UNTERSUCHUNGEN AM VENTILTRIEB / AN DER VENTILTRIEBSDYNAMIK

Die Analyse des Ventiltriebs wird auf Basis der gemessenen, analogen Größen Ventilhub oder Ventilgeschwindigkeit in Bezug zur Nockenwellenposition durchgeführt. Aufgrund der zunehmenden Komplexität der Ventilbetätigung ist sie ein entscheidendes Element in der Optimierung der Thermodynamik und damit in der Entwicklung von sparsamen und leistungsstarken Verbrennungsmotoren. Hierbei steht insbesondere das dynamische Öffnungs- und Schließverhalten des Ventils (z. B. Aufsetzgeschwindigkeit) in Abhängigkeit von der Drehzahl im Fokus.

MESSUNGEN AM GESCHLEPPTEN ZYLINDERKOPF UND AM BEFEUERTEN MOTOR

Um das Öffnungs- und Schließverhalten sicher beurteilen zu können, sind die Messungen und Berechnungen der drei Messgrößen Ventilhub, -geschwindigkeit und -beschleunigung notwendig. Hierzu können Sie zwei unterschiedliche Messmethoden verwenden: die Messung am geschleppten Zylinderkopf mittels Laservibrometer und im befeuerten Betrieb mittels magnetoresistiver Sensorik. Die Messgröße Ventilhub lässt sich sowohl am geschleppten Zylinderkopf als auch im befeuerten Betrieb mittels magnetoresistiver Sensorik ermitteln. Dazu werden die Drehzahlsignale und Winkelpositionen am Nockenwellenantriebssystem erfasst. Daraus lässt sich im ersten Schritt das Drehschwingungsverhalten der Nockenwellen ableiten. Anschließend können Sie die Messdaten aus Drehzahlen und Ventilhub einem speziellen Software-Tool für Ventiltriebe zuführen. Damit lassen sich Größen wie Ventilgeschwindigkeit und -beschleunigung, Öffnungs- und Schließverhalten, Hubverlust, Resonanz- und Stressverhalten automatisch auswerten und anschaulich darstellen.

VORTEILE VENTILTRIEBSUNTERSUCHUNGEN AM BEFEUERTEN MOTOR

Die Messungen am befeuerten Motor haben Vorteile gegenüber denen am geschleppten Zylinderkopf. Zum Beispiel können Sie am befeuerten Motor auch die Effekte der Gaskräfte unter realem Drehschwingungs- und Wärmeausdehnungsverhalten der Nockenwellen bzw. des Zylinderkopfes untersuchen. Diese Effekte gewinnen mit zunehmenden Lade- und  Abgasgegendrücken (Partikelfilter) immer mehr an Bedeutung.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Kosten für den Aufbau eines teilweise sehr komplexen Versuchsteilträgers eingespart werden können.

SOFTWAREMODUL FÜR AUTOMATISIERTES AUSWERTEN DER DYNAMISCHEN PARAMETER

Die händische Auswertung von dynamischen Parametern, wie z.B. der Ventilaufsetzgeschwindigkeit oder der Zeitpunkt des dynamischen Öffnens und Schließens, ist bei einer Vielzahl unterschiedlicher Betriebspunkte sehr mühselig und nimmt viel von Ihrer Arbeitszeit in Anspruch.

Das Softwaremodul „Ventiltrieb“ wurde mit dem Ziel entwickelt diese Auswertungen automatisiert durchzuführen. Damit kann nicht nur die Auswertezeit, sondern auch die Größe der Versuchsmatrix und dem entsprechend die Nutzungszeit des Prüfstands reduziert werden. Anstatt Messungen bei konstanten, diskreten Drehzahlen zu fahren, können Sie nun Drehzahlrampen durchführen.

Unter anderem lassen sich mit dem Softwaremodul folgende Parameter auswerten: Winkelposition des dynamischen Öffnens und Schließens, Aufsetzgeschwindigkeit, Hubverlust, Abheben, Ventilprellen, mechanische Belastung der Komponenten (Flächenpressung beim Tassentrieb),  Hubfläche und Ventilüberschneidung.

Die Software wertet Verläufe mehrerer Signale aus (Hub, Geschwindigkeit und Beschleunigung) und stellt diese automatisch für jeden Zyklus mit den entsprechenden Ergebnisparametern vergleichbar dar. Bei einigen Analysen sind weitere, für den spezialisierten Nutzer vorgefertigte Auswertemethoden hinterlegt (z. B. Aufsetzgeschwindigkeit).

Zusätzlich zur Vielzahl an Analysemöglichkeiten können Sie Zyklen mit Signalfehler automatisiert erfassen und aus den Auswertungen entfernen.

Die Applikation der Messtechnik wie auch Messungen vor Ort, Analyse und Bewertung können komplett von ROTEC ENGINEERING bereitgestellt und durchgeführt werden.

ROTEC ENGINEERING führt Untersuchungen an elektrischen wie auch an hydraulischen Nockenwellenverstellern durch. Somit werden Wechselwirkungen zwischen Ventilbetätigung und Steuerzeiten erfasst oder das Funktionsverhalten der Nockenwellenversteller explizit analysiert. 

Keywords: Ventilhub, Ventilgeschwindigkeit, Ventilbeschleunigung, geschleppter Zylinderkopf, befeuerter Motor, Gaskräfte, Ventilaufsetzgeschwindigkeit, dynamisches Öffnen und Schließen, Aufsetzgeschwindigkeit, Hubverlust, Abheben, Ventilprellen, mechanische Belastung, Hubfläche, Ventilüberschneidung

MESSUNGEN AM GESCHLEPPTEN ZYLINDERKOPF

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  • Messung von Ventilhub und Ventilgeschwindigkeit mit Laservibrometer
  • Nockenwellenpositionsmessung mit Drehwinkelgeber
  • Klassische Messmethode mit hochpräzisen Messsignalen

MESSUNGEN AM BEFEUERTEN MOTOR

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  • Ventilhubmessung mit präparierter Ventilschaft und MR-Sensorik 
  • Abweichung zum Laservibrometer < 20 µm
  • Spezielle Softwarelösung für Berechnung der Hubsignale aus den   Sensorsignalen (SIN, COS)

MESSTECHNIK

für die Drehschwingungsanalyse

MESS- UND
ANALYSE SOFTWARE

flexibles und leistungsfähiges Tool für die Erfassung
Analyse, Anzeige und Ausgabe von Daten

wo können dreh-schwingungen im elektrischen antrieb kritisch werden?

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