Die größten Herausforderungen für die Entwicklung von Verbrennungsmotoren ergeben sich heute aus der Umstellung vom reinen Verbrenner- zum Hybridantrieb.
Die Kombination von Verbrennungsmotor und Elektromotor führt zu einer Reihe neuer Betriebszustände. Beispielsweise werden zusätzliche Lasten über den gekoppelten E-Motor auch auf den Kurbeltrieb übertragen, was die Kurbelwellenlager stärker beansprucht. Wird der Verbrennungsmotor während der Fahrt zeitweise abgeschaltet, kühlt er ab, muss aber später im kühlen Zustand hohe Leistungen bringen.
Unser Lösungsansatz bei AVL: Unsere Softwarelösungen wurden insofern erweitert, dass sie auch den Elektromotor in einem hohen Detaillierungsgrad abbilden können, kombiniert in einem einzigen Simulationsmodell zusammen mit dem Verbrennungsmotor.
Im Unterschied zum Antrieb mit Verbrennungsmotor fehlt beim Hybridantrieb die jahrzehntelange Erfahrung. Daher sind Simulationslösungen zur Analyse und Optimierung des Zusammenwirkens von Verbrennungs- und Elektromotor sowie dem Getriebe unerlässlich.
Bestrebungen den Verbrennungsmotor mit bio- oder e-Fuels zu betreiben um die CO2 Bilanz zu verbessern, können Bauteile des Verbrennungsmotors anders, teilweise auch höher belasten.
Hinzu kommen neue akustische Gegebenheiten. In Phasen rein elektrischen Antriebs wird das Getriebegeräusch vom Verbrennungsmotor nicht mehr maskiert und kann zur dominanten Geräuschquelle werden.
Unsere Software ist marktführend bei der Strukturdynamik Simulation von Antrieben mit Verbrennungsmotor.
Entscheidend für die realitätsnahen und genauen Ergebnisse für Festigkeits- und Akustikberechnungen sind die detaillierten tribologischen Modelle für die Gleitlager und die Kolbengruppe.
Als integrierte Lösung unserer Simulationsplattform stehen dem Anwender viele Möglichkeiten zur Verfügung, welche den Berechnungsablauf wesentlich erleichtern und den Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Berechnungsdiziplinen erleichtern. So lassen sich zum Beispiel Ergebnisse aus der Strömungssimulation einfach als Randbedingung für die Strukturdynamik Simulation übernehmen.
Die Expertise der AVL ist auch in unsere Post-processing Tools und Workflows integriert. Große Datenmengen, wie sie bei akustischen Berechnungen anfallen, lassen sich automatisiert und effizient und auswerten. Spezielle Tools zur Datenanalyse erleichtern die Beurteilung des dynamischen Verhaltens des Ölfilms in Gleitlagern, des Risikos für zu hohen Verschleiß, die Identifizierung von relevanten Geräuschquellen und vieles mehr.
Mit AVL sind wir in der Lage, zuverlässige Aussagen über das NVH-Verhalten von Verbrennungsmotoren zu treffen – von der frühen Entwicklungsphase bis zur Serienreife. Die Anregung aus der Thermodynamik, das Übertragungsverhalten der Struktur und die hohe Vorhersagequalität können wir jetzt insgesamt berücksichtigen. So erreichen wir bereits in der Konzeptphase eine hohe Aussagekraft.
- Markus Dieterich, Entwicklungsingenieur Akustik, AUDI AG
AVL bietet eine Mehrkörper-Simulationslösung spezifisch für den Verbrennungsmotor, die von der Unterstützung für den Modellaufbau bis hin zu antriebseinheitsspezifischen Postprocessing-Lösungen reicht. AVL-Engineering-Expertise inklusive.
Was unsere Lösung von allen anderen am Markt unterscheidet, sind die physikalischen Modelle, die wir entwickelt und in die Mehrkörperdynamiksimulation implementiert haben. Es handelt sich dabei um sogenannte elastohydrodynamische Kontaktmodelle, die sehr detailliert sind. So detailliert, dass sie beispielsweise Gleitlager im Motor in allen Einzelheiten abbilden, einschließlich des Ölfilms.
Die Mobilitätsrevolution ist in vollem Gange. Dabei geht es nicht nur um die Entwicklung von neuen, nachhaltigeren Antriebssystemen. Vielmehr befindet sich der gesamte Entwicklungsprozess im Umbruch - dabei übernimmt die Simulation die Führung.
Gerade jetzt ist es wichtig, die Herausforderung zu verstehen, vor der jeder von uns - OEM oder Lieferant gleichermaßen - steht, wenn es darum geht, die Grenzen des eigenen Designprozesses und die unserer Ingenieure zu erweitern. Mit der wachsenden Zahl unterschiedlicher Systeme verändern sich Fachbereiche und Teamstrukturen. Wir verstehen das. Auch wir in AVL durchlaufen diese Prozesse, denn wir sind nicht nur Softwareentwickler, wir sind auch Ingenieure und damit Anwender. Unser Wissen setzten wir in intuitiven Workflows, Generators, Wizards und Auswertungen in unserer Software und Projekten um.
