KEM Konstruktion Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020

ENTWICKLUNGSTOOLS & PRODUKTION
NEWS
Faseroptische Verbrennungsanalyse von Kistler steigert Effizienz von Motoren
Effekte der Verbrennung sichtbar machen
(jg) Die Kistler Gruppe, Winterthur, Schweiz,
bietet die faseroptische Verbrennungsana -
lyse jetzt auch für Vorkammerzündkerzen an.
Das erweitert die Optionen für Entwicklungsingenieure,
um intensive Forschung an Motoren
mit Vorkammerzündkerzen voranzutreiben.
Ziel dieser Entwicklung ist es, die Effizienz
von Motoren hinsichtlich ihres Kraftstoffverbrauchs
und CO 2 -Emissionen zu steigern.
Der Druck, Verbrennungsmotoren weiterzuentwickeln,
nimmt im selben Maße zu
wie die Forderung, Kraftstoffverbrauch und
Emissionen zu senken. Ab 2021 gelten EU-
Regulierungsgesetze, die den CO 2 -Ausstoß
eines PKW auf 95 g CO 2 pro Kilometer limitieren.
Wird der Wert überschritten, drohen
hohe Geldstrafen für Automobilhersteller.
Die Grenzwerte lassen sich mit einer Kombination
aus E-Maschine und Verbrennungsmotor
erreichen. Aus diesem Grund sind diese
Hybridkonzepte wegweisend. Gleichzeitig
muss das Potenzial des Verbrennungsmotors
noch weiter ausgeschöpft werden. Dies geschieht
zum Beispiel mit Vorkammerzündkerzen,
deren Einsatz die Effizienz von Ottomotoren
steigert. Dieses Zündungsprinzip hat
sich in Großmotoren sowie im Motorsport
bereits lange bewährt – nun soll es den Weg
in die Großserie finden.
Bild: Kistler Gruppe
Bei der faseroptischen Analyse
werden kleine Sichtfenster
an der Außenwand der
Vorkammer angebracht, um
Prozesse im Motor detailliert
zu erfassen und damit Hinweise zu Optimierungspotenzialen
zu liefern. Das neu entwickelte
Design der Schweizer erlaubt die Analyse
komplizierterer Vorgänge unter Berücksichtigung
verschiedener Kraftstoffgemische
– zuvor war die Messtechnologie nur für gängige
Zündkerzen nutzbar. Vorgänge im Brennraum
wie Klopfen oder Vorentflammung werden
dank optischer Analysen räumlich und
zeitlich abgebildet und ermöglichen ein detailliertes
Verständnis der Prozesse. „Um
Motoren der Zukunft auf Kraftstoffverbrauch
und Emissionen hin zu optimieren, müssen
wir die Vorgänge der Vorkammerzündung genau
verstehen. Das war in diesem Detail bislang
nicht möglich. Mit unseren Sensoren
machen wir Effekte der Verbrennung sichtbar
und können an der Eliminierung ineffizienter
Störfaktoren arbeiten“, erklärt Dr. Frank Wytrykus,
Experte für optische Technologien bei
Kistler.
Bei diesen speziellen Zündkerzen wird das
Kraftstoffluftgemisch in einer Vorkammer gezündet
– daher der Name. Die Expansion
schießt die Flamme durch kleine Bohrungen
in den Brennraum und erzeugt so eine großflächige
Hauptverbrennung. Die Hauptverbrennung
wird damit an mehreren Orten im
Brennraum initiiert und die Wahrscheinlichkeit
einer gleichmäßigen Verbrennung steigt.
Die Herausforderung liegt in der Dimensionierung
der Vorkammer: Kleine Änderungen
im Design haben bereits große Auswirkungen
auf die Verbrennung. So ist zum Beispiel
die Klopfempfindlichkeit von Motoren mit Vorkammerzündkerze
höher. Für einen optimalen
Emissions- und Wirkungsgrad der Motoren
müssen solche unkontrollierten Verbrennungsvorgänge
wie Klopfen oder Vorentflammung
sowie Rußentstehung jedoch vermieden
werden. Der Hersteller unterstützt mit
der neuen Technologie für Vorkammerzündkerzen
Automobilhersteller dabei, Prozesse
im Motor zu optimieren, und treibt die Forschung
an alternativen Brennverfahren voran.
Das ist notwendig, um die EU-Emissionsziele
für das Jahr 2021 zu erfüllen.
www.kistler.com
Prozessrechner von Smart Testsolutions erweitert CVM-System um Datenanalysefunktionen
Schnelle Datenübertragung
(jg) Die Smart Testsolutions GmbH, Stuttgart,
erweitert seine Produktfamilie für die Spannungsüberwachung
an Brennstoffzellen (Cell
Voltage Monitoring, CVM) um den schlanken
Prozessrechner Slim Master. Dieser ist für
den Einsatz an Brennstoffzellen-Prüfständen
oder als mobiles Diagnosemodul optimiert.
Der Rechner erweitert den CAN-Bus basierten
Messbetrieb eines CVM-Systems des
Anbieters um komplexe Datenanalysefunktionen.
Zudem ermöglicht er eine sehr
schnelle Datenübertragung via Ethernet. Die
integrierte Skript verabeitung ermöglicht im
CVM-System eine große Bandbreite weiterer
Funktionen, ohne dass ein PC eingebunden
werden muss. „Mit seinen besonderen Eigenschaften,
der sehr schlanken Bauweise
und dem attraktiven Preis bietet sich der Slim
Master vor allem für Prüfstandsanwendungen
und den mobilen Einsatz als Diagnosemodul
an“, berichtet Smart-Testsolutins-Ge-
schäftsführer Wolfgang Neu.
Der Slim Master arbeitet im Temperaturbereich
-20 bis +50 Grad Celsius und ist nicht
speziell gegen das Eindringen von Wasser
geschützt. Dafür kostet er nur etwa die Hälfte
des CVM Master Moduls, das das Unternehmen
bereits seit mehreren Jahren im
Portfolio hat. Im Preis enthalten sind ein Realtime-Betriebssystem
mit Treibern für die
Messmodule und die CAN/LVDS und Ethernet-Protokolle,
sowie ein Webserver zur Ausführung
der optionalen CVM-App. Möglich
wird der deutlich günstigere Preis auch durch
die Verwendung handelsüblicher Steckverbinder
und Kabel. Zum Einsatz kommen
RJ45-Stecker für die LAN-Anbindung, SUB-D
für CAN und die Kommunikation mit den
Intelli-Probe-Messmodulen sowie M8 für die
Stromversorgung. Außerdem verfügt auch
dieser Prozessrechner über einen Weitbereichsspannungseingang
von 7 bis 36 V. Ein
weiterer Vorteil der neuen Prozess-Baugruppe:
sie ist deutlich flacher gebaut als das
Master Modul und somit leichter unterzubringen
und zu transportieren.
www.smart-testsolutions.de
Bild: Smart Testsolutions/Emanuel Zifreund
64 K|E|M Konstruktion Sonderausgabe Connected mobile Machines & Mobility (CMM) 2020