5. Funktionsprüfstand (Aufbau, Geräte, Systeme)
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Motorversuch 5. Funktionsprüfstand (Aufbau, Geräte, Systeme) In diesem Modul lernen wir die typischen Komponenten der Motorenprüfstände über konkrete Beispiele kennen. Natürlich ist dabei das Funktionsprinzip im Vordergrund, dieses ist unabhängig vom Hersteller. 5.1 Lektion: Mechanische Komponenten Ziele: Das Ziel der Lektion ist die zur direkten Motorenprüfstand gehörenden mechanischen Komponente vorzustellen und zu beschreiben. Anforderung: Sie haben sich die Lektion entsprechend erworben, wenn Sie anhand einer Abbildung fähig sind die Komponenten eines Moternprüfstandes zu benennen; aus einer Aufzählung die Funktionen der Luftfederelemente auswählen können; aus einer Aufzählung die Komponenten der Belastungseinheit auswählen können; anhand einer Abbildung fähig sind die Komponenten des Palettensystems zu benennen; aus einer Aufzählung die Gründe der Verwendung eines Wellenschutzes auswählen können; aus einer Aufzählung die zutreffende Aussage über den Kabelgalgen auswählen können; aus einer Aufzählung die Aussagen, die auf den BOOM BOX zutreffen auswählen können. Zeitbedarf: Für die Aneignung dieser Lektion sind 2 Stunden nötig. Schlüsselbegriffe: Luftfeder Belastungseinheit Dynamometer Drehmomentmessflansch Paletten System Boom Boxen Prüflingsbereich In der Prüfzelle ist die Prüfstandsmechanik, die Konditionierung für Prüfstandsmechanik, Prüfling, und die Messtechnik untergebracht. 1. Bild: Typischer Aufbau einer Testzelle 1. Luftfederelemente Tätigkeit: Betrachten Sie das Luftfederelement auf dem 4. Bild! Machen Sie sich mit der Wichtigkeit dieser Elemente bekannt! Zur Lagerung der Fundamentplatte werden sechs Luftfederelemente verwendet. Diese dienen dazu, dass möglichst wenige Schwingungen auf das Gebäude (aktive Isolierung) oder von der Umgebung auf die Fundamentplatte (passive Isolierung) übertragen werden. 2. Bild: Luftfederelemente 1. 2. 3. 4. 5. Sicherheitsventil Grundkörper Luftschlauch Einstellschraube Regelventil 6. Kolben Ein Luftfederelement besteht aus einem Aluminiumgrundkörper, dessen Luftvolumen durch eine dünnwandige, flexible und druckfeste Rollmembran abgedichtet wird. Der Kolben sitzt auf dieser Membran auf und wird in das darunter befindliche Luftvolumen gedrückt. Diese Lagerung des Fundamentes macht es möglich, eine effektive Vibrationsentkoppelung zu erreichen. Um ein möglichst gutes Dämpfungsverhalten zu erzielen, ist der Luftraum im Federelement in zwei Kammern (Last- u. Dämpfungskammer) unterteilt, die mit einem Luftschlauch gekoppelt sind. Der Schlauch verfügt über ein adjustierbares Drosselventil. Infolge der Drosselung kann eine Dämpfung von bis zu 20% bewerkstelligt werden. Das Sicherheitsventil verhindert, dass die Membran infolge von zu hohem Druck in Mitleidenschaft gezogen wird. Funktionsbeschreibung Das System ermöglicht eine automatische Niveaukontrolle der Fundamentplatte. Grundsätzlich sind immer drei Luftfederelemente mit Regelventilen ausgestattet. Das Niveau wird ständig durch einen Kolben abgetastet. Die Kolbenstellung wird direkt zu einem Schieber übertragen, und in Abhängigkeit von der Schieberstellung kommt es zu einer Erhöhung bzw. Reduktion des Druckes im Luftfederelement. Der Hauptvorteil der sich durch dieses System ergibt ist, dass die Niveauhöhe unabhängig vom Gewicht der montierten Aggregate ist und durch schnelles Füllen und Ablassen es dem System möglich ist ein konstantes Niveau zu halten und Eigenschwingungen der Fundamentplatte abzufangen. 