Projektbeschreibung: Differenzdruck- und Durchflussprüfstand für Abgasrohre (EGR-Rohr mit Venturidüse)

Einführung:

EGR-Rohre sind wichtiger Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, sie dienen zur Erfassung der Luftmenge. Ein Teil des Abgases wird durch das EGR-Rohr abgezweigt, wobei die Luftmenge abhängig vom Betriebszustand des Motors ist.

Durch eine ins Rohr eingepresste Blende wird ein Druckabfall erzeugt; er ändert sich im "quadrat" im Verhältnis zur Durchflussmenge. Vor und hinter der Blende befinden sich zwei Messstellen an denen ein Differenzdrucksensor angeschlossen ist. Da der Druckabfall an der Blende proportional des herrschenden Durchflusses ist, kann der Bordcomputer des Fahrzeugs aus dem Signal des Differenzdrucksensors diesen berechnen um Steuerfunktionen für ein optimales Motormanagement auszulösen.
Vor allem hinsichtlich verschärfter Abgasbestimmungen sind genaue Betriebszustandsbeschreibungen des Motors wichtig.

Problemstellung:

Für den Hersteller ist im Rahmen der Entwicklung und Qualitätskontrolle daher eine stichprobenweise Überprüfung der EGR-Rohre (Prüflinge) essenziell. Risiko von Rückrufaktionen bei Nichteinhaltung von Abgasgrenzwerten beim ausgelieferten Fahrzeug!

Aus jeder Charge müssen die Daten von 3-5% der Prüflinge verifiziert werden. Das Anlagenkonzept musste daher nicht nur die technische Fähigkeit der Prüf- und Messbedingungen erfüllen, sondern auch ein ergonomisches Arbeiten für den/die Bediener/in der Anlage ermöglichen.

Ausserdem war eine bestimmte Bandbreite von Prüflingseigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Blendenöffnungen und Formenvielfalt zu berücksichtigen. Zusätzlich muss der Prüfling sowohl im Überdruck-, als auch im Unterdruckbetrieb ohne Wechsel der Strömungsrichtung geprüft werden.

Messkonzept:

Der Prüfablauf sieht die Sollvorgabe von Differenzdrücken an der Blende vor. Im Überdruckbetrieb steigend, z.B. +2,5...+400 mbar und im Unterdruckbetrieb fallend, z.B. -2,5...-400 mbar. Gleichzeitig wird der herrschende Durchfluss mit einem hochgenauen Massenstromdurchflusssensor erfasst. Durch Umschalteinheiten wird der Luftstrom beim Wechsel vom Überdruck- in den Unterdruckbetieb so umgeleitet, dass die Strömungsrichtung und damit auch das Druckgefälle über die Blende gleich bleiben.

Zur Kontrolle von Dichtungen, Reproduzierbarkeit u.s.w. wird in regelmäßigen Abständen eine Referenzmessung mit einem "Master"-EGR-Rohr durchgeführt.

Während der eigentlichen Prüfung werden die Daten des Prüflings mit den Daten dieser Referenzaufnahme verglichen und als Ergebnis (Gut- / Schlechtaussage) ausgewertet.

Anlagenkonzept:

Einen Funktionsübersicht des Prüfstands finden Sie hier.
 

• Druckerzeugung: Zur Simulation des Abgasstroms wurde ein Gebläse verwendet. Die Leistungsfähigkeit und damit Fördermenge und Maximaldruck wurden so ausgelegt, dass die vorgegebenen Leitungswerte für alle Prüflinge erreicht werden.
  Stufenloses Anfahren der geforderten Drücke durch Steuerung des Gebläsemotors mit Frequenzumrichter.
  Maximaldruck: +500 mbar Überdruck und -400 mbar Unterdruck.
  Maximaldurchfluss: > 60 Nm³/h für Überdruck- / Vacuumbetrieb.
   
• Differenzdruckmessung: Zur Darstellung des Sollwerts, Simulation des Gas-Massen-durchsatzes, wird ein hochgenauer Differenzdrucksensor benutzt. Messstelle: direkt vor und hinter der Blende.
  Messbereich: 0...400 mbar.
   
• Massendurchflusssensor: Der Massendurchfluss wird durch einen Sensor ermittelt der nach dem Hitzdrahtprinzip arbeitet. Vorteil ist sehr hohe Messgenauigkeit und Kompensation von Luftdruck- und Temperaturverhältnissen.
  Messbereich: 0...60kg/h.
   
• Absolutdruckmessung: zusätzlich vor und hinter der Blende (Staudruck)
  Messbereich: 0...1600 mbar A.
   
• Temperaturmessung: Gastemperaturmessung beim Eintritt in den Massendurchflusssensor (Pt100).
   
• Adaption der Prüflinge: Um ein ergonomisches Arbeiten zu ermöglichen sind für unterschiedliche Prüflinge (Prüfstypen) Aufnahmeplatten vorhanden. Diese werden auf den Prüfstand aufgelegt. Das EGR-Rohr lässt sich, durch vorhandene Führungen, nur in einer definierte Lage einlegen. Durch Zweihandbetätigung erfolgt das Schließen eines pneumatischen Greifers. Bild.
   
• Adaption der Rohrenden: Die Rohrenden werden mit pneumatisch gesteuerten Schnellanschlussadaptern angeschlossen und gedichtet.
   
• Adaption des Differenzdrucksensors: Mit Aufschiebeadapter auf Blendenmessstellenrohrenden.
   

Software:

Bestandteil des Prüfstand ist ein PC auf dem die Bedienersoftwareoberfläche und die Datenbankverwaltung läuft. Der PC kommuniziert via serieller Schnittstelle RS232 mit einem Microcontroller der sämtliche Steuerfunktionen und Messdatenerfassung bereitstellt.

Einen Bildschirmausdruck "Screenshot" des Prüfprogramms finden Sie hier.

Im Normalbetrieb ist ausschließlich diese Bildschirmoberfläche sichtbar, der der/die BedienerIn keine Eingriffe via Tastatur vornehmen muss.

Prüfablauf-START; -ABBRUCH oder das SPANNEN und ENTSPANNEN des Prüflings finden durch Betätigen entsprechender Taster am Prüfstand selbst statt.

Die erfassten Daten werden in einer Datenbank hinterlegt, durch Zugriffsmöglichkeiten anderer Programme durch geeignete Treiber können sie aufbereitet werden. Netzwerkanbindung oder Zugriff via Intranet, bzw. Internet sind möglich.  

Zusammenfassung:

Der Differenzdruck- und Durchflussprüfstand für Abgasrohre ermöglicht die rationelle fertigungsbegleitende Qualitätssicherung. Die individuelle Auslegung aller Prüfstandskomponenten ermöglicht die maßgescheiderte Anpassung an bestehende Produktionsabläufe.

Fragen Sie uns wenn Sie mehr wissen wollen.