, 1994Google Scholar
  11. 11.11
    Röhrle, M.: Thermische Beanspruchung von Kolben für Nutzfahrzeug-Dieselmotoren. MTZ 42: 85–88, 1981Google Scholar
  12. 11.12
    Röhrle, M.: Thermische Beanspruchung von Kolben für Nutzfahrzeug-Dieselmotoren. MTZ 42: 189–192, 1981Google Scholar
  13. 11.13
    Reipert, P.: Rechnerunterstützte Geometriebestimmung von Kolben. MTZ 43: 171–174, 1982Google Scholar
  14. 11.14
    Koch, M.: Kolben aus Kohlenstoff sollen Verbrauch und Emissionen senken. Motor Sport 3: 36–38, 1993Google Scholar
  15. 11.15
    N. N.: Mahle Kolbenkunde. Verlag Mahle, Stuttgart, 1964Google Scholar
  16. 11.16
    N. N.: Kolbenhandbuch Kolbenschmidt. Kolbenschmidt, Neckarsulm, 1966Google Scholar
  17. 11.17
    N. N.: Kolbenringe für den Großmotor-und Maschinenbau. Goetze AG, Burscheid, 1983, Druckschrift Nr. 89260011.83Google Scholar
  18. 11.18
    N. N.: Kolbenring-Handbuch. Goetze AG, Burscheid, 1989, Druckschrift Nr. 893800–08/89Google Scholar
  19. 11.19
    Wiemann, L.: Die Bildung von Brandspuren auf den Laufflächen der Paarung Kolbenring-Zylinder in Verbrennungskraftmaschinen. MTZ 32: 43–52, 1971Google Scholar
  20. 11.20
    Figge, H.: Materials for cylinder liners. SAE Paper 880096, Detroit, 1988Google Scholar
  21. 11.21
    Egeberg, C., Pedersen, P.: New developments of the MC engine for improved reliability and environment acceptability. CIMAC Paper D12, London, 1993Google Scholar
  22. 11.22
    Köhler, E., Hofmann, H., Niehnes, J.: Kurzbauende, leichte closed-deck Aluminium-Kurbelgehäuse für Großserien. MTZ/ATZ Sonderheft: 22–26, 1992Google Scholar
  23. 11.23
    Lausch, W.: Lasergehärtete Zylinderbuchsen für Großmotoren. MTZ 46: 163–169, 1985Google Scholar
  24. 11.24
    N. N.: Incometer — automatisches Innenform-und Verschleißmeßsystem für Zylinder und Rohre. Gerätebeschreibung, Pietzsch Automatisierungstechnik, Karlsruhe, 1990Google Scholar
  25. 11.25
    Koch, F., Fahl, E., Haas, A.: Ein neues Verfahren zur Messung der Zylinderdeformation im Motorbetrieb. VDI-Fortschrittsbericht 205, Reihe 12Google Scholar
  26. 11.26
    Jakobs, R.: Einflußgrößen beim Zylinder (Zwik-kel) — Verschleiß von Personenwagen-Dieselmotoren. MTZ 44: 477–482, 1983Google Scholar
  27. 11.27
    Lausch, W., Wachtmeister, G., Elts, P.: Neue Materialien für Kolbenring-Laufflächen. MTZ 55: 564–569, 1993Google Scholar
  28. 11.28
    Moser, F., Grabner, H., Nefisher, A.: Kolben mit großem Feuerstegspiel als Abhilfe gegen Bore-Polishing? Einfluß auf Motorkennwerte, Abgasemission und Langzeitbetriebsverhalten. SAE Paper 845010, Detroit, 1984Google Scholar
  29. 11.29
    Pachernegg, S.: A closer look at the Willans-line. SAE Paper 690182, Detroit, 1969Google Scholar
  30. 11.30
    Furuhama, S., Tada, T.: On the flow of gas through the piston-rings (2nd Report, the character of gas leakage). Bull. JSME 4: 684–691, 1961CrossRefGoogle Scholar
  31. 11.31
    Wakuri, Y., Soejima, D., Kitahara, T.: Studies on the friction characteristics of piston ring in a diesel engine. CIMAC Paper D21, London, 1993Google Scholar
  32. 11.32
    Marek, S., Henein, N.: Transient engine and piston friction during starting. SAE Paper 922197, Detroit, 1992Google Scholar