2. Belastungseinheit Tätigkeit: Betrachten Sie die Belastungseinheit und ihre wichtigen technischen Eigenschaften! Merken Sie sich die Einheiten aus der die Belastungseinheit besteht! Die Belastungseinheit besteht aus 1. einem Dynamometer, 2. einem Zwischenrahmen und 3. einem Drehmomentmessflansch. 3. Bild: Belastungseinheit (Schorch DynoDur 420/ 4-8) Die Komponenten der Belastungseinheit werden in den folgenden Abschnitten beschrieben. Das Dynamometer ist eine Fußmaschine in Synchrontechnologie mit geringer Massenträgheit, ausgelegt für den Einsatz in dynamischen Prüfständen. Die folgende Abbildung (4. Bild) zeigt die Kurven für die Leistung und das Drehmoment des Dynamometers in generatorischem Betrieb. Arbeitet der Dynamometer treibend (motorischer Betrieb), so sind die Werte um 10% kleiner. Kurzzeitige Überlastung ist gemäß folgenden Angaben zulässig: Maximal eine Minute mit 25% Überlast, danach mind. 10 Minuten Regenerationsphase mit maximal 98% der Normallast. 4. Bild: Leistung und Drehmoment des Dynamometers im Motorbetrieb Tätigkeit: Beobachten Sie wie der Drehmomentmessflansch auf die Belastungseinheit aufgebaut ist! Betrachten Sie es auf dem 5. Bild! Zur Überwachung des Drehmomentes wird ein Drehmomentenmesssystem verwendet. Dieses wird zwischen dem Dynamometer und der Antriebswelle verbaut. (Abb. 7.-8.) 5. Bild: Aufbau des Drehmomentmessflansches auf die Belastungseinheit 4. Palettensystem Tätigkeit: Betrachten Sie das Paletten System auf den Bilder! Lernen Sie die Funktion des Systems kennen! Merken Sie sich die Komponenten des Palettensystems! Der fahrbare Motorwagen, oder auch Palette genannt, dient zum Transport des Prüflings vom Rüstbereich in den Prüfstand und ist für manuelles Docken konzipiert. Der Motorwagen besteht im wesentlichen aus dem Grundrahmen, der das Motoraufspannsystem, die Leckwanneneinheit, den Zentrierbolzen, die Medien Dockplatte und den Griff trägt. An der Unterseite des Motorwagens befinden sich zwei Bock- und zwei Lenkrollen 6. Bild: Palettensystem Sinn eines Palettensystems besteht darin die Standzeiten des Motorenprüfstandes zu minimieren und damit die Auslastung der Prüfkapazität zu maximalisieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Aufbau eines neuen Prüflings unabhängig vom Prüfstandbetrieb, auf die Palette geschehen kann und der eigentlicher Motorentausch mit der Palette nur 2-3 Stunden in Anspruch nimmt. Dan andocken der Palette nimmt nur einige Minuten in Anspruch, längere Zeit ist für das Anbinden der Sensoren nötig. 7. Bild: Palette mit aufgebautem Motor 5. Dockvorrichtung Tätigkeit: Betrachten die Dockvorrichtung auf den Bilder! Lernen Sie ihre Funktion kennen! Die Vorteile des Palettensystems werden erst durch die Dockvorrichtung möglich gemacht. Die Dockvorrichtung besteht aus mechanischen Komponenten, die zum Festhalten der Palette dienen, aus diversen Schnellanschlüssen und einer hydraulischen Anziehvorrichtung, die, die Palette befestigt. 8. Bild: Dockvorrichtung 9. Bild: Paletten System - Hauptabmessungen und Dockplatte 6. Wellenschutz Tätigkeit: Betrachten Sie die Bestandteile des Wellenschutzes auf dem 10. Bild! Erlernen Sie ihre wichtigen Eigenschaften! Formulieren Sie wozu der Wellenschutz benötigt wird! Der Wellenschutz schützt das Personal und die Messgeräte vor Berührung der rotierenden Wellenverbindung. Der Wellenschutz wird mit der Befestigungseinheit am Zwischenrahmen befestigt. Das Öffnen des Wellenschutzes für den Auf- bzw. Abbau der Wellenverbindung erfolgt über Öffnen des Verriegelungsmechanismus. 