Köhler / Flierl Verbrennungsmotoren
4. Auflage 2006
ISBN: 978-3-8348-9137-2
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Motormechanik, Berechnung und Auslegung des Hubkolbenmotors
E-Book, Deutsch, 481 Seiten, Web PDF
Reihe: ATZ/MTZ-Fachbuch
ISBN: 978-3-8348-9137-2
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Der Inhalt dieses Buches beruht auf meiner von der Otto-von-Guericke-Universität Madgeburg im Jahr 1996 angenommenen Habilitationsschrift „Berechnung und Aus- gung der Motormechanik schnelllaufender Hubkolbenmotoren“. Mein herzlicher Dank gilt der dortigen Fakultät für Maschinenbau und insbesondere Herrn Prof. Dr.-Ing. H. Tschöke vom Lehrstuhl für Kolbenmaschinen, der mir umfangreiche Unterstützung gewährte. Zu großem Dank verpflichtet bin ich auch Herrn Prof. Dr.-Ing. U. Essers, Universität Stuttgart, und Herrn Prof. Dr.-Ing. H. Pucher, Technische Universität Berlin. Herr Prof. Essers steht mir seit meiner Studienzeit mit Rat und Tat zur Verfügung und hat mich auch bei diesem Schritt begleitet. Er gab mir, ebenso wie Herr Prof. Pucher, viele wertvolle Hinweise. Im Rahmen meiner beruflichen Beschäftigung mit mechanischen Motorkomponenten und der Übernahme der Funktionsverantwortung für diese begann ich ab 1988 damit, meine persönlichen, im Umgang damit erworbenen Erfahrungen schriftlich festzuhalten. In d- ser Zeit vollzog sich ein Wandel hin zur weitgehend routinemäßig praktizierten, rechn- gestützten Bauteilauslegung. Dies erweiterte die Möglichkeiten, ein besseres Verständnis von Zuständen und Abläufen zu gewinnen. Andererseits ergab sich der Zwang, sich mit neuen Methoden näher auseinanderzusetzen. In diesem Zusammenhang möchte ich mich auch bei meinem Arbeitgeber, der Kolbenschmidt Pierburg AG, für eine fachlich sehr interessante berufliche Tätigkeit bedanken. Dieser Dank schließt zahlreiche, hier nicht genannte Kollegen und Mitarbeiter von Kunden mit ein, die mir durch ihre Fa- veröffentlichungen oder im persönlichen Gespräch immer wieder wertvolle Anregungen gegeben haben.
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
Vorbemerkung.- Kriterien bei der Motorauslegung.- Berechnung und Auslegung von Bauteilen.- Berechnung und Auslegung von Baugruppen.- Motorgeräusch.- Zusammenfassung und Ausblick.
2 Einleitung (S. 3-4)
2.1 Bedeutung der Berechnung im Entwicklungsprozess
Konstruktion, Berechnung und Versuch stehen in einer gegenseitigen Abhängigkeit, wie sie z. B. in [A1] beschrieben wird. Die Entwicklungsbereiche, die im Wesentlichen in diese drei Organisationseinheiten unterteilt sind, sehen sich mehr und mehr dem Druck immer kürzerer Entwicklungszeiten ausgesetzt. Vorgehensweisen wie „Simultaneous Engineering" o. Ä. gewinnen damit zunehmend an Bedeutung. Je leistungsfähiger die Beiträge der Berechnung sind, umso stärker kann sie in die Entwicklungsabläufe eingebunden werden. Entscheidend für die Wirksamkeit der Berechnung ist somit ihre Integration in den Entwicklungsprozess.
Dies setzt bei anspruchsvollen Aufgaben problemorientierte Software, leistungsfähige Hardware und anwenderfreundliche Benutzeroberflächen voraus. Der eindeutige Vorteil der Berechnung (hier gleichzusetzen mit der Simulation) ist der, dass bereits lange vor der Verfügbarkeit von Prototypen eine Voroptimierung durchgeführt werden kann, wodurch sich die Anzahl der zu untersuchenden Versuchsvarianten auf ein Minimum reduziert. Somit ist ein erheblicher Einsparungs- und Beschleunigungseffekt zu verzeichnen. Insbesondere was die Parametervariation anbetrifft, kennt die Berechnung im Gegensatz zum Versuch keinerlei Einschränkungen, wenngleich auch bei der Erstellung von aufwändigen Rechenmodellen, wie schon erwähnt, die Wirtschaftlichkeit zu beachten ist. Die Berechnung leistet damit einen nicht zu unterschätzenden Beitrag zur Senkung der Entwicklungskosten.
Berechnung und Versuch ergänzen sich auch dort, wo einspuriges Vorgehen in den Möglichkeiten begrenzt und damit nicht zielführend ist (z. B. unverhältnismäßig hoher Messaufwand). Die Berechnung hilft darüber hinaus bei der Interpretation von Messergebnissen. Die jeweiligen Schwächen von Berechnung und Versuch sind in [A1] gegenübergestellt. Die Nutzung des Potenzials technischer Berechnungen erfolgt heute unter dem Überbegriff CAE (Computer Aided Engineering). Dahinter verbergen sich Produkt- und Verfahrensentwicklung unterstützende Programmpakete mit Zugang zu Datenbanken, die mit Hilfe einer selbsterklärenden und übersichtlichen Benutzeroberfläche möglichst mit Plausibilitätsprüfung der Daten genutzt werden können. Der Anwender muss nicht mehr notwendigerweise ein Berechnungsexperte sein.
Die einzelnen Bausteine eines CAESystems werden auch als „CAE-Tools", also als Werkzeuge, bezeichnet. Je nach Ausbaustufe, gespeichertem Erfahrungsumfang und dessen logischer Verknüpfung ist auch der Begriff „Expertensystem" eingeführt. Ziel des CAE ist es, dem Entwicklungsingenieur möglichst effiziente Mittel unter Nutzung eines produktspezifischen Erfahrungsschatzes an die Hand zu geben. CAE geht damit weit über die rechnergestützte technische Berechnung hinaus. CAE ist ein wichtiges Bindeglied im CAD/CAM-Verbund mit dem Fernziel CIM (Computer Integrated Manufacturing). Mittels CAD werden z. B. Geometriedaten erzeugt.
Diese werden über genormte Schnittstellen an ein CAE-System übergeben, das die Pro duktoptimierung vornimmt. Die optimierte Geometrie wird an das CAD-System zurückgegeben und dort für die CAD/CAM-Nutzung aufbereitet. Auf diese Weise entstehen CNC-Bearbeitungsprogramme, die, um an den einzelnen Bearbeitungsmaschinen Verwendung finden zu können, noch einem „Post-Processing" unterzogen werden müssen. Möglichst während des Fertigungsprozesses (SPC, Statistical Process Control), aber auch danach können Solldaten nochmals im Rahmen des CAQ (Computer Aided Quality Assurance, auch ein Bestandteil von CIM) für die Qualitätssicherung herangezogen werden. In diesem Zusammenhang soll nicht unerwähnt bleiben, dass das eigentliche Ziel der Qualitätsbemühungen nicht das der optimal überwachten, sondern das der beherrschten Prozesse ist, die innerhalb so enger Grenzen ablaufen, dass auf SPC verzichtet werden kann.