  33. 11.33
    Li, C.: Piston thermal deformation and friction considerations. SAE Paper 820086, Detroit, 1982Google Scholar
  34. 11.34
    Keribar, R., Dursunkaya, Z., Ganapathy, V.: An integrated design analysis methodology to address piston tribological issues. SAE Paper 930793, Detroit, 1993Google Scholar
  35. 11.35
    Amann, C.: Engineering the spark-ignition engine — the piston-rings-cylinder wall interface. SAE Paper 885056, Detroit, 1988Google Scholar
  36. 11.36
    Kornprobst, H., Woschni, G., Zeilinger, K.: Kol-benringbewegung. FVV-Forschungsheft 405, 1987Google Scholar
  37. 11.37
    Chucholowski, C., Woschni, G., Zeilinger, K.: Simulation der Kolbensekundärbewegung. MTZ 48: 133–137, 1987Google Scholar
  38. 11.38
    Orthaber, G.: Berechnungsverfahren für Ölverbrauch und Blow-By zwischen Kolben, Kolbenringen und Zylinderbuchse. Diss., Technische Universität Graz, 1992Google Scholar
  39. 11.39
    Knoll, G.: Berechnung der Reibungskräfte an Kolbenringen und Ringpaketen bei hydrodynamischer Flüssigkeitsreibung und bei Mischreibung unter Berücksichtigung der Kolbenringdynamik. FVV-Abschlußbericht, Heft 502, 1992Google Scholar
  40. 11.40
    Eilts, P., Wachtmeister, G.: Significance of recording and analysing the ring dynamics for the tribological optimisation of a piston ring package. CIMAC Paper D44, London, 1993Google Scholar
  41. 11.41
    Parker, D., Richard, J., Taylor, B.: The reduction of piston friction and noise. T&N Symposium, 1990, Paper no. 2Google Scholar
  42. 11.42
    Eisfeld, F.: Die mechanischen Verluste von Verbrennungsmotoren, insbesondere durch die Kolbenreibung und Möglichkeiten ihrer Verminderung. Vortrag Haus der Technik, Essen, 1982Google Scholar
  43. 11.43
    Betz, G., Zellbeck, H.: Untersuchungen zur Reibleistung der Kolbengruppe. MTZ 47: 433–437, 1986Google Scholar
  44. 11.44
    Jakobs, R.: Zur Reibleistung der Kolbenringe bei Personenwagen-Ottomotoren. MTZ 49: 309–317, 1988Google Scholar
  45. 11.45
    Jakobs, R.: Einfluß von Ölringdesign und Ölring-auslegung auf Ölverbrauch und Reibung. In: Goetze Dichtungsentwicklung, 100 Jahre Erfahrung. Goetze AG, Burscheid, 1987, S. 15–25Google Scholar
  46. 11.46
    Jakobs, R.: Ein Beitrag zum Funktionsverhalten von negativ vertwistenden Minutenringen in der 2. Nut von Fahrzeugdieselmotoren. In: Goetze Dichtungsentwicklung, 100 Jahre Erfahrung. Goetze AG, Burscheid, 1987, S. 27–43Google Scholar
  47. 11.47
    Hoult, D., Lux, J., Wong, V., Billian, S.: Calibration of laser fluorescence measurements of lubricant film thickness in engines. SAE Paper 881587, Detroit, 1988Google Scholar
  48. 11.48
    Ryan, I., Wong, V., Lyon, R.: Engine experiments on the effects of design and operational parameters on piston secundary motion and piston slap. SAE Paper 940695, Detroit, 1994Google Scholar
  49. 11.49
    Affenzeller, J.: Schmierspalthöhen und Ölverbrauch bei der Kolbenringschmierung von Verbrennungskraftmaschinen. Diss., Technische Universität Graz, 1973Google Scholar
  50. 11.50
    Affenzeller, J., Schreiber, E., Janisch, H.: Some investigations about the cavitation on cylinder liners of diesel engines. CIMAC Paper D54, Vienna, 1979Google Scholar
  51. 11.51