10. Bild: Wellenschutz Der Wellenschutz ist mit einem Endschalter ausgestattet, der die Position des Verriegelungsmechanismus überwacht. Der Wellenschutz ist mit einer Wellenerkennung ausgestattet, die aus einer Lichtschranke besteht. Diese erkennt, während des Dockvorganges der Motorpalette, die Welle und senkt die stoppt den Einzug der Palette. 7. Kabelgalgen Tätigkeit: Erlernen Sie die Eigenschaften der Kabelgalgen! Merken Sie sich die Funktion des Boom Boxes! Der Kabelgalgen wird in der Prüfzelle montiert und dient zur Aufnahme der Anschlussköpfe (Boom Boxen) und weiterer Aufbauten. Er ist schwenkbar ausgeführt, um eine ideale Positionierung der Boom Boxen im Prüflingsbereich zu ermöglichen. Ein im Kabelgalgen integrierter Kabelkanal mit Trennsteg gewährleistet eine getrennte Führung der Mess- und Steuerleitungen vom Prüfling zum Messraum. 14. Bild: Kabelgalgen Boom Box In der BOOM BOX FEM können AVL Front End Module, 19" Racks und Hutschienenmodule untergebracht werden. Sie besteht aus zwei getrennten, auch einzeln montierbaren Hälften. Die Montage erfolgt auf dem AVL-Schwenkarm in der Prüfzelle. Über kurze Verbindungsleitungen werden die Sensoren des Prüflings mit den in der Boom Box eingebauten FEM-Modulen verbunden. Die Sensorleitungen und Druckschläuche werden mittels Dichtlippen (Moosgummi) abgedichtet. Zweck dieser Anordnung ist eine rasche Digitalisierung der analogen Signale und Reduktion der Zelleninstallation. Fragen zur Selbstkontrolle 1. Stellen sie fest welche Komponenten der Motorenprüfstände in den unteren Abbildungen dargestellt sind! Geben Sie die Nummer der Komponenten in die jeweiligen Felder ein! Wenn Sie für eine Beschreibung keine Abbildung zuordnen können, geben sie die Zahl Null ein! Kabelgalgen: 6 Wellenschutz: 4 Luftfederelemente: 1 Dockvorrichtung 3 Paletten System: 0 Drehmomentenmesssystem: 2 Belastungseinheit: 5 2. Markieren Sie die Funktionen der Luftfederelemente! Sichern die Abkopplung der Schwingungen des Prüfstandes von der Umgebung. Sichern die Abkopplung der Schwingungen der Umgebung von dem Prüfstand. Sichern die Luftzufuhr für den Prüfstand. Sichern, dass der Schwingfundament auf eine von der Motormasse abhängige Höhe gehalten wird. 3. Markieren Sie die Komponenten der Belastungseinheit! Dynamometer Palettenwagen Zwischenrahmen Luftfederelement Drehmomentmessflansch. 4. Benennen Sie die Komponenten des Palettensystems anhand der unteren Abbildung! Geben Sie die Nummer der Komponenten in die jeweiligen Felder ein! Dockplatte: 1 Motorhalterung: 2 Leckwanneneinheit: 3 Griff: 4 Grundrahmen: 5 Einzugbolzen: 6 Bockrolle: 7 Lenkrolle: 8 Zentrierbolzen: 9 5. Warum wird ein Wellenschutz verwendet? Der Wellenschutz hat die Aufgabe die Antriebswelle vor Schädigungen zu schützen. Es hat die Aufgabe wehrend des Betriebes einen Unfall durch Berührung zu verhindern. Der Wellenschutz hat die Aufgabe die Prüfstandskomponenten im Falle des Versagens der Antriebswelle vor Beschädigungen zu schützen. Der Wellenschutz verhindert eine Beschädigung der Drehmomentmessflansch durch Drehmomentwellen. 6. Markieren Sie die zutreffende Aussage über den Kabelgalgen! Der Kabelgalgen dient ausschließlich zur Aufnahme der Anschlussköpfe (Boom Boxen). Der Kabelgalgen wird in der Prüfzelle montiert und dient zur Aufnahme der Anschlussköpfe (Boom Boxen) und weiterer Aufbauten. Der Kabelgalgen dient zur Befestigung des Prüflings und zur Aufnahme der Anschlussköpfe (Boom Boxen) und weiterer Aufbauten. Der Kabelgalgen dient ausschließlich zur Aufnahme des Prüflings. 7. Wählen Sie die Aussagen, die auf den BOOM BOX zutreffen aus! In der BOOM BOX FEM können AVL Front End Module, 19" Racks und Hutschienenmodule untergebracht werden. In der BOOM BOX FEM können nur einzelangefertigte Front End Module eingebaute werden. Über kurze Verbindungsleitungen werden die Sensoren des Prüflings mit den in der Boom Box eingebauten FEM-Modulen verbunden. Die Sensoren des Prüflings werden direkt mit dem Bedienpult verbunden. 