Motorfejlesztés teljes gázzal

Nyomásmérés nehéz körülmények között

2018. február 09., péntek, 06:00

Címkék: autógyár autógyártás autóipar autóipari beszállító motor motorgyártás nyomás nyomásmérés nyomásmérő nyomástávadó szenzor szenzortechnika

A svájci FPT Motorenforschung AG a CNH Industrial erőátviteli rendszereihez fejleszt motorokat haszongépjárművek, építőipari és mezőgazdasági gépek, valamint ipari és tengeri alkalmazások számára. A motorokat összesen 30 tesztpadon vizsgálják, és hatékonyságukat a KELLER AG M5 sorozatú nyomástávadóival vizsgálják.

„Az általunk fejlesztett és tesztelt motorok az anyagok, a kibocsátás és a hatékonyság szempontjából a legszigorúbb minőségi követelményeknek is megfelelnek – jelentette ki Rainer Linsenmeyer, a tesztmérnökség vezetője. – Amikor tehát a motorokat a próbapadokon vizsgáljuk, meg kell fontolnunk minden olyan változót, ami befolyásolhatja működésüket. Ehhez pontos mérőberendezésre van szükségünk, amely precíz, megbízható leolvasást biztosít még a motoron belüli különleges – változékony és rendkívül zord – körülmények között is.”

M5 – kutatás-fejlesztésre tervezve

Az FPT Motorenforschung fejlesztési munkája elsősorban a kipufogógáz-kibocsátás csökkentésére, a nagy teljesítménysűrűség elérésére, az alacsony üzemanyag-fogyasztásra, a hosszú élettartamra és a maximális megbízhatóságra irányul. A motor hatékonysága nagymértékben függ attól, hogy mennyire akadálytalan a levegő áramlása az égéskamrába, illetve a kipufogógázok áramlása a motortéren kívülre. A nyomás itt 10 bar alatt van. A legfontosabb prioritás az, hogy rendkívül pontos és dinamikus méréseket hajtsanak végre abszolút érzékelőkkel. Az M5 sorozat úgy került kifejlesztésre, hogy megfeleljen ezen speciális motorvizsgálati követelményeknek, így a szenzorok a motor különböző pontjain használatosak a tesztek során. A nyomási körülmények és veszteségek megbízható elemzéséhez fontos, hogy a méréseket a bemeneti oldalon lévő egyes hengerekhez minél közelebb végezzék el. További kihívást jelent a szívócsonk változó geometriája, mivel ennek következtében minden egyes hengerbe eltérő mennyiségű levegő áramlik. Ez a jelenség a lehető legnagyobb mértékben kerülendő. A kimeneti oldalon az egyes hengerekben lévő égésgázok nemkívánatos kölcsönhatásokat okozhatnak a nyomáshullámok vagy impulzusok között. A nyomásérzékelők ezeket a folyamatokat a bemeneti és a kimeneti oldalon lokalizáltan és nagy fokú fázishűséggel mérik.

A motorok vizsgálata során fontos, hogy az érzékelők rezisztensek legyenek a szerkezetre ható zajra, mivel a motorból származó hangok és rezgések nem befolyásolhatják a mérési eredményeket. A mérőnyílásnak a mérés elvégzése után lezárhatónak kell lennie, és a lehető legnagyobb mértékben ellenállónak kell lennie a légáramlásokkal szemben. Az alkalmazásban az akkumulátor akár 40 A kompenzáló áramot is generálhat, amelynek nem szabad befolyásolnia az érzékelőt. Az M5 szenzor fejlesztése során figyelembe vették mindezen követelményeket. A nyomástávadó egyéb jellemzői szintén ideálissá teszik a különleges felhasználási területen történő alkalmazást: a közeg közvetlen környezetében nincs szükség vezetékezésre, és a szenzor és az elektronikai rendszer között sem szükséges csatlakozók felszerelése. Ezáltal kiküszöbölhetők az érintkezési ellenállások és a hibaforrások. A tömszelence hermetikusan tömített (IP67), minimalizálva a környezet kábelre gyakorolt hatását. Az elektronikai rendszer nagy része kívülről szerelt, így zajtalan környezetben helyezhető el.

