FTP Motorenforschung AG setzt bei Druckmessung auf die Keller AG

Keller AG setzt Motoren unter Druck

| Redakteur: Silvano Böni

Für die Messung der Motoreneffizienz setzt die FPT Motorenforschung unter anderem auf die Druck­transmitter der Serie M5 der Keller AG.
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Für die Messung der Motoreneffizienz setzt die FPT Motorenforschung unter anderem auf die Druck­transmitter der Serie M5 der Keller AG. (Bild: Keller)

Die FPT Motorenforschung AG entwickelt Motoren für die Fahrzeuge und Maschinen des Powertrain-­Segments von CNH Industrial. An insgesamt 30 Prüfständen werden diese Motoren eingehend untersucht. Für die Messung ihrer Effizienz setzt das Unternehmen unter anderem auf Drucktransmitter der Keller AG.

«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», so Rainer Linsenmeyer, Leiter des Bereichs Test Engineering / Electronic Measurement bei der FPT Motorenforschung AG.

Technische Forschungsanforderungen in der M5-Bauform berücksichtigt

Die FPT Motorenforschung legt die Schwerpunkte der Entwicklung auf die Reduktion der Abgasemissionen, die hohe Leistungsdichte, die tiefen Kraftstoffverbrauche, die lange Lebensdauer sowie die maximale Zuverlässigkeit. Die Effizienz eines Motors hängt stark davon ab, wie drosselfrei die Luft in den Verbrennungsraum hinein- und 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 die Keller AG die Serie M5 entwickelt. Diese sind an verschiedenen Stellen des Motors bei der Prüfung im Einsatz. Für eine gute Analyse der Druckverhältnisse beziehungsweise Druckverluste ist es wichtig, an der Einlassseite so nah wie möglich an den einzelnen Zylindern zu messen. Eine zusätzliche Herausforderung 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 beziehungsweise 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 beziehungsweise Vibrationen des Motors nicht mitgemessen werden sollen. Der 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.

Serie M5 – 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. Aufgrund der Miniatur-Bauform eignen sich diese Sensoren ideal für ortsnahe Messungen. Wichtige Eigenschaften des Sensors sind das sehr geringe Totvolumen sowie ein gutes Entlüftungsverhalten. Die angewendete Rückseitentechnologie ohne Übertragungsmedium wird zudem verwendet, um die Dämpfung des Mess-Signals zu minimieren. Dabei wurde auf Dicht- und Klebestoffe als auch auf Kapillarleitungen vollständig verzichtet. Damit die Strömungsverhältnisse nicht unnötig beeinflusst werden, sollte der Prozessanschluss so klein wie möglich sein und auch von der Handhabung her problemlos in Leitungen mit geringem Durchmesser eingebaut werden können. Dementsprechend ist auch die Masse des Sensors sehr gering und verträgt grosse Beschleunigungswerte.

Die Serie M5 ist mit und ohne Elektronik erhältlich. Bei der Entwicklung der Elektronik legte das Team der Keller AG höchsten Wert auf die Signal­treue bis zur Grenzfrequenz von 50 kHz. Die Drucktransmitter M5 HB (das heisst mit Elektronik) wurden gemäss den technischen Spezifikationen der FPT Motorenforschung AG optimiert und sind nun seit über zwei Jahren im Einsatz.

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