Schadensfrüherkennung 
Verbrennungsmotoren
UNTER FEUER.
Wie funktioniert eine Schadensfrüherkennung bei Verbrennungsmotoren?
Bei den Verbrennungsmotoren sind komplett andere Verfahren notwendig, um eine Schadensfrüherkennung sicher zu stellen. Beim Getriebe oder E-Motor sind alle Bewegungen Rotationen, im Motor hingegen führen oszillierende Bewegungen vom Kolben, Ventilen etc. zu einer ganz anderen Art von Schwingungen. Ein Kolbenstreifer an der Zylinderwand erzeugt eine andere Schwingung als eine gebrochene Ventilfeder. Nur durch speziell abgestimmte Verfahren im deltaANALYSER ist es möglich, solche Schäden zu erkennen.
Welche Messmethoden gibt es?
Eine der häufigsten Methoden, um den Körperschall zu messen, ist die Montage von Beschleunigungssensoren direkt auf dem Prüfling. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Sensoren verschraubt sind. Magnetische Anbringung oder ein Verkleben der Sensoren sind alternative Montageoptionen. Wir raten davon ab, einen Sensor aufzupressen oder mit einer Feder anzupressen. Berührungsloses Messen mit einem Laservibrometer ist eine weitere Alternative, jedoch finanziell ein großer Unterschied. Aufgrund der höheren Kosten, wird diese Methode im Bereich der Dauerläufer nicht eingesetzt. Vollkommen ungeeignet sind Mikrofone für eine Schadensfrüherkennung. Sie werden meistens nur für die Hörbarkeit des Sounds vom Prüfling außerhalb des Prüfstands genutzt.
Wie viele Körperschallsensoren werden benötigt?
Abhängig von der Messsituation können bis zu acht Körperschallsensoren eingesetzt werden. In der Regel wird pro Prüfling ein Sensor genutzt. Bei einem Prüflauf werden am Reihenmotor ein bis zwei Sensoren benötigt. Bei einem V oder W Motor können auch bis zu 8 Sensoren zum Einsatz kommen, die unterschiedliche Richtungen abdecken.
Kann man die Rohdaten exportieren und mit einem externen Programm nachbearbeiten?
Der deltaANALYSER beherrscht die Echtzeitmessung mit Echtzeitberechnung oder die Echtzeitmessung mit dem Resampling Verfahren. Bei der Resampling Methode werden die Rohdaten, wenn gewünscht, in ein ASAM ATFX File-Format geschrieben, so dass auch Nachberechnungen in einem externen Programm durchgeführt werden können.
Was wird zusätzlich für eine aussagekräftige Messung benötigt?
Zu den Körperschallsignalen benötigt man noch die Drehzahl, um eine Ordnungsanalyse durchzuführen. Je mehr Signale zugeführt werden (z.B. Drehmoment, Druck, Temperatur etc.), desto genauer wird die Analyse über den Zustand des Prüflings.
Warum ist eine Ordnungsanalyse notwendig?
Die Ordnungsanalyse ist das beste Tool für eine drehzahlunabhängige Körperschallanalyse. Wenn sich die Drehzahl ändert, bleiben die Ordnungen an derselben Stelle. Nur die Amplitudenhöhen (z.B. m/s² / g / mV) ändern sich. Damit ist gewährleistet, dass enge Toleranzen gesetzt werden können, sodass auch kleinste Veränderungen sichtbar werden.
Wie wird eine genaue Drehzahl für die Ordnungsanalyse sichergestellt?
Eine sehr genaue Drehzahl ist nötig, um eine saubere und exakte Ordnungsanalyse durchzuführen. Für diese besondere Herausforderung ist die speedBOX immer Bestandteil des deltaANALYSER. Sie kann aus allen möglichen Signalformen ein sauberes TTL Signal erzeugen. Sie ist galvanisch getrennt von den Prüfstands-Prüflingssignalen zum deltaANALYSER. Dabei sind verschiedene Konfigurationen möglich. Bei den Verbrennungsmotoren wird die Kurbelwelle mit der Nockenwelle synchron erfasst und kann so eine 720° Analyse durchführen. Die speedBOX hat einen zweiten Ausgang, der unter anderem den Prüfstand oder eine andere Messtechnik bedienen kann.
mehr über speedBOX
Reicht ein Verfahren?
Nein. Es werden verschiedene Verfahren benötigt, um alle Fehler zu detektieren. Die Ordnungsanalyse ist dabei nur ein Punkt der Schadensfrüherkennung. Im deltaANALYSER v3 sind 9 unterschiedliche Verfahren enthalten, die auf Körperschall basieren. Die 720° Analyse z.B. ist ein spezielles Verfahren für die Verbrennungsmotoren.
Es hat sich etwas verändert, was nun?
Während des Dauerlaufs werden sich Veränderungen am Prüfling zeigen. Diese Veränderungen sind im Ordnungsbereich zu sehen. Damit eine Bauteilzuordnung erfolgen kann, hat die Reilhofer KG den einzigartigen ROC programmiert. Mit diesem Programm ist es möglich, die Prüflinge schnell und schematisch nachzubauen. Der Reilhofer Order Calculator (ROC) kann alle erdenklichen Antriebsstränge in sehr kurzer Zeit nachbilden und die körperschallerzeugten Ordnungen ausrechnen.
mehr über ROC
Wie erfolgt die Bauteilzuordnung?
Wenn das ROC Modell erstellt ist, wird dieses Modell in die Auswertung geladen. Im Wasserfalldiagramm, dem Änderungsspektrum im Zeitverlauf, werden die Veränderungen samt Bauteilberechnung dargestellt. Damit ist es während des Prüflaufs schon möglich, das schadhafte Bauteil zu identifizieren, sodass es bei Bedarf rechtzeitig gewechselt werden kann.
Muss man für die Datenauswertung stets neben dem Prüfstand stehen?
Nein. Der deltaANALYSER repliziert die gespeicherten Daten über eine Netzwerkverbindung auf einen Server und ermöglicht so die Online-Datenauswertung vom Büroarbeitsplatz aus. Die Speicherung auf einen Server hat außerdem den Vorteil, dass die Daten zusätzlich zum Messgerät gesichert werden.
Was passiert, wenn spontan etwas bricht?
Ein fester Bestandteil des deltaANALYSER ist der CrashPREVENTER. Dieses Analysetool überwacht den Summenkörperschall für spontane Brüche oder Risse (z.B. Steuerkettenriss), so dass im einem solchen Fall umgehend ein Signal zum Abschalten an den Prüfstand gegeben wird. Mit dem CrashPREVENTER wird auch der komplette Prüflauf in einer Grafik abgebildet, wobei nicht nur der Summenkörperschall zu sehen ist, sondern auch alle Signale, die der deltaANALYSER erhält.
Wie erfolgt die Integration in Prüfstände?
Der deltaANALYSER ist leicht in vorhandene Prüfstände zu integrieren. Dabei können verschiedene BUS-Systeme (z.B. ProfiBUS, CAN, ProfiNET, Ethercat, ModBUS) zur Kommunikation zwischen PST und deltaANALYSER genutzt werden. Auch ältere Prüfstände, die keine BUS-Anbindungen haben, können über analoge oder digitale Anschlüsse verbunden werden. Der Körperschallsensor wird mit einem mitgelieferten Kabel direkt angeschlossen. Die Messeinheit und der Industrie-PC sind 19 Zoll-Einschübe und können in vorhandene Racks eingebaut werden. Alternativ liefern wir auch ein mobiles Rack, in dem die Einschübe Platz finden.
Anwendungsfall Ölpumpenschaden im Verbrennungsmotor
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