15. Erprobung Flashcards
Erprobung im Entwicklungsprozess
Beschreibe den Entwicklungsprozess: ?? (4)
- Vorentwicklung
- Serienentwicklung:
Vernetzung der Komponenten zu einem Gesamtsystem
—> Nutzung Komponentenprüfstand
—> Nutzung Antriebsprüfstand - Applikationsentwicklung:
Integration aller Funktionen und Absicherung im Fahrzeug
—> Nutzung Prototypen - Erprobung/Abstimmung Ziel-Fahrzeug:
Abstimmung aller Parameter und Eigenschaften
—> Nutzung Zielfahrzeug
SIEHE FOLIE 3
Prüfeinrichtungen: Kosten vs. Nutzen
Neue Prüfeinrichtungen sind i.d.R. Mit sehr hohen ?(1)? verbunden.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist daher ein ?(2)? notwendig.
(1) Investitionen
(2) effizienter Einsatz
FOLIE 4 ansehen!!
Prüfeinrichtungen: Beispiele für Kosten
BMW, 2009:
Windkanal mit Werkstätten und Bürogebäude: 170Mio. €
Audi, 2012:
Motorenprüfzentrum: 100 Mio. €
Porsche, 2014:
Windkanal, Design-Zentrum und Elektronik-Integrations-Zentrum: 150 Mio. €
…
Prüfeinrichtungen: Kosten vs. Nutzen
Welche Ziele werden dabei verfolgt? (4)
Erhöhen der Nutzzeit/Auslastung (Einsatz-Effizienz)
Steigern des Anwendungsspektrums (Fähigkeiten)
Steigern des Entwicklungsäquivalents
(Ergebnis-Effektivität und -Qualität)
Steigern des Methoden-Einsatzes
(Nutzungsgrad)
Siehe Folie 4!
Windkanal-Effizienz-Zentrum (WEZ) von VW
Planungs- und Bauzeit: 5 Jahre
Kosten: 100 Mio. €
Auf dem Rollenprüfstand des Thermofunktionalkanals können Fahrzeuge mit einer Leistung von maximal 1.000 kW / 1.360 PS getestet werden. Einzelne Funktionen, wie zum Beispiel Fahrzeugklimatisierung oder Bremsenkühlung werden hier an die Belastungsgrenze gebracht. Der Wind wird in den beiden Kanälen per Gebläse erzeugt. Im Thermofunktionskanal hat es einen Durchmesser von 4,5 Metern und bringt 2,1 Megawatt. Das entspricht der Leistung von 35.000 Glühlampen mit jeweils 60 Watt. Das Gebläse im Aerodynamik-/ Aeroakustikkanal hat einen Durchmesser von acht Metern und leistet 3,1 Megawatt.
Folie 6
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Prüfstandstechnik für den Fahrzeugantrieb
FOLIE 7 ansehen!!!!!!!
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Prüfstandstechnik für den Fahrzeugantrieb
Nenne 4 Basisprüfstände: ??
Einzylinderprüfstand
Grundmotorenprüfstand
Dynamischer Motorenprüfstand
Abgasrollenprüfstand und Straßenmessung mit PEMS
Prüfstandstechnik für den Fahrzeugantrieb
Nenne 4 Sonderprüfstände: ??
Akustikprüfstand
Kälteprüfstand
Gasmotorenprüfstand
Antriebsstrangprüfstand
Prüfstandstechnik für den Fahrzeugantrieb
Nenne 4 Themenfelder bei denen Prüfstände von Relevanz sind!
Motorprozessentwicklung
neue Aggregate / Systementwicklung
Abstimmung Motor/Getriebe
Motor im Fahrzeug
Motorprüfstand
Die Motoren werden auf eine Stahlpalette montiert. Diese wird auf einem Maschinenbett festgeschraubt. Es wird eine mechanische Verbindung zu einem Elektromotor hergestellt und dann wird der Motor komplett verkabelt mit Sensoren etc.