5.2 Lektion: Konditionieranlagen Ziele: Diese Lektion stellt die Funktion und die wichtigsten Eigenschaften der Konditionieranlagen dar. Die allgemeine Anwendung der Konditioniergeräte in der modernen Motorenprüftechnik macht den Inhalt dieser Lektion zu nutzvollem Wissensstoff für Fachleute, die mit Prüftechnik in der Motorenentwicklung arbeiten. Anforderungen: Diese Lektion ist Zusatzmaterial, es enthält nützliches Zusatzwissen. Fragen werden in der Prüfung nicht gestellt. Zeitbedarf: Für die Aneignung dieser Lektion sind 2 Stunden nötig. Schlüsselbegriffe: Rucklaufdruck Vorlaufdruck Systemdruckregelung Multidruckregelung AVL CONSYS COOL Be-und Entlüftungsventil Be-und Entlüftungsleitung 1. AVL Fuelexact Das AVL FuelExact dient zur hochpräzisen Kraftstoffverbrauchsmessung laut den angegebenen technischen Spezifikationen, speziell dort wo eine permanente Messbereitschaft gefordert wird. Das AVL FuelExact und die damit mögliche kontinuierliche Messung findet seine Anwendung überall dort, wo ständige Messbereitschaft eine entscheidende Rolle spielt: Vor allem bei der Zyklusmessung auf transienten, dynamischen Prüfständen oder Rollen- und Ölprüfständen mit langen Prüflaufzeiten, aber auch bei der Reduzierung von Messzeiten auf Stationärprüfständen. Insbesondere ist das Gerät für die kontinuierliche Messung von Durchflüssen flüssiger Kraftstoffe (Dieselkraftstoff, Ottokraftstoff, in der Ausführung FlexFuel auch für Methanol, Ethanol, Biokraftstoffe und deren Flüssigkeitsgemische) an eine Abgabestelle geeignet (Verbraucher wie Verbrennungskraftmaschinen, Einspritzpumpen und -düsen). Zur genauen Bestimmung des Kraftstoffverbrauches von Verbrennungsmotoren benötigt man neben einem genauen Sensor auch eine Kraftstoffkonditionierung, die die Kraftstofftemperatur in engen Grenzen konstant hält. Darüber hinaus muss bei den meisten Messungen der dem Motor zugeführte Kraftstoff eine bestimmte, einstellbare Temperatur haben. Das AVL FuelExact erfüllt diese Anforderungen. Bei Ottomotoren kann das AVL FuelExact als geregeltes Kühlsystem genutzt werden. Bei Dieselanwendungen kann mit der direkt im Gerät eingebauten Heizung der Kraftstoff auf höhere Temperaturen geregelt werden. Eine kontinuierliche Kraftstoffblasenabscheidung bewirkt eine blasenfreie Kraftstoffversorgung des Motors. Die eingebaute Blasenüberwachung warnt bei Auftreten von Gasblasen im Messsystem und ermöglicht eine automatische Entlüftungsprozedur. 1. Bild: AVL Feuelexact 3. Bild: Kraftstoffentleerung In der Standardausführung besitzt das AVL FuelExact im Gerät drei Ablasshähne, über die der noch im Gerät befindliche Restkraftstoff abgelassen werden kann. An jedem Ablasshahn ist eine Entleerleitung angeschlossen, über die der Kraftstoff abfließt. 4. Bild: Innenansicht 2. Heizung- und Motorkühlsystem Das thermodynamische und mechanische Betriebsverhalten der Verbrennungsmotoren wird durch die Kühlwassertemperatur wesentlich beeinflusst. Meßergebnisse an Motorprüfständen sind besser zu reproduzieren und zu interpretieren, wenn die Wassertemperatur bzw. ihr Verlauf geregelt wird. Das AVL ConsysCool 553 450 mit Primär- und Sekundärkreislaufregelung für Motorenprüfstände dient dazu, das Kühlmittel auf eine vorwählbare Temperatur zu bringen und diese Temperatur in sehr engen Grenzen konstant zu halten. Optionell können System-, Multidruckregelungen bewerkstelligt werden. Das AVL ConsysCool 553 450 kann auf mehrere Arten am Prüfstand aufgestellt werden: als Standgerät (Sicherung gegen Kippen ist empfohlen) als Unterflurgerät 10.Bild: Heizung- und Motorkühlsystem 2.1 AVL CONSYSCOOL 553 450 Die Anlage besteht aus einer Grundeinheit (Basis) und zusätzlichen Baugruppen (Option), welche die Anpassung der Anlage an unterschiedliche Einsatzzwecke ermöglichen. Die Grundeinheit ist so ausgeführt, dass alle Optionen nachgerüstet werden können. 