    Okubo, M., Kanda, H.: Analogy and restruktion of piston slap noise in diesel engines. SAE Paper 890127, Detroit, 1989Google Scholar
  52. 11.52
    Ohta, K., Irie, Y., Yamamoto, K., Ishikawa, H.: Piston slap induced noise and vibration of internal combustion engines (1st Report, theoretical analysis and simulation). SAE Paper 870990, Detroit, 1987Google Scholar
  53. 11.53
    Kornprobst, H., Woschni, G., Zeilinger, K.: Simulation des Kolbenringverhaltens im Motorbetrieb. MTZ 50: 528–533 und 582–585, 1989Google Scholar
  54. 11.54
    Körbler, F.: Einfluß der Schaftelastizität auf die Kolbensekundärbewegung einteiliger Kolben. Diplomarbeit, Montanuniversität Leoben, 1988Google Scholar
  55. 11.55
    Hazeu, H.: Sekundärbewegung von Ottomotorkolben. Diplomarbeit, Technische Universität Graz, 1989Google Scholar
  56. 11.56
    Fiedler, A.: Untersuchungen der Kolbenkippbewegung bei Pendelschaftkolben. Diplomarbeit, Montanuniversität Leoben, 1988Google Scholar
  57. 11.57
    Jakobs, R.: Rechenansatz zur Bestimmung des Kolbensekundärverlaufes. FVV-Abschlußbericht zum Vorhaben Ölhaushalt des Tauchkolbenmotors, Heft 198, 1975Google Scholar
  58. 11.58
    N. N.: Adams reference manual version 6.0, Adams linear. Mechanical Dynamics Inc., Ann Arbor, MI, 1991Google Scholar
  59. 11.59
    Parker, D., Ruddy, B., Harland, C.: Application of predictive techniques to ring pack design. T&N Symposium, 1990, Paper no. 24Google Scholar
  60. 11.60
    Hosny D., Young, R.: A system approach for the assessment of cavitation corrosion damage of cylinder liners in internal combustion engines. SAE Paper 930581, Detroit, 1993Google Scholar
  61. 11.61
    Grenn, G., Engelstad, R.: A technique for the analysis of cylinder liner vibrations and cavitation. SAE Paper 930582, Detroit, 1993Google Scholar
  62. 11.62
    Fujimoto, H., Yoshihara, Y., Goto, T., Furuhama, S.: Measurement of cylinder bore deformation during actual operating engines. SAE Paper 910042, Detroit, 1991Google Scholar
  63. 11.63
    Knoll, G., Pecken, K.: Kolbenhydrodynamik I und II. FVV-Forschungshefte 357 und 384, 1985, 1986Google Scholar
  64. 11.64
    Knoll, G.: Kolben-Zylinder-Dynamik. FVV-Forschungsvorhaben Nr. 528, 1992Google Scholar
  65. 11.65
    Lausch, W.: Gesetzmäßigkeiten im Verschleiß von Zylinderlaufflächen umkehrgespülter Zweitakt-kreuzkopfmotoren, MTZ 46: 171–179, 1985Google Scholar
  66. 11.66
    Mullins, P.: Flame ring technique cuts lube oil consumption. Diesel Gas Turbine Wordwide 1993, 11: 42–43, 1993Google Scholar
  67. 11.67
    Halsband, M.: Messung und Optimierung der Reibungsverluste der Kolbengruppe. Teil 1. MTZ 55: 664–671, 1994Google Scholar
  68. 11.68
    Künzel, R., Essers, U.: Neues Verfahren zur Ermittlung der Kolbenbewegung in Motorquer-und Motorlängsrichtung. MTZ 55: 636–643, 1994Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Wien 1996

Authors and Affiliations

  • Josef Affenzeller
    • 1
  • Heinz Gläser
    • 2
  1. 1.AVL Gesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Meßtechnik mbHGrazÖsterreich
  2. 2.Hochschule für Technik und Wirtschaft ZwickauZwickauBundesrepublik Deutschland

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