VTM-System Messen der Ventilbewegung in Echtzeit

Der Ventiltrieb rückt immer stärker in den Fokus der Kfz- Entwicklungsingenieure. Gerade im Hinblick auf komplexer werdende Ventiltriebe ist Messtechnik in realer Umgebung notwendig.

Das Ventiltrieb-Messsystem bietet den Fahrzeugentwicklern neue Möglichkeiten - Messen im befeuerten Motor. 

Moderne GMR Sensorik in Kombination mit einer leistungsfähigen Auswerteelektronik lösen hier auf erstaunlich einfache und effektive Weise eine hochkomplexe Messaufgabe.

Das VTM-System besteht aus folgenden Komponenten:

  • Sensor mit Kabellänge 1 m oder 1,5 m
  • Verstärkereinheit
  • Auswerteeinheit mit Bediensoftware

Der Support und Service von Sensitec betreut Sie über den gesamten Lebenszyklus Ihres VTM-Systems hinweg.

Mit unserem Team von Spezialisten stehen wir Ihnen kompetent zur Seite: Von der Planung und Entwicklung über die Inbetriebnahme bis hin zur Instandhaltung – wir setzen auf individuellen Service in allen Belangen.

Allgemeine Informationen

Die Automobilindustrie will Motoren mit weniger Emissionen, geringerem Verbrauch und mehr Leistung. Was sich zunächst als die Quadratur des Kreises anhört kann erreicht werden, wenn den Motorenentwicklern das Verhalten des Motors in jedem Lastfall bekannt ist. Ganz oben auf der Wunschliste steht bei den Ingenieuren die Messung am Ventiltrieb, da dort sehr wirksame Optimierungen möglich sind.

Das VTM-System (Ventiltrieb-Messsystem) ist dafür das perfekte Messmittel.

Eigenschaften:

  • Messsystem für den Ventilhub oder die Ventilrotation in Echtzeit
  • Keine Rückwirkungen des Messmittels auf den Betrieb
  • Hohe Genauigkeit und Robustheit

Wir bieten Ihnen Unterstützung und Know-how bei der Integration des Sensors in den Motor.

Auswahlkriterien

Das VTM-System wurde initial für die Messung direkt am Ventilschaft entwickelt. Das Messprinzip kann allerdings auch für andere Anwendungen genutzt werden, besonders wenn es darum geht Bewegung bei beengten Platzverhältnissen in rauer Umgebung sehr präzise zu messen.

Die Entscheidungskriterien für andere Anwendungen können sehr gut anhand der Ventiltriebmessung abgeleitet werden:

Kriterien für die AuswahlMessung am Ventil

Präzise Maßverkörperung

  • ferromagnetisch
  • nichtmagnetisch
Der Ventilschaft ist sehr präzise gearbeitet und eignet sich ideal als Maßverkörperung. Die nachträglich aufgebrachte mechanische Struktur verursacht keine Einschränkungen für den Betrieb. Ventile werden im Wesentlichen aus ferromagnetischem Material hergestellt. Nichtmagnetische Varianten (z. B. Titan) lassen sich nach einem etwas aufwendigeren Verfahren ebenfalls als Maßverkörperung verwenden.
Präzise FührungDer Abstand zwischen Maßverkörperung (mechanischer Struktur) und Sensor beträgt nur wenige 100 µm. Die Abstandsschwankung muss eng toleriert sein. Die Ventilführung bietet hierfür eine optimale Voraussetzung.

Messprinzip

Die Messung basiert auf einem magnetisch vorgespannten GMR-Sensor, der eine ferromagnetische Maßstruktur am Ventil abtastet. Diese Abtastung funktioniert in abgewandelter Anordnung ebenfalls für nichtmagnetische Materialien. Der Sensor arbeitet sehr präzise, hat keine Hysterese und erlaubt Messgenauigkeiten im Bereich  von < 10 µm.

Für die Messdatenerfassung wird der Sensor direkt in die Ventilführung integriert. Das Ventil selbst wird mit einer präzisen mechanischen Struktur versehen ohne die Stabilität zu beeinträchtigen. Der Sensor liefert vom Stillstand bis in die höchsten Drehzahlen eine Weginformation. Das Messsignal wird verstärkt,  von der Auswerteeinheit digitalisiert und hochauflösend als wegproportionale Spannung 0-10 V ausgegeben. Mit dieser analogen Ausgabeschnittstelle kann das VTM-System sehr einfach in eine vorhandene Testumgebung eingebunden werden.