11. Bild: AVL CONSYSCOOL 553 450 Grundgerät (Basis) Das thermodynamische und mechanische Betriebsverhalten der Verbrennungsmotoren wird durch die Kühlwassertemperatur wesentlich beeinflusst. Meßergebnisse an Motorprüfständen sind besser zu reproduzieren und zu interpretieren, wenn die Wassertemperatur bzw. ihr Verlauf geregelt wird. Das AVL ConsysCool 553 450 mit Primär- und Sekundärkreislaufregelung für Motorenprüfstände dient dazu, das Kühlmittel auf eine vorwählbare Temperatur zu bringen und diese Temperatur in sehr engen Grenzen konstant zu halten. Optionell können System-, Multidruckregelungen bewerkstelligt werden. Das AVL ConsysCool 553 450 kann auf mehrere Arten am Prüfstand aufgestellt werden: als Standgerät (Sicherung gegen Kippen ist empfohlen) als Unterflurgerät Das Grundgerät besteht aus folgenden Hauptkomponenten Ausgleichsbehälter Umwälzpumpe Heizung Wärmetauscher Regelventile und diversen anderen Komponenten die in den nachflogenden Seiten beschrieben werden. Ausgleichsbehälter Der Ausgleichsbehälter dient: der Kompensation thermischer Ausdehnung des Kühlwassers der Kompensation eventueller Wasserverluste (Motorwechsel) der Abscheidung von Luftblasen (Zirkulationsleitung v. Pumpe) der optische Kontrolle des Füllstandes der Systemdruckbegrenzung mittels Sicherheitsventil (140 kPa) der Aufnahme der Niveauschalter der Aufnahme der Systemdruckregelung der Aufnahme des Befüllstutzens der Aufnahme Freie Anschlüsse für: Be- u. Entlüftungsventil Be- u. Entlüftungsleitung vom Motor 12. Bild: Ausgleichsbehälter Umwälzpumpe Die Umwälzpumpe dient zur: zur Umwälzung des Kühlmittels (Primärkreis) zur Kompensation von Druckverlusten im AVL ConsysCool 553 450 und im Rohrnetz zum Motor als Ersatz der Kühlmittelpumpe des Motors 13. Bild: Umwälzpumpe Strömungswächter Der Strömungswächter schützt die Pumpe vor dem Trockenlaufen. Dieser ist als Schließer (roter Pfeil auf Sensor) ausgeführt und schaltet die Pumpe des AVL ConsysCool 553 450 in folgenden Fällen ab: Kabelbruch zu wenig oder kein Durchfluss 14. Bild: Strömungswächter Kühlwasserheizung (18 kW) Die Heizung dient zur Vor- und Aufheizung des Kühlmittels und besteht im Wesentlichen aus: 2 Heizstäbe zu je 9 kW mit Anschlusskopf und integriertem Regler (50 - 320°C) Charakteristik: Kompensation von Wärmeverlusten in den Rohrsystemen und am Prüfling Vorheizen des Kühlmittels im AVL ConsysCool 553 450, in den Rohrsystemen und im Prüfling vor Testbeginn Verkürzung der Aufwärmzeit 15. Bild: Kühlwasserheizung Plattenwärmetauscher Der Plattenwärmetauscher ist das Herzstück der Anlage. Er wird sekundärseitig vom Kühlwasser und primärseitig vom Kühlmittel durchströmt. Er dient als Kühlelement zur Kühlung des Kühlmittels. 16. Bild: Plattenwärmetauscher 3. Ansaugluftkonditioniereinheit 18. Bild: ACS Allgemeine Beschreibung Die Luftkonditioniereinheit ermöglicht es, die Ansaugluft und den Abgasdruck für einen Verbrennungsmotor an einem Motorprüfstand unabhängig von den Umgebungsbedingungen einzustellen. Als zu konditionierende Größen werden die Temperatur, der Luftdruck und als Option die Luftfeuchte der angesaugten Luft (Verbrennungsluft des Motors) vorgegeben. Die Luftkonditioniereinheit ist als fahrbare Einheit auf Rädern in kompakter Kastenbauweise mit kompletter