Projektbeschreibung: Hochdynamischer Druckprüfstand - Hydraulikdruck 250 bar, 0..75Hz.

 

Aufgabenstellung:

Durch die immer höher werdende Anforderung den Schadstoffausstoß von Otto- und Dieselmotoren zu verringern ergibt sich für die Motorhersteller die Notwendigkeit individuelle Motormanagements zu entwickeln. Verschiedene Zylinder einerseits und die Lastanforderungen bzw. die Betriebsbedingungen des Motors andererseits müssen berücksichtigt werden.

Hierfür ist es notwendig, Drucksensoren zur Messung der Verbrennungsabläufe einzusetzen. Die Drucksensoren müssen ihre Praxistauglichkeit in Dauerprüfungen, bzw. Lebensdauersimulationen beweisen.

Zur Überprüfung der Drucksensorspezifikationen werden deren Ausgangssignale zunächst bei verschiedenen Druckstufen gemessen, Korrekturdaten berechnet und diese in den Sensor bzw. die Auswerteelektronik einprogrammiert. Anschließend erfolgt die Überprüfung, also die Kalibrierung, im eigendlichen Sinne.

Die Umgebungsbedingungen der Prüflinge werden durch Klimakammer oder Streamer und Shaker simuliert. Es ist eine Forderung, daß die Prüfbedingungen (Drucksimulation) bei -40° bis +150°C erfüllt werden, also die Prüfmediumtemperatur für diese Verträglichkeit zu definieren ist, und Temperaturänderungen den physikalischen Solldruck nicht beeinflussen dürfen.

Temperaturverläufe verschiedener Temperaturstufen mit definierten Temperaturänderungsgradienten und zugehörigen Druckstufen werden durchfahren.

Nach diesen Vorprüfungen schließt sich für Stichprobenteile eine Dauer-, bzw. Lebensdauerprüfung z.B. über 10⁹ Zyklen an.

Bei der Simulation der Druckzyklen ist eine Ähnlichkeit zur späteren Einsatzumgebung des Sensors anzustreben. Hierzu kann mit dem PRO250HY eine Frequenz im Bereich von 0..75Hz. vorgegeben werden.

Während des "Zyklens" werden die Grenzwerte der Sensoren und deren Speisespannungen überwacht, um Kurzschluss oder Verzerrung des Ausgangssignals zu detektieren.

 

Anlagenkonzept:

Der hydraulische Druckprüfstand PRO250HY ermöglicht einen rechnergesteuerten Druckaufbau bis 250 bar statisch und dynamisch 0..75Hz.

Der Ausgangsdruck wird, wenn das Prüfmedium kein Hydrauliköl sondern z.B. eine vorgegebene Flüssigkeit sein soll (z.B. Dieselprüföl nach ISO 4113), über eine Mediumtrennung erzeugt. Zeigt ein Prüfling Leckagen und/oder Lufteinschlüsse werden diese ausgeregelt. Auch bei einer Mediumtrennung wird automatisch das Prüfmedium nachgefüllt.

Das PRO250HY überwacht, kalibriert und arbeitet weitgehend vollautomatisch.

Im Fehlerfall schaltet sich der Prüfstand ab. Statusbits des Microcontrollers halten Ereignisse fest.

Die

Die Anlagenkomponenten sind in zwei verschraubten Pultgehäusen oder Schaltschränken untergebracht.

Messtechnikeinschübe versorgen die Prüflinge mit einstellbarer Speisespannung und Messen die Ausgangssignale.

Die elektrische Kontaktierung der Prüflinge erfolgt in der Regel durch Stecker oder durch speziell für die zu prüfenden Teile gefertigten Kontaktierungen.

Druckverteilereinheiten sind speziell auf die Prüflinge zugeschnitten, wobei die Erfahrungen guter Entlüftung und Sicherheitsanforderung berücksichtigt sind.

Das Übersichtsfoto zeigt in den weißen Umrissen die Klimakammer zur Umweltsimulation an. Aufgrund von Sicherheitserwägungen muss bei hohen Temperaturen mit Schutzumgebung (z.B. Stickstoff-Überdruck) geprüft werden um das Entstehen einer EX-Atmosphäre zu vermeiden.

Die Drucksicherheit im Berstfall ist mit besonderer Aufmerksamkeit gelöst.

 

Software:

Im Prüfstand-Steuergerät ist ein Microcontroller integriert, der die Kommunikation mit einem PC via RS232-Schnittstelle abwickelt.

Die Software -geschrieben mit © LAB-VIEW- stellt das PRO250HY den anderen Programmteilen als "virtuelles Instrument" zur Verfügung.

Kalibrier- und Servicefunktionen des PRO250HY werden mit der Software, bzw. mit einem Terminalprogramm über die Schnittstelle durchgeführt, wie z.B. Linearisierung des Referenzdruckaufnehmers.

 

Zusammenfassung:

• Messbereich: 0..250 bar
• Referenzdrucksensor: mit Kennlinien-Linearisierung: Systemfehler <0,05%v.E.
• Drucksimulation:
  • Statisch: 0..250 bar.
  • Dynamisch 0..200 bar, 0..75 Hz; für Spezialanwendungen bis 100 Hz.
  • Rampenfunktion möglich.
• Medium: Hydrauliköl, mit Mediumtrennung z.B. Dieselprüföl 1404 V-Oil von Shell.
• Entlüftung: Zustätzliche Prüfölpumpe

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