SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT Belastungsmaschinen und Aktuatoren Fahrzeugprüfstände Prüfstandsmechanik und Bedienraum Medienkonditionierung Verbrauchsmesstechnik Einspritzprüfung Verbrennungsmesstechnik Abgasanalyse und Messung Fahrzeugmesstechnik SIMULATION TOOLS TESTING TOOLS AVL Medienkonditionierung LÖSUNGSANSATZ AUFGABENSTELLUNG Das Leistungsverhalten eines Verbrennungsmotors ist stark abhängig vom Zustand der Medien. Um Motoren reproduzierbar nach annä hernd realen Bedingungen testen zu können, ist eine hochdynami sche Regelung der Medienkonditionierung notwendig. Seit ca. 25 Jahren beschäftigt sich AVL intensiv mit der Entwicklung zahlreicher kompakter Konditioniersysteme und Technologien, welche nicht zuletzt in komplexesten Motorenprüfständen Anwendung finden. Wo Standardsysteme nicht mehr ausreichen, werden kundenspezifisch optimierte Anlagen entwickelt. Das thermodynamische und mechanische Verhalten (Leistung) der Verbrennungsmotoren wird durch die gasförmigen und flüssigen Medien wesentlich beeinflusst. VORTEILE AUF EINEN BLICK • Ein System für einen großen Anwendungsbereich – technisch sowie applikativ, teilweise erreicht durch ein modulares Design • Hohe Regelgenauigkeit bei stationären und dynamischen Prüfläufen führt zu genaueren Messergebnissen • Das Einstellen extremer Temperaturen und Drücke ermöglicht die Simulation von Zuständen am Prüfstand, welche im Fahrbetrieb nur schwer möglich sind • Einfache Integration in das Automatisierungssystem vereinfacht die Installation • Die gute Wiederholbarkeit reduziert F&E-Zeit • Die robuste Bauart bietet hohe Verfügbarkeit • Kurze Inbetriebnahmezeiten • Hohe Flexibilität durch ein mobiles Design • Geringer Wartungsaufwand CUSTOMER SERVICES / 100 Des Weiteren erlaubt der Zusammenhang von Temperaturen und Drücken der gasförmigen und flüssigen Medien im Verbrennungs motor mit dessen Abgasverhalten zahlreiche weitere Entwicklungs potenziale mit den unterschiedlichsten Applikationen. Konditionier systeme sollen die Rahmenbedingungen des Verbrennungsmotors in einem definierten Bereich bringen, ohne jedoch die Verbrennung und/oder das Abgasverhalten zu beeinflussen. Im Vergleich zum realen Betrieb auf der Straße herrschen auf Prüfständen für gewöhnlich konstante Rahmenbedingungen. Um dennoch die Motoren für den Praxisbetrieb entsprechend vorzube reiten, ist es erforderlich, über die Konditioniersysteme die Umge bungsbedingungen auf unterschiedlichsten Seehöhen oder bei diversen Witterungsbedingungen zu simulieren. Die Forderung nach steigender Prüfstandseffizienz verlangt von den Konditioniersystemen ein hohes Maß an Verfügbarkeit, hohe Reproduzierbarkeit der Messwerte sowie einen größtmöglichen Applikationsbereich hinsichtlich Mess- und Regelparameter sowie der Testanforderung. MEHR ALS 1.000 SYSTEME WELTWEIT IN DEN VERSCHIEDENSTEN APPLIKATIONEN UNTERSTREICHEN DIE QUALITÄT UND DIE BESTÄNDIGKEIT DER AVL MEDIENKONDITIONIERANLAGEN. REFERENZEN Applikationen ConsysAir Die Ansaugluftkonditionierung wurde bislang auf ca. 300 Prüf ständen weltweit verbaut. Hinzu kommen zahlreiche kundenspe zifische Anlagen zur Simulierung extremer Rahmenbedingungen mit Drücken von -400 bis +200 mbar und Temperaturen von -40 bis +90 °C. Applikationen ConsysBoost Die Ladeluftkonditionierung erfüllt die Aufgaben entweder