elektrischer Verdrahtung, Steckverbindungen für Steuerkabel, Druckluft- und Wasseranschluss konzipiert. Das Gehäuse des Gerätes ist mit einer schallisolierenden Auskleidung versehen. Die Regelungs- und Steuerungstechnik ist so ausgelegt, dass die Konditioniereinheit als autonome Einheit oder in Verbindung mit einem externen Prüfstandsrechner (Sollwertvorgabe, Datenaustausch) ferngesteuert betrieben werden kann. Die Steuer- und Regeleinheit wird in Schrankausführung geliefert und ist mit einer Anzeige zur Soll- bzw. Istwertdarstellung versehen. Die Kommunikation mit dem Prüfstandrechner kann über eine analoge Schnittstelle zur externen Sollwertvorgabe und zur Istwertausgabe oder über eine RS232 / RS485 Schnittstelle erfolgen. Die Temperaturregelung erfolgt in zwei Schritten durch einen Luft-/ Wasser-Wärmetauscher und ein Heizregister. Die erzielbare minimale Austrittstemperatur ist abhängig von der Temperatur und dem Massenstrom des Kühlwassers und den Umgebungsbedingungen. Bei einer Kühlwassertemperatur kleiner 8 °C und Umgebungsluft mit einer Temperatur von 35 °C kann eine minimale Temperatur der konditionierten Luft von 15 °C erreicht werden. Die Kühlwasserzufuhr zum Wärmetauscher erfolgt über ein Magnetventil. Die Leistungssteuerung des Heizregisters erfolgt über einen Regler im Schaltschrank. Die Regelung des Drucks der Ansaugluft für den Verbrennungsmotor erfolgt über einen Hochleistungsventilator, eine Drosselklappe und ein Stellventil, wobei die Drosselklappe zur Grobregelung und das Stellventil zur Feinregelung verwendet wird. Die Abgasdruckregelung wird mit einen Abgasbehälter mit Regelklappe bewerkstelligt. Die Einstellung der Luftfeuchte erfolgt durch Kühlung (Kondensation der Luft am Wärmetauscher) und der nachfolgenden Befeuchtung durch Eindüsen von Wasserdampf. Die Wasserdampfeindüsung erfolgt über zwei Dampfdosierventile, wobei ein Ventil zur Eindüsung großer Mengen verwendet wird und kleine Dampfmengen über das Mikroventil eingedüst werden. Der Dampf wird in der Dampfanlage (Boilersystem) erzeugt. Die erzielbare minimale Luftfeuchte der konditionierten Luft ist abhängig von der Kühlwassertemperatur im Luft-/ Wasser- Wärmetauscher. Abhängig von der Kühlwassertemperatur im Luft-/ Wasser- Wärmetauscher stellt sich der entsprechende Taupunkt der Luft bei Durchgang durch den Wärmetauscher ein. Wenn die Taupunkttemperatur der angesaugten Luft niedriger ist als die minimal erzielbare Temperatur der Luft im Wärmetauscher, tritt keine Kondensatbildung auf und die minimale erzielbare absolute Luftfeuchte ist gleich der absoluten Feuchte der angesaugten Luft 19. Bild: Frontansicht der ACS Hauptkomponenten der Luftkonditioniereinheit: 20. Bild: Druckregelventile 21. Bild: Dampferzeugungsanlage Funktionsbeschreibung Die Funktionsbeschreibung der Anlage erfolgt unter Bezugnahme auf das Fließschema in der Abbildung 20. Die Umgebungsluft wird über den Ansaugfilterkasten (Grobstaubabscheidung) angesaugt. Mit dem Radialventilator wird der Druck der Luft um ca. 11500 [Pa] angehoben. Die Druckregelung erfolgt durch die Regelklappe und das in By-pass geschaltete Regelventil. Anschließend wird die Luft im Luft-/ Wasser- Wärmetauscher abgekühlt. Die überschüssige Feuchte der Luft kondensiert dabei aus und wird über die Kondensatableitung aus dem Luftkanal abgeführt. Abhängig von der erzielbaren minimalen Lufttemperatur im Luft-/ Wasser- Wärmetauscher und der Kühlwassertemperatur, stellen sich die minimal erreichbare absolute Feuchte und Temperatur am Geräteaustritt ein. Das System ist für eine Kühlwassertemperatur von 4 bis 8 [°C] ausgelegt. Das anfallende Kondensat wir über das Kondensatabflusssystem abgeleitet. Die abgekühlte Luft aus dem Luft/ Wasser Wärmetauscher wird im nachfolgendem Heizregister [Abbildung 2.2-1 HR 01] auf die gewünschte Temperatur erwärmt. Standardmäßig ist die Serie ACS mit einem Temperaturregelbereich von 15 bis 30 [°C] erhältlich, als Option wird ein Temperaturregelbereich von 15 bis 70 [°C] angeboten. Die konditionierte Luft wird über ein Schlauch- oder Rohrleitungssystem zum Verbrennungsmotor geführt. 