Analyse der wichtigsten Auslegungsparameter des Kurbeltriebes aufgrund des NVH-Verhaltens - Analyse der Kurbelwelle und der Hauptlager

Die Schallemissionen des Verbrennungsmotors sind einer der Hauptverursacher der Vorbeifahrgeräusche eines Personenkraftwagens, die einen Schwerpunkt der derzeitigen NVH-Aktivitäten bilden.
In diesem Zusammenhang hat der Kurbeltrieb einen dominanten Einfluss und muss im Detail analysiert werden, um die wichtigsten Konstruktionsparameter für die Schwingungen der Hauptlager zu ermitteln, die eine Anregungsquelle für die Schallemission des Motors darstellen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf Konstruktionsparametern, die in einer bereits existierenden Produktionslinie für die Massenproduktion von Personenkraftwagen leicht geändert werden können. Zu diesem Zweck wird ein Mehrkörpersimulationsmodell des Kurbeltriebs erstellt.
Neben der Kurbelwelle, die als elastischer Körper modelliert wird (unter Verwendung des Floating Frame of Reference-Ansatzes - elastische Verformungen werden der Bewegung des starren Körpers über ein reduziertes FE-Modell überlagert), werden die übrigen Körper als starr angenommen. Die Lager auf der Kurbelwelle werden durch eine instationäre Lösung der Reynolds-PDE modelliert, was eine detaillierte Analyse der Lagerkräfte und des Einflusses der Lagerparameter ermöglicht. Die anregenden Kräfte werden durch die transienten Verbrennungskräfte bestimmt, die auf die Kolben wirken. Da davon ausgegangen wird, dass eine geringere Größe der Anregungskräfte zu geringeren Schallemissionen führt, sind die numerischen Ergebnisse von Interesse für die Kräfte in den Hauptlagern, die das Kurbelgehäuse anregen und zu einem auffälligen akustischen Verhalten führen können.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt

Analysis of the most important design parameters of the crank drive due to the NVH behaviour - Analysis of the crank shaft and the main bearings

The acoustic emissions of the combustion engine are one of the main contributors to the pass by noise of a passenger car, which is a main focus of current NVH activities.
In this context the crank drive has a dominant influence and has to be analyzed in detail to identify the most important design parameters concerning vibrations of the main bearings, which defines one excitation source of the engine's acoustic emission. Thereby, the main focus will be on design parameters, which can easily be changed in an already existing production line for mass production of passenger cars. For this purpose a multi-body-simulation model of the crank drive is build.
Beside the crankshaft, which will be modeled as an elastic body (using the floating frame of reference approach - elastic deformations are superimposed to the rigid body motion via a reduced FE-model), the remaining bodies are assumed as rigid. The bearings on the crank shaft are modeled by a transient solution of Reynolds PDE, which allows a detailed analysis of the bearing forces and the influence of bearing parameters. The exciting forces are determined by the transient combustion forces acting on the pistons. As it is assumed that a lower magnitude of excitation forces leads to lower acoustic emissions, the numerical results of interest are the forces in the main bearings, which can excite the crankcase and lead to a noticeable acoustic behaviour.