Eigenschaften

  • Messung von Ventilhub oder Ventilrotation in Echtzeit
  • Robuste Sensor Technologie
  • Keine Einschränkung für den Betrieb des Motors durch die Sensoren
  • Messauflösung < 10 µm
  • Hohe Messdatenqualität vom Stillstand bis in die höchste Drehzahl
  • Weg- bzw. Winkel proportionaler Spannungsausgang 0-10 V
  • USB-Schnittstelle
  • Schnelle Integration in schon bestehende Testumgebungen
  • Windows Bedienoberfläche für einfache Konfiguration und Abgleich

Komponenten

Das VTM-System besteht aus folgenden Komponenten:

  • Sensor mit Kabellänge 1 m oder 1,5 m
  • Verstärkereinheit
  • Auswerteeinheit mit Bediensoftware

Bezeichnung der Komponenten

SensorVerstärkerAuswerteeinheit
GLM711 AVA-UA / GLM711 AVB-UAEPV7702AAA-IAEPP7703AAA-UA

Sensor

Neueste GMR Sensortechnologie mit integriertem Magneten, optimiert für den Einsatz bei hohen Temperaturen. Das Kabel ist anschlussfertig konfektioniert.

SensortypGehäuseAusgangssignalSteckverbindungKabeltyp
GMR

HxBxT:
3.6 x 7.0 x 3.2 mm
komplett vergossen

Sinus / Cosinus differentiellLemo 6 pol.
(Schirm am Gehäuse aufgelegt)

PFA (Teflon®), geschirmt
Kabeldurchmesser: 1.4 mm
Temperaturbereich: -200°C bis 196°C

Verstärker

Rauscharmer Verstärker, komplett vergossen.
Die Standardkabellänge 1,0 m bzw. 1,5 m  kann damit um 2 m verlängert werden. Das Kabel ist im Lieferumfang des Verstärkers enthalten. Der Verstärker ist zusätzlich mit einer Betriebsspannungsanzeige ausgestattet.

GehäuseVerstärkungEingangssignalAusgangssignalSteckverbindung
Aluminium
HxBxT:
30 x 35 x 115 mm
vergossen
5.5Sinus / Cosinus differentiellSinus / Cosinus differentiell, verstärktLemo 6 pol.
(Schirm am Gehäuse aufgelegt)

Auswerteeinheit und Software

Die Auswerteeinheit übernimmt die komplette Signalaufbereitung des Sensorsignals und Kalkulation der Messstrecke. Die errechnete Strecken- oder Winkelinformation wird als analoge Ausgangsspannung auf 0-10 V normiert und am BNC Ausgang ausgegeben.
Vor Beginn der Messung wird das System mit wenigen Schritten konfiguriert und abgeglichen. Hierfür steht eine grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung. Die Auswerteinheit kommuniziert während der Setup Phase via USB mit einem Windows PC. Nach Umschaltung in den „Measure“ Mode arbeitet die Auswertung autark, eine Verbindung zum PC ist dann nicht nötig. Die Modi „Setup“ und „Measure“ werden an der Auswerteeinheit mit je einer LED angezeigt.

Die Software bietet folgende Einstellmöglichkeiten:

  • Automatische und manuelle Anpassung an Sensor Offset und Sensor Amplitude
  • Verstärkungseinstellung
  • Anpassung an die Zahnteilung der Messstrecke
  • Echtzeit Signalmonitor während der Setup Phase
  • DAC Test
  • Auswahl der Kommunikationsschnittstelle (virtual COM-Ports)

 Weitere Informationen

Service

Wir unterstützen Sie bei der Integration der Sensoren in Ihren Motor.
Hierfür bieten wir individuelle Arbeitspakete an deren Umfang Sie selbst festlegen können. Nachdem Sie das VTM-System mehrfach angewandt haben steigt auch Ihr Know-how, so dass Sie diese Aufgaben auch selbst durchführen können.

Beispiel eines typischen Ablaufplans für die Integration der VTM-Sensoren in den Motor:

Datenblätter

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