22. Bild: Fließschema ACS Elektrischer Anschluss des Drucksensors Die Elektroinstallation des Drucksensors muss aufgrund der jeweiligen unterschiedlichen Kabellängen durch den Kunden vor Ort erfolgen. Für die Verbindung muss ein geschirmtes, 3-poliges Kabel verwendet werden, dass als Zubehör erhältlich ist. 23. Bild: Position der Sensorenanschlüsse 24. Bild: Bedienelemente der Luftkonditioniereinheit 3. Ladeluftkonditionierung mit AVL BATCON BATCON - Boost Air Temperature Control Unit Systeminformation: Die Luft die für den Verbrennungsprozess bei einem Verbrennunsmotor mit Turbolader notwendig ist wird gekühlt bevor sie in den Verbrennungsraum gelangt. Dieses niedrigere Temperaturlevel bewirkt eine höhere Dichte der Luft und füllt damit den Verbrennungsraum effizienter aus. Das AVL Boost Air Temperature Control System(BATCON) ermöglicht diesen Prozess des Ladeluftkühlers zu regulieren. Das BATCON ist ausgerüstet mit einer Temperaturregulierung. Eine Pumpe ermöglicht einen angemessenen Durchfluss des Kühlmittels im Wärmetauscher sogar bei niedriger Leistung. Integration am Prüfstand Für die Bedienung des AVL BATCON ist entweder die Prüfstands-Workstation oder ein Regel-Rack notwendig. Das AVL BATCON wird anstelle eines Ladeluftkühlers für den Verbrennungsmotor verwendet. Die verdichtete Ladeluft die vom Turbolader kommt, wird im AVL BATCON konditioniert und strömt dann in die Zuführung des Verbrennungsmotors. 5. Bild: Integration am Prüfstand 1.Kühlmittel vom Ladeluftkühler 1 2.Kühlmittel vom Ladeluftkühler 2 3.Kühlmittel zum Ladeluftkühler 1 4.Kühlmittel zum Ladeluftkühler 2 5.Kühlwassereinlass (Versorgung) 6.Kühlwasserauslass (Versorgung) 7. Bild: Internes Layout des BATCON 5.3 Messinstrumente Ziele: Das Ziel der Lektion ist die zum Prüfstand gehörigen AVL Messaggregaten zu vorstellen und zu beschreiben. Die allgemeine Anwendung von Sondermesstechnik in der modernen Motorenprüftechnik macht den Inhalt dieser Lektion zu nutzvollem Wissensstoff für Fachleute, die mit Prüftechnik in der Motorenentwicklung arbeiten. Anforderung: Diese Lektion ist Zusatzmaterial, es enthält nützliches Zusatzwissen. Fragen werden in der Prüfung nicht gestellt. Schlüsselbegriffe: Messwertgeber Durchflussmesser BATCON Blow by meter Smoke meter 1. Feuchtemessung mit HMT330: Vaisala HUMICAP®, Feuchte- und Temperaturmesswert-geber Serie HMT330 gewährleisten eine zuverlässige Feuchtemessung in einem weiten Anwendungsbereich. Analoge Ausgänge können zwischen Strom- und Spannungssignalen gewählt werden. Alternativ können die digitalen Ausgänge RS-232 (Standard) oder RS-422/485 (wahlweise) gewählt werden. Grundlegende Funktionen und Optionen unterschiedliche Sonden für verschiedene Anwendungen grafische Digitalanzeige abgeleitete Messgrößen unterschiedliche Sondenanbausätze, Schutzoptionen für Sensoren und Sondenkabellängen Montagesätze für Messwertgeber für unterschiedliche Installationsanforderungen chemische Sensorreinigung bei Anwendungen mit einem Restrisiko von schädlichen Chemikalien in der Messumgebung Sondenbeheizung für Umgebungen mit hoher Feuchte (HMT337) optionale Module: galvanische Signaltrennung, Netzmodul, RS-422/485-Modul, zusätzliches