Untersuchung der Kolbenlaufeigenschaften von grossen 2-Takt-Schiffsdieselmotoren und Analyse zukünftiger Schmierstoffkonzepte

Ausgangslage

In der internationalen Schifffahrt sind grosse 2-Takt-Schiffsmotoren die dominierende Antriebsquelle. Künftige Emissionsvorschriften sowie potenzielle künftige Kraftstoffe für die Dekarbonisierung stellen hohe Anforderungen an optimierte tribologische Systeme sowie an künftige Schmierstrategien. Diese Strategien müssen auf die potenziellen Kraftstoffarten abgestimmt werden, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

Abbildung 1: Schematische Darstellung des untersuchten tribologischen Systems eines grossen 2-Takt-Schiffsdieselmotors.

Ziele

Das Verständnis des tribologischen und rheologischen Verhaltens der Schmierstoffe in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors bietet die Möglichkeit, die Schmierstrategien in Richtung eines möglichst geringen Ölverbrauchs und gleichzeitig möglichst zuverlässiger Betriebsbedingungen neu zu definieren. Die Methode der Ultraschallreflektometrie wird eingesetzt, um die Ölfilmdicke an der Schnittstelle Zylinderlaufbuchse - Kolbenring während des Motorbetriebs zu bestimmen.

Ergebnisse

Die Ölfilmdicke (Oil Film Thickness, OFT) wird mit einem neuartigen Ansatz der Ultraschallreflektometrie bestimmt. Detaillierte Untersuchungen mit WinGD und eine enge Zusammenarbeit mit der Universität Sheffield führen zu einer neuen Methode der kurbelwinkelaufgelösten Bestimmung der OFT im Motorbetrieb, die zu einem wesentlich besseren Verständnis der tribologischen und rheologischen Effekte an der Schnittstelle Zylinderlaufbuchse - Kolbenring führt. Die erarbeiteten Ergebnisse bilden die Grundlage für die Entwicklung eines detaillierten Simulationsmodells, das die Entwicklung zukünftiger Schmierstrategien unterstützt.

Abbildung 2: Methode der Ultraschallreflektometrie zur kurbelwinkelaufgelösten Bestimmung der Ölfilmdicke.