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Mes­sun­gen am Ven­til­trieb / an der Ven­til­trieb­s­dy­namik

Prob­lem: Erhöhter Schad­stof­fausstoß

Ziel: Effizien­ter und leis­tungsstark­er Ver­bren­nungsmo­tor

Die Entwick­lung effizien­ter und leis­tungsstark­er Ver­bren­nungsmo­toren ist eines der Hauptziele der Auto­mo­bi­len­twick­lung. In diesem Zusam­men­hang ist die Ven­til­s­teuerung ein entschei­den­des Ele­ment für die Opti­mierung der Ther­mo­dy­namik und damit für die Effizienz von Ver­bren­nungsmo­toren.

Die Analyse der Ven­til­s­teuerung erfol­gt auf Basis der gemesse­nen, analo­gen Größen Ven­til­hub bzw. Ven­tilgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Nock­en­wellen­stel­lung. Dabei ste­ht ins­beson­dere das dynamis­che Öff­nungs- und Schließver­hal­ten des Ven­tils (z.B. Schließgeschwindigkeit) in Abhängigkeit von der Motor­drehzahl im Vorder­grund.

MES­SUN­GEN AM GESCHLEPPTEN ZYLIN­DERKOPF UND AM BEFEUERTEN MOTOR

Um das Öff­nungs- und Schließver­hal­ten zuver­läs­sig beurteilen zu kön­nen, sind Mes­sun­gen und Berech­nun­gen der drei Mess­größen Ven­til­hub, Ven­tilgeschwindigkeit und Ven­tilbeschle­u­ni­gung notwendig. Dazu kön­nen zwei unter­schiedliche Messver­fahren einge­set­zt wer­den: die Mes­sung am motorisierten Zylin­derkopf mit einem Laservi­brom­e­ter und im befeuerten Betrieb mit mag­ne­tore­sis­tiv­er (MR) Sen­sortech­nik von Sen­sitec. Der gemessene vari­able Ven­til­hub kann sowohl am motorisierten Zylin­derkopf als auch im befeuerten Betrieb mit MR-Sen­soren ermit­telt wer­den. Dazu wer­den die Drehzahlsig­nale und Winkel­po­si­tio­nen am Nock­en­wellenantrieb­ssys­tem erfasst. Daraus lässt sich in einem ersten Schritt das Drehschwingungsver­hal­ten der Nock­en­wellen ableit­en. Die gemesse­nen Dat­en von Drehzahlen und Ven­til­hub kön­nen dann im Soft­ware­mod­ul Ven­til­trieb aus­gew­ertet wer­den. So kön­nen Größen wie Ven­tilgeschwindigkeit und ‑beschle­u­ni­gung, Öff­nungs- und Schließver­hal­ten, Hub­ver­lust, Res­o­nanz und Span­nungsver­hal­ten automa­tisch aus­gew­ertet und grafisch dargestellt wer­den.

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. 

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)

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