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Sensor + Test 2020

Prüfstands-Messtechnik

Sensoren ermöglichen Ventiltriebsmessung in befeuerten Motoren

Das VTM-Ventiltrieb-Messsystem von Sensitec wird für die präzise Längenmessung an schwierigen Messstellen in Verbrennungsmotoren eingesetzt. Mittels moderner GMR-Sensortechnologie in Kombination mit einer leistungsfähigen Auswerteelektronik kann eine hochkomplexe Messaufgabe einfach und zuverlässig gelöst werden. Der GMR-Sensor verfügt über einen Stützmagneten, der eine in den Ventilschaft eingearbeitete ferromagnetische Messstruktur abtastet.

Magnetoresistive (xMR) Sensoren werden nicht nur in Automobilen, z.B. in Raddrehzahl- oder Lenkwinkelsensoren, eingesetzt, sondern spielen auch bei der Entwicklung von Fahrzeugen eine immer wichtigere Rolle. Die inhärente Präzision und Flexibilität des magnetoresistiven Messprinzips eröffnet neben den typischen Anwendungen wie der Industrieautomatisierung, der Medizintechnik oder dem Automobilsektor neue Anwendungen für die Motorenprüfstandsmessung und Zustandsüberwachung. Diese Sensorik bietet einen völlig neuen Ansatz für Messaufgaben, die bisher sehr komplex oder gar unlösbar schienen.

Sensoren von Sensitec liefern klare Informationen über den Status von beweglichen, mechanischen Komponenten oder über die elektromagnetische Identifikation von Motoren oder anderen Maschinenelementen. Es ist sogar möglich, dass die Sensoren zwei Funktionen gleichzeitig erfüllen. Neben den Standard-Winkel-, Positions- oder aktuellen Informationen liefern sie weitere Daten über den Zustand der Maschine.

Ein typisches Anwendungsbeispiel einer robusten xMR-Sensorlösung ist die direkte Messung von Ventilhub oder Ventildrehung in befeuerten Verbrennungsmotoren unter realen Betriebsbedingungen. Dies ist eine der anspruchsvollsten Messaufgaben bei der Entwicklung oder Verbesserung von Komponenten von Verbrennungsmotoren. Bisher wurde das Ventilverhalten mittels Simulation oder mit einem elektrisch angetriebenen Dummy-Motor gemessen, d.h. die Messung wurde nicht unter realen Betriebsbedingungen durchgeführt und spiegelte nicht alle thermo- und fluiddynamischen Effekte wider, die einen realen Ventiltrieb betreffen.

Das Valve Train Measurement System (VTMS) von Sensitec wurde für die präzise Längen-messung an schwierigen Messstellen in Verbrennungsmotoren entwickelt. Mit dieser Entwicklung wird Konstukteueren eine moderne GMR-Sensortechnologie in Kombination mit einer leistungsfähigen Auswerteelektronik geboten, um eine hochkomplexe Mess-aufgabe mit einer überraschend einfachen und effektiven Messlösung zu bewältigen. Der GMR-Sensor verfügt über einen Stützmagneten, der eine in den Ventilschaft eingearbeitete ferromagnetische Messstruktur abtastet. Da der Ventilschaft präzise gefertigt wird, ist er ideal als Maßverkörperung geeignet. Die anschließend aufgebrachte mechanische Struktur hat keinen Einfluss auf den normalen Ventilbetrieb. Ventile werden in der Regel aus ferromagnetischem Material hergestellt. Es können aber auch nichtmagnetische Varianten (z.B. Titan) als Maßstäbe verwendet werden, was jedoch einige zusätzliche geringfügige Modifikationen erfordert.

Sensitec bietet mit der Multi Channel Box nun eine komplett neue Auswerteeinheit für das Ventiltriebsmesssystem an. Die Erfahrungen mit dem ursprünglichen und erfolgreichen 1-Kanal-System haben zur Entwicklung dieses neuen Gerätes beigetragen, im dem viele Kundenanforderungen umgesetzt wurden. Die neue Multi Channel Box (SPP-3001) ist bis auf 32 Messkanäle erweiterbar, bietet eine höhere Auflösung und einen besseren Messkomfort. Die bestehende Benutzeroberfläche wurde komplett überarbeitet und aktualisiert: Ein neuer Look, erweiterte Funktionalität und weitere Messfunktionen stehen zur Verfügung. Das System unterstützt zudem einige zusätzliche Sensoren von Sensitec, wie z.B. Drehzahlsensoren, um eine einfache Zuordnung der Ventilstellung zur Nocken- oder Kurbelwellenposition zu ermöglichen.

Im Vergleich zum Vorgängermodell bietet die SPP-3001 Box eine deutlich höhere Abtast-frequenz (1 MHz). Die Ventilstellung wird mit einer Auflösung von besser als 1 μm erfasst und der Positionswert in Echtzeit als analoge Spannung ausgegeben. Das System ermöglicht eine zuverlässige Erfassung der äußerst schnellen Ventilbewegung. Die maximale Hubbewegung wurde erweitert und die Funktionalität zur Messung der Ventildrehung ist vollständig integriert. Je nach Anzahl der Kanäle stehen verschiedene Gehäusesysteme zur Auswahl. Dies vereinfacht die mechanische Integration in die bestehende Umgebung.


13.10.2019

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