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DER KONSTRUKTEUR 10/2017

DER KONSTRUKTEUR 10/2017

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK AUF DEM PRÜFSTAND PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Motoren für Nutzfahrzeuge, Bau- und Landwirtschaftsmaschinen sowie für den Einsatz in Industrie und Marine müssen höchste Qualitätsanforderungen erfüllen. Ein Hersteller testet deshalb seine Motoren an insgesamt 30 Prüfständen auf Herz und Nieren. Speziell angepasste Drucktransmitter kommen hier zum Einsatz und helfen den Ingenieuren, die Motoren noch effizienter zu machen. Die FPT Motorenforschung AG im Schweizerischen Arbon entwickelt Motoren für die Fahrzeuge und Maschinen des Powertrain Segments von CNH Industrial. Rund 220 Mitarbeiter realisieren vor Ort die Produkte für Nutzfahrzeuge, Bau- und Landwirtschaftsmaschinen sowie für den Einsatz in Industrie und Marine. „Die Motoren, die wir in unserem Werk entwickeln und prüfen, erfüllen höchste Qualitätsanforderungen hinsichtlich Material, Emissionen und Effizienz. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen wir auf unseren Prüfständen die Motoren auf alle Variablen testen, die Einfluss auf die Funktionsfähigkeit haben. Dafür brauchen wir genaue Messgeräte, die auch unter den speziellen, teilweise stark wechselnden und rauen Bedingungen innerhalb des Motors exakte und zuverlässige Ergebnisse liefern“, sagt Rainer Linsenmeyer, Leiter des Bereichs Test Engineering / Electronic Measurement bei der FPT Motorenforschung AG in Arbon. AUF DIE FORSCHUNGSANFORDERUNGEN ABGESTIMMT AUFGRUND DER MESSERGEBNISSE KÖNNEN DIE INGENIEURE NOCH EINMAL IN DAS DESIGN EINGREIFEN Die FPT Motorenforschung legt die Schwerpunkte der Entwicklung auf die Reduktion der Abgasemissionen, die hohe Leistungsdichte, die niedrigen Kraftstoffverbrauche, die lange Lebensdauer sowie die maximale Zuverlässigkeit. Die Effizienz eines Motors hängt stark davon ab, wie drosselfrei die Luft in den Verbrennungsraum hineinund die Abgase wieder herausströmen können. Der Druckbereich liegt dabei unter 10 bar. Wichtig ist vor allem eine hohe Genauigkeit und Dynamik der Messung, die mit absoluten Sensoren durchgeführt wird. Um diese besonderen Anforderungen der Motorenprüfung zu erfüllen, hat Keller AG die Serie M5 entwickelt. Diese Sensoren sind an verschiedenen Stellen des Motors bei der Prüfung im Einsatz. Für eine gute Analyse der Druckverhältnisse bzw. Druckverluste ist es wichtig, an der Einlassseite so nah wie möglich an den einzelnen Zylindern zu messen. Eine zusätzliche Herausforderung 40 DER KONSTRUKTEUR 10/2017

ergibt sich durch die unterschiedliche Geometrie des Ansaugkollektors, weil dadurch die Zylinder unterschiedlich mit Luft versorgt werden. Dies gilt es soweit wie möglich zu vermeiden. Auch an der Auslassseite kann es durch die Verbrennungsgase der einzelnen Zylinder zu einer unerwünschten Wechselwirkung von Druckstößen bzw. Pulsationen kommen. Die Drucksensoren messen diese Vorgänge an Einlass- und Auslassseite ortsnah und phasentreu. Im Bereich der Motorenprüfung ist es wichtig, dass die Sensoren unempfindlich gegen Körperschall sind, da die Geräusche bzw. Vibrationen des Motors nicht mitgemessen werden sollen. Der DER EINBAUORT IST BEI DIESER APPLIKATION OFT SEHR ENG, EIN STANDARD-SENSOR KAM NICHT IN FRAGE Messzugang sollte nach der Messung mit einem Verschlussstopfen verschlossen werden können und möglichst geringe Strömungseinflüsse aufweisen. Zudem können bei dieser Applikation Ausgleichsströme durch die Motorbatterie von bis zu 40 A erreicht werden, die den Sensor nicht beeinflussen dürfen. Bei der Entwicklung des M5-Sensors wurden diese Anforderungen konsequent umgesetzt. Darüber hinaus verfügt der Drucktransmitter über weitere Eigenschaften, die in diesem speziellen Einsatzgebiet von Vorteil sind: Im Medienbereich sind keine Bonddrähte notwendig. Zwischen Sensor und Elektronik gibt es keine Stecker. So werden zusätzliche Übergangswiderstände und Fehlerquellen ausgeschlossen. Die Kabeleinführung ist hermetisch dicht (IP67), um äußere Einflüsse auf das Kabel zu minimieren. Allgemein ist die Elektronik extern angebracht und kann daher in einem beruhigten Bereich platziert werden. ULTRASCHNELLE MINIATUR-DRUCKAUFNEHMER Die Drucksensoren der Serie M5 HB zeichnen sich durch besonders schnelle und präzise Messungen mit einer Genauigkeit von 0,1 % FS bis 180 °C aus. Der Druckanschluss mit dem M5-Feingewinde ist für statische sowie dynamische Messungen, beispielsweise von Druckpulsationen, ausgelegt.

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