Experimentelle Untersuchung zur Wirkung von Kühlkanälen in Kolben von Pkw-Dieselmotoren

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse der Kolbenkühlung von gegossenen Aluminiumkolben mittels Salzkernkühlkanal für den Anwendungsfall hochaufgeladener Pkw- Dieselmotoren. Anhand von Kolbentemperaturmessungen im realen Motor und außermotorischen Untersuchungen werden die Wirkungen einzelner geometrischer Parameter auf die Kolbenkühlung untersucht. Die Ermittlung der maßgeblichen Parameter erfolgt durch Analyse der Wärmestromwege im Kolben und der zugehörigen thermodynamischen und strömungsdynamischen Gesetzmäßigkeiten. Neben geometrischen Einflüssen auf die Kolbenkühlung werden betriebsbedingte Faktoren wie Öl- und Kühlwassertemperatur bzw. Kühlölvolumenstrom untersucht. Die Betrachtung von Systemeigenschaften bzw. deren Einfluss auf das Kolbentemperaturfeld ergänzt die grundsätzlichen Betrachtungen. Hierzu zählen die Lage der Kühlöldüse, die Ausführung der Zylinderkühlung und die Lage von Einlass- und Auslassventilen. Die Bewertung der Ergebnisse nach verschiedenen Szenarien schließt den Basisteil der Arbeit ab und ermöglicht den Aufbau eines optimierten Kolbenkühlungskonzepts. Dieses Kolbenkühlungskonzept wird im Folgenden hinsichtlich der auftretenden Kolbentemperaturen untersucht und eine Anpassung der Betriebsweise mit Hinblick auf geringe Kolbentemperaturschwankungen bei Betriebspunktwechsel und geringen Kühlungsaufwand durchgeführt.