analoges Ausgangsmodul,Relaismodul zusätzliche Temperatursonde (HMT337) 1. Bild: Messwertgebergehäuse 2. Bild: Abbildung 2 Im Innern des geöffneten Messwertgebers Sondenoptionen für die HMT 330 3. Bild: Sondenoptionen 1.HMT331 Sonde für die Wandmontage 2.HMT333 Sonde 3.HMT334 für Prozessdrücke bis zu 100 bar 4.HMT335 für hohe Temperaturen bis 180 ºC (lange Sonde 242 mm, dampfdicht) *Flansch wahlweise erhältlich 5.HMT337 für anspruchsvolle Prozesse (wahlweise beheizter und dampfdichter Sondenkopf) 6.HMT338 für Überdruckrohrleitungen (40 bar, Kugelhahn) 2. Thermischer Masse-Durchflussmesser Sensyflow FMT700-P Speise- / Auswertegerät Das Speise- / Auswertegerät ist in Mikroprozessortechnik ausgeführt. Das Messumformersignal wird linearisiert und als Massenstrom oder Normvolumenstrom (z. B. in kg/h bzw. m3N/h) direkt angezeigt. Der Mikroprozessor gestattet die Verwendung eines Speise- / Auswertegerätes für alle Nennweiten des Messwertaufnehmers mit StandardMessbereich und komfortabler Bedienung. Lieferbar ist das Gerät als 19"-Einschub oder als tragbares Tischgerät für verschiedene. 4. Bild: Sensyflow FMT700-P 4. AVL 442 Blow by meter 8. Bild:Blow by meter Das Blow By Meter 442 ist ein Durchfluß-Meßgerät, das nach dem Wirkdruckprinzip arbeitet. Die Strömung wird durch ein Blendenmeßrohr (1) geleitet, in dessen Mitte sich eine Querschnittsverengung ("Blende") (2) befindet, die eine durchflußabhängige Druckdifferenz erzeugt. Diese Druckdifferenz wird von einem Sensor (4) erfaßt und nach einer Analog-Digital-Wandlung (5) von einem Mikroprozessor (6) verarbeitet. Das Meßergebnis wird sowohl über eine RS232-Schnittstelle als auch über einen Analog-Kanal ausgegeben. Um zu verhindern, daß die Drift des Drucksensors das Meßergebnis beeinflußt, sind zwischen Blendenmeßrohr und Drucksensor zwei Magnetventile (3) geschaltet, die die Sensoreingänge in regelmäßigen Abständen auf Atmosphäre schalten und so einen automatischen Nullabgleich ermöglichen. Ein zweiter Drucksensor (7) zur Messung von Kurbelgehäusedruck, Saugrohrunterdruck, Differenzdruck Δp Saugrohr / Kurbelgehäuse etc. ist als Option erhältlich. Blow By Signalaufbereitung 9. Bild: Aufbau von blow by meter 10 Bild: Anschluss des Blow by meters 5. AVL 415S Smoke Meter 11. Bild: AVL 415S Smoke Meter Messprinzip-AVL 415S Smoke Meter: Das Messgerät entnimmt mittels einer Sonde aus der Auspuffleitung eine vom Anwender in weiten Grenzen frei wählbare (oder im Auto Range Modus selbst ermittelte) Abgasmenge und saugt sie durch ein sauberes Filterpapier. Es erfolgt die Messung der durch das Filterpapier gesaugten Abgasmenge mit einer Blendenmessstrecke Berechnung der effektiven Länge Erfassung der Schwärzung des Filterpapiers durch Ruß (Papierschwärzung) mit einem optischen Messkopf Ermittlung des Rußgehaltes im Abgas aus Papierschwärzung und effektiver Länge Ausgabe des Rußgehaltes als FSN oder Rußkonzentration (in mg/m³ ) oder Pollution Level (in %) Die Entnahmemenge pro Zeit ist annähernd konstant. Damit entsprechen die Messwerte dem Mittelwert des Rußgehaltes während der Saugzeit. Der gesamte Messvorgang vom Spülen der Abgaswege über Probenentnahme, Filterpapiertransport und Bestimmung der Papierschwärzung und der effektiven Länge wird von einem Mikroprozessor gesteuert, überwacht und läuft vollautomatisch ab. 12. Bild: Heizung 1.beheizter Klemmungsblock 2.Temperaturfühler für Luft im Gerät (hinter der Papierrolle positioniert) 3.Heizlüfter 4.beheizte Entnahmeleitung 13. Bild: Anschlüsse Zusammenbauschema der gesamten Hardware: 14. Bild: Zusammenbauschema der gesamten Hardware 15. Bild: Zusammenbauschema der gesamten Hardware (2)