als sekundärgekühlter Wärme tauscher, als Zwischkreis im Wasserbad oder Sprayvariante. Drücke bis 5 bar, Temperaturen über 200 °C und Leistungen über 250 kW wurden bereits realisiert. Applikationen ConsysCool Die Kühlmittelkonditionierung gibt es mittlerweile weltweit in verschiedensten Ausführungen auf ca. 500 Prüfständen. Die Vielfalt dieser Produktfamilie findet sich bei End-of-Line, in der Forschung oder bei hochdynamischen RacingAnforderungen. Applikationen ConsysLube Die Motorenölkonditionie rung findet man nicht nur auf herkömmlichen Motorenprüf ständen. Sie wird, mit einigen Ergänzungen, auch bei Einzy lindermotoren, Trockensumpf schmierungen und Getriebe prüfständen angewendet. / 101 SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT Belastungsmaschinen und Aktuatoren Fahrzeugprüfstände Prüfstandsmechanik und Bedienraum Medienkonditionierung Verbrauchsmesstechnik Einspritzprüfung Verbrennungsmesstechnik Abgasanalyse und Messung Fahrzeugmesstechnik ANSAUGLUFTKONDITIONIERUNG AVL ConsysAir Das AVL Ansaugluftkonditioniersystem „ConsysAir“ ist ein System zur Regelung der wichtigsten Parameter für die Ansaugluft von Verbren nungsmotoren. Temperatur und Feuchte werden in einem engen Toleranzband, unbeeinflusst vom Motorbetrieb, geregelt. Für die Druckregelung im dynamischen Betrieb bietet AVL das patentierte „Dynamik Paket“ mit sehr geringer Verzögerungszeit an (< 3 Sek.). REGELPRINZIP Das Erreichen der gewünschten Luftzustände wird durch Kühlen (Trocknen) und nachfolgendes Heizen bzw. Befeuchten erreicht. Die Einstellung des Luftdruckes erfolgt durch Druckerhöhung mittels Ventilator oder Drosselung durch Regelventile. Ein internes Luft zirkulationssystem garantiert ein gutes Regelverhalten, auch bei niedrigem Luftdurchsatz. ANWENDUNG Das Anwendungsfeld von ConsysAir ist sehr breit. Abgesehen von den fünf verschiedenen Standardgrößen für unterschiedlichste Motoren größen können je nach Konfiguration vielfältige Applikationen erfüllt werden. So wird zunächst zwischen dem THP Stationär (ACS-Mode – gasdichte Verbindung zum Motor) und dem TH Dynamisch (TCS-Mode – offenes Ende zum Motor) unterschieden. SIMULATION TOOLS TESTING TOOLS Klimakammeranwendungen und Höhensimulationen über mehrere 1.000 m Seehöhe erlauben das Simulieren von Extremsituationen am Prüfstand. CUSTOMER SERVICES / 102 VORTEILE AUF EINEN BLICK • Durchführung hochdynamischer Prüfläufe mittels des dynamischen Paketes mit Verzögerungszeiten gegen null • Optimierte Investitionskosten durch Parallelbetrieb von zwei bis drei Prüfständen mit einer ConsysAir • Effizienzsteigerung der Prüfstände durch eine gute Wiederholbarkeit der Messungen/Regelungen • Flexible Verwendung der ConsysAir durch ein kompaktes Design auf Rädern (keine ortsfeste Installation) • Optimierte Inbetriebnahme durch eine bewährte Schnittstelle zu AVL PUMA. Auch Stand-Alone-Betrieb möglich Installationsbeispiel einer AVL ConsysAir mit Luftmassenmessung (AVL FLOWSONIX™) und mit dynamischem Bypass. Kurze Verbindungsleitungen zum Motor verbessern die Performance vom System. Eine Gesamtlänge der Verrohrung von 12 m sollte nicht überschritten werden. KÜHLMITTELKONDITIONIERSYSTEM AVL ConsysCool Das AVL Kühlmittelkonditioniersystem ConsysCool mit kombinierten primären und sekundären Regelkreisen regelt die Kühlwassertempe ratur auf frei wählbare Werte und hält sie in engen Grenzen konstant. Eine integrierte Heizung sorgt für das schnelle Erreichen der Sollwer te. Eine Regelung des Kühlmitteldruckes ist optional möglich. Das AVL ConsysCool besteht aus einem Grundgerät mit einer hochpräzisen Temperaturregelung mit integriertem Regler. Durch zahlreiche Zusatzoptionen kann die Funktionalität dieses Systems deutlich erweitert werden. REGELPRINZIP Der wesentliche Vorteil des ConsysCool sind die drei unabhängigen Temperaturregelkreise, welche je nach Applikation unterschiedlich verwendet werden können. Zusätzlich zur Temperaturregelung er möglicht das ConsysCool die Regelung des Systemdruckes über eine externe Druckluftversorgung und das Regeln des Pumpendruckes, um Vordruck oder Rücklaufdruck zum/vom Prüfling zu simulieren (Radiatorsimulation). ANWENDUNG Aufgrund der vielfältigen Ausführungen der ConsysCool bzw. der möglichen Optionen und Modifikationen ist der Einsatz bei nahezu allen Applikationen auf Motorenprüfständen zur Konditionierung des Kühlmittels einsetzbar. Angefangen von Qualitätsprüfständen (Endof-Line) über Entwicklungsanforderungen bei Komponenten- oder Einzylinderprüfständen bis hin zu hochdynamischen Anwendungen im Rennsportbereich ist der Einsatz des AVL ConsysCool möglich. VORTEILE AUF EINEN BLICK • Ein System für einen breiten Anwendungsbereich • Einfache Integration in das AVL PUMA Automatisierungssystem mit einer bedienungsfreundlichen Benutzeroberfläche • PID-Regler sind im System integriert • Breiter Anwendungsbereich durch die modulare Bauform und Optionen • Die hohe Regelgenauigkeit bietet eine gute Wiederholbarkeit der Testläufe bei stationärem und dynamischem Betrieb • Die Edelstahlausführung sorgt für lange Standzeiten und senkt damit die Betriebskosten • Die kompakte Bauart ermöglicht eine einfache Installation am Prüfstand oder auch im Unterboden Die Hauptkomponenten befinden sich im Unterteil der CC-200/450. Damit ist es möglich, diese Baugruppe vom Oberteil (Elektrikschrank, Ausgleichsbehälter) zu trennen und platzsparend im Zwischen boden zu verstauen. / 103 SIMULATION SOLUTIONS TEST SYSTEM SOLUTIONS TESTING EQUIPMENT Belastungsmaschinen und Aktuatoren Fahrzeugprüfstände Prüfstandsmechanik und Bedienraum Medienkonditionierung Verbrauchsmesstechnik Einspritzprüfung Verbrennungsmesstechnik Abgasanalyse und Messung Fahrzeugmesstechnik ÖLKONDITIONIERUNG AVL ConsysLube Das Ölkonditioniersystem AVL ConsysLube konditioniert die Motoroder Getriebeöltemperatur bzw. den Versorgungsdruck zum Prüfling auf einen vorwählbaren Wert und regelt diesen in einem engen Toleranzband im stationären und dynamischen Betrieb des Prüflings. Der aktuelle Temperaturistwert kann dabei am Geräteaustritt oder – bevorzugt – am Prüfling gemessen werden. Der aktuelle Druckistwert wird am Prüflingseingang gemessen. Alle Komponenten sind in einem kompakten Rahmen mit Rädern und Abdeckungen montiert. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz in verschiedenen Prüfständen. Die bodennahe Anordnung der Komponenten im Gerät sorgt dafür, dass der Ölstand in der Ölwanne immer höher ist als im Konditioniergerät. Dies verhindert einen Ölrücklauf in die Ölwanne. Zum Zweck des Vorwärmens des Öles und besserer Regelgenauig keit bei transientem Betrieb ist eine elektrische Heizung integriert. REGELUNGSPRINZIP Die PID-Regelung erfolgt durch ein externes System (z. B. PUMA OPEN). Die Temperaturregelung erfolgt durch ein Mischventil (Wär metauscher/elektrische Heizung). Der Versorgungsdruck wird durch ein Regelventil im Bypass zwischen Vor- und Rücklauf zum/vom Gerät geregelt. ANWENDUNG SIMULATION TOOLS Die Hauptanwendungen für das ConsysLube sind Motoren bis 400 kW (alternative Lösungen für größere Motoren vorhanden). Mehrere Anschlussarten und Geräteoptionen erlauben unterschiedli che Anwendungen wie Ölwannen-Konditionierung, Öldruckregelung oder Vorwärmung. Auch für Getriebeölkonditionierungen ist das ConsysLube einsetzbar. TESTING TOOLS CUSTOMER SERVICES / 104 VORTEILE AUF EINEN BLICK • Die Edelstahlverrohrung ermöglicht hohe Standzeiten durch Vermeidung von Ablagerungen und Rostbildung. • Hohe Regelgenauigkeit und -dynamik erhöhen die Prüfstandseffizienz. • Schnellere Ansprechzeiten durch eine Primärregelung des Ölkreislaufes. • Das kompakte Design ermöglicht eine prüflingsnahe Installation und verringert damit das externe Ölvolumen. • Flexibel in der Applikation durch Anbindungsmöglichkeit an die Ölwanne oder in den Druckölkreis. LADELUFTKONDITIONIERGERÄT AVL ConsysBoost Das Ladeluftkonditioniergerät AVL ConsysBoost konditioniert die Ladeluft auf Motorenprüfständen in einem sehr engen Toleranzband auf Basis eines vordefinierten Sollwertes hauptsächlich für den stati onären Betrieb, zumindest aber für konstante Sollwerte. Die Ladeluft aus dem Turbolader wird indirekt durch die Kühlwassermenge auf der Sekundärseite des Wärmetauschers geregelt. REGELUNGSPRINZIP Die Ladelufttemperatur wird indirekt über die Kühlwassermenge durch den Wärmetauscher geregelt. Eine Umwälzpumpe sorgt für eine ausreichende Durchströmung des Wärmetauschers auch bei Anwendungen mit geringer Kühl- bzw. Motorleistung. Zudem verbessert diese Pumpe das Regelverhalten durch Rückführung des erwärmten Kühlwassers zum Wärmetauscher-Eintritt. Für die Simulation des Druckabfalls verschiedener Ladeluftkühler ist ein manuell betätigtes Ventil zwischen dem AVL ConsysBoost und dem Ansaugtrakt des Motors eingebaut. ANWENDUNG Das Standardsystem ConsysBoost 1.200 oder 3.000 ist im Grunde für eine stabile Temperaturregelung während eines stationären oder dynamischen Motorbetriebs ausgelegt. Zur Realisierung eines dyna mischen Temperaturprofiles stehen alternative Lösungen in Form von Spray-Varianten zur Verfügung. VORTEILE AUF EINEN BLICK • Das präzise Einhalten der vordefinierten Ladelufttemperatur verbessert signifikant die Reproduzierbarkeit von Messergebnissen bei aufgeladenen Verbrennungsmotoren und erhöht damit die Prüfstandseffizienz • Die Möglichkeit, unterschiedliche Druckverluste für unterschied liche Ladeluftkühler zu simulieren und damit ein großes Band an Prüflingen abzudecken • Kompaktes und mobiles Design für einen flexiblen Einsatz auf Prüfständen • Platzsparende Installation in unmittelbarer Nähe zum Motor durch Trennen des Konditionierteiles vom Wärmetauscher Für ein schnelles Ansprechverhalten und bessere Regelstabilität sollte das AVL ConsysBoost möglichst nahe am Motor platziert werden. Ist dies aus Platzgründen nicht möglich, so kann der Wärmetauscher mit der integrierten Stütze vom restlichen Konditionierteil getrennt und motornah platziert werden. / 105
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