Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Methode entwickelt, die auf Basis einer Finite-Elemente-Simulation die Auslegung und Bewertung von Zylinderkopfdichtungen in einer frühen Entwicklungsphase ermöglicht. Unter Berücksichtigung bestehender Ersatzmodelle wird ein verbessertes Modell zur Approximation der mechanischen Eigenschaften abgeleitet. In Verbindung mit einem Ansatz zum Abbilden lokaler tribologischer Eigenschaften innerhalb des Dichtspalts können mit diesem Modell Aussagen zu den Beanspruchungen der einzelnen Blechlagen getroffen werden. Bestehende und neue Beanspruchungsgrößen der Zylinderkopfdichtung werden anschließend durch die Anwendung eines neu entwickelten Bewertungskriteriums verknüpft.
Die Validierung der vorgeschlagenen Bewertungskriterien erfolgt anhand der Versuchsergebnisse von zwei ausgewählten Motoren. Zudem wird ein Ausschnitt der Zylinderkopfdichtung durch ein dreidimensionales Submodell bewertet. Auf Basis dieser Ergebnisse erfolgt eine Verifizierung von Schadensfällen in einzelnen Blechlagen durch eine Bewertung der Lebensdauer. Darüber hinaus wird das erweiterte Ruiz-Chen-Kriterium auf die Zylinderkopfdichtung übertragen, das zur Ermittlung von Rissursprüngen unter hoher Flächenpressung Anwendung findet.
Die in dieser Arbeit vorgestellte Methode ermöglicht bereits in einer frühen Phase eine Bewertung der Zylinderkopfdichtung hinsichtlich der auftretenden Beanspruchungen. Auf Basis dieser Ergebnisse sind Optimierungen aller Bauteile im Dichtverband möglich.
Aktualisiert: 2021-12-20
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