M5 sorozat – ultragyors miniatűr nyomástávadók

Az M5 HB sorozatú nyomásérzékelőkkel rendkívül gyors és precíz mérések végezhetők el 180 °C-ig, 0,1% FS pontosság mellett. Az M5 finom szerkezetű nyomócsatlakozását statikus és dinamikus mérésekhez, például nyomásimpulzusokhoz fejlesztették ki. A miniatűr kialakításnak köszönhetően a szenzorok lokális mérésekhez is ideálisak.

Az érzékelő fő jellemzői a nagyon alacsony holt térfogat és a jó szellőzési képesség. A mért jel gyengülését a hátoldali, átviteli közeg nélküli technológia is segít minimalizálni. Nem tartalmaz tömítőanyagokat, ragasztókat vagy hajszálcsöveket sem.

Az áramlási körülményekre gyakorolt hatás csökkentése érdekében a mérési folyamatnak a lehető legrövidebb idő alatt le kell zajlania, és a szenzornak keskeny csövekben is könnyen telepíthetőnek kell lennie. Az érzékelő felé további elvárás a könnyűszerkezetes felépítés és a nagy gyorsulások elviselése.

Az M5 sorozat elektronikai rendszerrel vagy a nélkül kapható. Az elektronikai rendszer kifejlesztése során prioritás volt az 50 kHz határfrekvenciáig tartó jelhűség. Az M5 HB nyomástávadókat (elektronikai rendszerrel felszerelt változatban) az FPT Motorenforschung AG műszaki előírásaival összhangban optimalizálták.

A motorfejlesztés alkalmazási területei

Az FPT Motorenforschung minden próbapadon elektronikai rendszerekkel felszerelt M5 érzékelőket használ. A cég olaj-, üzemanyag- és vízszivattyúk, injektorvezetékek, hűtőrendszerek, hőcserélők, valamint szívó- és elszívócsövek belsejében végez méréseket. A nyomásértékek rögzítése lehetővé teszi minden ingadozás, csúcs vagy általánosságban szokatlan nyomási jelenség kiküszöbölését. A mért értékek alapján átalakíthatók a tervek, tovább optimalizálva az ECU (motorvezérlő elektronika) összetevőit és paramétereit.

A kapott adatok megkönnyítik a motoron belüli dinamikus körülmények extrapolálását.1 m3/s térfogatáram – ami tipikus értéknek számít a nehéz tehergépjárművek vonatkozásában – esetében például 1 Pa nyomásveszteség 1 W teljesítményesésnek felel meg. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy 50 mbar nyomáscsökkenés akár 5 kW áramlási veszteséget is eredményezhet. A motor hatékonyabbá tétele érdekében tehát ezt az értéket a lehető legalacsonyabban kell tartani.

Az M5 szenzorok az injektorok visszatérő ágában is használhatók. A befecskendezők a szivárgás és a hűtés révén visszatérő áramlást generálnak. Ezekben a csövekben is mérik és optimalizálják a nyomásfeltételeket, a nyomástartomány 1–5 bar között van. A motor hatékonyságának további kritikus tényezője az olajnyomás. Mivel a motorok általában alacsony fordulatszámon működnek, nagy sebességnél ez túlzottan magas értékeket érhet el.

„Ami az olajnyomást illeti, különösen fontos volt a megfelelően kicsi szenzor megtalálása, mivel a kisebb érzékelőknek kevesebb hatásuk van a tényleges áramlási viszonyokra – mondta Rainer Linsenmeyer. – Az ilyen típusú alkalmazásokban gyakran nagyon kevés hely áll rendelkezésre, ami azt jelenti, hogy a megszokott érzékelők nem használhatók. Az M5 szenzor minden elvárásnak megfelel. Különösen előnyös az a tulajdonsága, hogy a teszt befejezése után az érzékelő nyílása egyszerűen lezárható egy M5 dugóval, mintha semmi sem változott volna. A rendszer bármilyen módosítása így nem torzítja egyéb tesztek eredményeit. Örülünk, hogy az M5 szenzorban megbízható, a próbapadokon is használható mérőeszközre leltünk. A svájci minőség azt nyújtja, amit vártunk, és soha nem kell várni a szállításra.”

Rainer Linsenmeyer, az FPT Motorenforschung AG tesztmérnökség/elektronikus mérések vezetője

www.keller-druck.com

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek