Banc de proves de motors amb la sèrie M5 de Keller

L'empresa FPT Motorenforschung AG, amb seu a la ciutat suïssa de Arbon, desenvolupa motors per a vehicles i maquinària de l'segment industrial, amb el sistema de propulsió CNH.

Al voltant d'uns 220 empleats treballen sobre el terreny per crear els nous productes FPT per a vehicles utilitaris, maquinària de construcció i agrícola, per al seu ús en aplicacions industrials i marines. Els motors s'examinen minuciosament en un total de 30 bancs de proves. Per tal de mesurar la seva eficiència, FPT Motorenforschung confia, entre altres coses, en els transmissors de pressió de la sèrie M5 de KELLER AG, l'especialista suís en sensors de pressió.

"Els motors que desenvolupem i vam provar a la nostra fàbrica compleixen amb els requisits de qualitat més estrictes en termes de materials, emissions i eficiència. Per complir amb aquests requisits, quan analitzem els motors en els nostres bancs de prova, hem de considerar totes les variables que influeixen en el seu bon funcionament. Per això, necessitem instruments de mesura precisos que proporcionin resultats exactes i fiables fins i tot en les condicions particulars, de vegades molt variables i difícils, de l'interior de l'motor ". Rainer Linsenmeyer, director de TestEngineering / Electronic Measurement en FPT Motorenforschung AG.

El M5 - un disseny que incorpora requisits d'investigació tècnica

El treball de desenvolupament de FPT Motorenforschung se centra principalment en la reducció de les emissions de gasos d'escapament i en aconseguir una alta densitat de potència, un baix consum de combustible, una llarga vida útil i la màxima fiabilitat. L'eficiència d'un motor depèn en gran mesura de l'grau en què el flux d'aire va cap a la cambra de combustió i en què el retorn dels gasos d'escapament a la sortida, no tinguin obstacles. El rang de pressió utilitzat és menor de 10bar. La prioritat principal és obtenir mesuraments altament precises i dinàmiques usant sensors absoluts. Per complir amb aquests requisits específics en els motors de prova KELLER AG ha desenvolupat la sèrie M5. Per una bona anàlisi fiable de les condicions i pèrdues de pressió, és important realitzar els mesuraments el més a prop possible dels cilindres individuals situats a l'entrada. La geometria variable d'el col·lector d'admissió suposa un repte addicional, ja que cada cilindre rep una quantitat d'aire diferent, una cosa que s'ha d'evitar en la mesura de la possible. També a la sortida, els gasos de combustió en els cilindres individuals poden causar interaccions no desitjades entre els pics de pressió o els polsos. Els sensors de pressió mesuren aquests processos en l'entrada i sortida de forma local amb un alt nivell de fidelitat de fase.

Quan es proven els motors, és important que els sensors no siguin sensibles a el soroll estructural, ja que no es pot permetre que els sorolls i les vibracions de l'motor interfereixin amb els mesuraments. Després del mesurament, els punts de mesurament han de tancar-se amb un tap per tenir les menor influència dels fluxos d'aire. A més, en les dues aplicacions es poden aconseguir corrents de compensació de fins a 40 A amb la bateria de l'motor, que no han d'afectar el sensor. Aquests requisits es van complir de forma conseqüent en el desenvolupament de l'sensor M5. Així mateix, el transmissor de pressió té altres característiques que són avantatjoses en aquest camp especial d'aplicació: no es necessiten cables de connexió en l'àrea dels mitjans, i tampoc hi ha connectors entre el sensor i l'electrònica. Això elimina les resistències de contacte, i fonts d'error. El ràcord cargolat per a cables està segellat hermèticament (IP67) per minimitzar les influències externes sobre el cable. La major part de el sistema electrònic està instal·lat externament, el que permet el seu posicionament en una zona lliure de sorolls.

La sèrie M5: transductors de pressió en miniatura ultraràpids

Els sensors de pressió de la sèrie M5 HB proporcionen mesuraments extremadament ràpides i precises amb una precisió de l'0,1% FE fins a 180 ° C. La connexió de pressió a la rosca fina M5 està dissenyada per a mesuraments estàtiques i dinàmiques, com ara impulsos de pressió. A causa del seu disseny en miniatura, aquests sensors són ideals per a mesuraments locals. La seva grandària miniatura fa que aquests sensors siguin ideals per a mesuraments locals. Els principals atributs de l'sensor són un volum mort molt petit i un bon comportament de ventilació. La tecnologia darrere aplicada sense mitjà de transmissió també s'utilitza per minimitzar l'atenuació del senyal de mesura. Es va prescindir completament dels segelladors i adhesius, així com dels capil·lars. Per assegurar que les condicions de flux no siguin influenciades innecessàriament, la connexió de l'procés ha de ser el més curta possible i, en termes de maneig, ha de poder instal·lar-se fàcilment fins i tot en tubs estrets. Per tant, el sensor és també molt lleuger i capaç de suportar una acceleración ràpida.

La sèrie M5 està disponible amb o sense electrònica. En el desenvolupament de l'electrònica, l'equip de KELLER AG va donar gran importància a la fidelitat del senyal fins a la freqüència de tall de 50 kHz. Els transmissors de pressió M5 HB (és a dir, amb electrònica) van ser optimitzats segons les especificacions tècniques de FPT Motorenforschung AG i ja porten en ús més de dos anys.

Una àmplia gamma d'aplicacions en la investigació de motors

FPT Motorenforschung utilitza sensors M5 amb electrònica en tots els seus bancs de prova de motors. L'empresa realitza mesuraments en les bombes d'oli, combustible i aigua, les línies d'injectors, els intercoolers, els intercanviadors de calor i els conductes d'admissió i escapament. El registre de les condicions de pressió permet detectar fluctuacions de pressió, pics o altres fenòmens de pressió generalment inusuals. Els enginyers poden llavors utilitzar aquests valors com a base per revisar el disseny, optimitzant encara més els components i paràmetres de l'ECU (la unitat de control).

Les dades obtingudes simplifiquen l'extrapolació de les condicions dinàmiques dins el motor. Per exemple, una pèrdua de pressió d'1 Pa amb un cabal de 1 m3 / s -valors típics per als volums d'aire d'admissió dels grans motors de vehicles pesats- es tradueix en 1 W de rendiment perdut. A la pràctica, això significa que una caiguda de 50mbar en la pressió resulta en una pèrdua de flux de fins a 5kW. Per tant, aquest valor ha de mantenir-se el més baix possible perquè el motor sigui més eficient.

Els sensors M5 també es poden utilitzar en els tubs de retorn dels injectors. A causa del seu disseny, els injectors generen un flux de retorn a través de les fuites i el refredament. També es mesuren i optimitzen les condicions de pressió en aquestes tubs, sent el rang de pressió d'1 a 5 bar. La pressió de l'oli és decisiva per a l'eficiència de l'motor. Sol ser massa baix en motors que funcionen a baixes velocitats i tendeix a ser massa alt a altes velocitats.

"Pel que fa al mesurament de la pressió de l'oli, era especialment important trobar un sensor que fos prou petit. Això es deu al fet que els sensors més petits tenen menys impacte en les condicions de flux reals. A més, hi ha molt poc espai per a instal·lar-los amb aquest tipus d'aplicació, el que significa que un sensor estàndard mai anava a ser una opció. El sensor M5 complia amb tots els requeriments, amb l'avantatge que les obertures dels sensors poden tancar-se de nou molt a prop de l'estat original després de la prova mitjançant un simple connector M5. Això vol dir que qualsevol modificació a el sistema no distorsionarà els resultats d'altres proves. Ens complau haver trobat, al sensor M5, un instrument de mesura fiable que es pot utilitzar per a una àmplia gamma d'usos en els nostres bancs de proves. Des de fa anys mantenim una estreta col·laboració amb l'empresa KELLER AG. A més de la bona relació qualitat-preu, podem confiar en tenir una persona de contacte competent per als problemes tècnics. A causa de que KELLER realitza la seva fabricació a Suïssa, la qualitat és tan alta com s'espera i comptem amb bons terminis de lliurament. " Rainer Linsenmeyer, Cap d'Enginyeria de Proves / Mesures Electròniques en FPT Motorenforschung AG.

FPT Motorenforschung AG és un dels set centres de recerca i desenvolupament de FPT Industrial, una filial de el grup industrial CNH, que es dedica a el disseny, producció i la venda de sistemes de propulsió per a vehicles industrials. FPT Motorenforschung AG està involucrada en els projectes més importants i pioners i pioners de l'segment de tren de potència de CNH Industrial, centrats en millorar les tecnologies ja existents i desenvolupar fonamentalment noves tecnologies. FPT Motorenforschung dissenya i fabrica en Arbon motors amb els més alts estàndards de qualitat des de 1982. A més dels motors, l'empresa també desenvolupa la seva pròpia tecnologia de proves. A l'hora de seleccionar una solució per als seus mesuraments de pressió, FPT va tenir en compte les especificacions tècniques, l'alta qualitat del producte, els curts terminis de lliurament i el bon servei. L'empresa ja havia gaudit de molts anys d'experiències positives amb KELLER AG i havia trobat un soci els productes, a l'igual que els de FPT, també són fabricats a Suïssa: "Des de fa alguns anys utilitzem la sèrie X de KELLER per a les nostres mesures estàtiques i dinàmiques. l'exitosa cooperació mostra els avantatges de la proximitat física entre l'usuari i el desenvolupador i l'alt grau de fiabilitat amb la qual treballen tant els experts com els productes de KELLER ", comenta Linsenmeyer.

KELLER AG compta amb més de 40 anys d'experiència en la fabricació de tecnologia de mesurament piezorresistiva i, des de la seva fundació, ha desenvolupat sensors de pressió dissenyats a mida de client per a tot tipus d'aplicacions diferents. Un altre avantatge important és la gran flexibilitat de l'empresa, que li permet implementar els requisits de client de forma adequada. "Tenir una estreta relació de treball amb els nostres clients és molt important per a nosaltres. Ens proporcionen alguns suggeriments productives de millores i una valuosa experiència a l'veure les aplicacions en ús. Per descomptat, és particularment agradable si tenen una base propera com FPT Motorenforschung. Això significa que els nostres experts poden veure la situació de prop i participar ells mateixos si hi ha algun problema tècnic ", explica Bernhard Vetterli, Director de Desenvolupament en KELLER AG für Druckmesstechnik.

Catsensors és representant oficial de Keller AG per a Espanya.