Kurzfassung
Um das thermomechanische Ermüdungsverhalten von Zylinderköpfen zu untersuchen, werden heutzutage meist Thermoschockprüfungen mit befeuertem Motor durchgeführt. Die lange Prüfdauer und die hohen Versuchskosten treiben hier die Suche nach Alternativen stark voran. Im vorliegenden Beitrag wird daher ein Zylinderkopfprüfstand vorgestellt, der bei IABG betrieben wird und die Nachbildung der thermo-mechanischen Ermüdungseffekte eines Zylinderkopfes im Motorbetrieb im Labor mit zyklischer thermischer Belastung zeitlich stark gerafft und mit deutlich niedrigeren Versuchskosten ermöglicht. Neben einer Darstellung der grundlegenden Zusammenhänge der thermomechanischen Ermüdung in Zylinderköpfen wird die Realisierung der stark zeitgerafften Versuche auf dem thermischen Zylinderkopfprüfstand bei IABG vorgestellt. Neben der rechnerischen Optimierung der thermischen Randbedingungen werden die Einmessung und iterative Anpas- sung der Versuchsparameter, die Versuchsdurchführung mit automatisierter Rissinspektion und -verfolgung sowie die Auswertung der Versuchsläufe dargestellt.
Abstract
The thermal cylinder head test rig presents an innovative method for assessing and optimizing cylinder heads in relation to their service strength vs. thermo mechanical fatigue at a very early stage in their development process. The test rig makes it possible to reduce the testing times and costs significantly in comparison with standard engine test benches, thus shortening the development time for new cylinder head designs. The test rig's novel, open design also makes it possible to detect crack formation and investigation of crack propagation in the pent roof across thermo shock cycles for the very first time. Inspection procedures do not require the assembly of the entire engine for fuelled operation.
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