1) Was muss man dem Motor alles bieten, damit er lauffähig ist im Prüfstand? (4)
2) Was wird benötigt, damit der Motor nicht überhitzt? (4)
1) Kraftstoffversorgung (dabei soll direkt der Massenstrom gemessen werden und eine genaue Temperatur konditioniert werden)
Luftversorgung (ebenfalls Messung, Filterung, Temperaturkonditionierung,…)
Ölversorgung
Stromversorgung
Abgasabfuhr (mit Emissionsmesstechnik)
2)
Kühlwasserzu- und Kühlwasserableitung
externe Pumpe
Wärmetauscher
Regelung/Messung
(Genauer bei Aufbau auf Folie 9)
Aufbau eines Motorprüfstandes
—> Folie 9!!!
!!
Motorprüfstände am Beispiel IAV
—> 48 dynamische Motorprüfstände
—> Folie 10
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Motorprüfstände: Berieb rund um die Uhr
—> sollten ohne Unterbrechung laufen, weil sehr teuer
Folie 11!
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Motorenprüfstände: Motorprüfstand für Nutzfahrzeugmotoren (alles bisschen größer)
—> Folie 12
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Dauerlaufprüfstände
—> soll prüfen, ob der Motor auch seine max. Lebensdauer erreicht
—> Folie 13+14+15
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Komponentenprüfstände
—> kleiner und weniger aufwändig
—> man schaut sich bspw. nur einen Turbolader an
—> erlaubt es wesentlich genauer eine bestimmte Komponente zu prüfen als an einem Motorprüfstand, wo alles miteinander zusammen hängt!!!
Folie 16+17+18+19+20
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Gesamtantriebsstrangprüfstand
—> Folie 22
Anstatt der Räder gibt es zwei große E-Maschinen, welche die Leistung aufnimmt.
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Prüfstände für E-Antriebe
Neue Fahrzeugtechnologien benötigen jeweils auch neue Prüfstände.
So werden für E-Antriebe z.B. Prüfstände für was benötigt? (3)
Prüfstände für:
- Batteriezellen
- Batterien
- E-Maschinen
- Leistungselektronik
Komponentenprüfstand: Shaker-Prüfstand für Li-Ion Batterien
Komponenten werden durchgeschüttelt und man kann einstellen bei welcher Frequenz/Frequenzspektrum Vibrationen angeregt werden sollen.
Es wird dann geprüft wie eine Komponente auf Vibrationen oder Schwingungen bei verschiedenen Amplituden oder Frequenzen reagiert. Meistens bezüglich der Stabilität relevant.
Folie 24
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Komponentenprüfstand: Shaker-Prüfstand für Li-Ion Batterien
Sicherheitskonzepte für Betriebsfestigkeitstests
Folie 25 ansehen!
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Simulation:
Hardware-in-the-Loop (HiL)
Software-in-the-Loop (SiL)
Model-in-the-Loop (MiL)
Simulationsmodelle mit der Erprobung von Hardware/Software
Zum Beispiel werden im Labor realistische Bewegungen, Lasten, klimatische Bedingungen erzeugt, Echtzeiteinblicke sind möglich, …
Folie 26
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Winkanal - Verschiedene Bauarten
Nenne zwei Bauarten!
Eiffel-Bauart
Göttinger Bauart
—> siehe Folie 28!
Windkanäle von Autoherstellern bestehen meist aus einem ?(1)?.
Darin wird die Luft von vorne durch einen ?(2)? und eine ?(3)? auf das Fahrzeug geblasen und an der Rückwand abgeführt.
Das Gebläse kann dabei eine Windgeschwin- digkeit von bis zu ?(4)? Kilometern pro Stunde erzeugen.
(1) rechteckigen Gang
(2) Gleichrichter
(3) Düse
(4) 300
Klassifizierung von Fahrzeugwindkanälen
Nach was können die Fahrzeugwindkanäle klassifiziert werden? (3)
Nach:
- der Art der Messstrecke
- der Luftführung
- physikalischen Messgrößen
Klassifizierung von Fahrzeugwindkanälen
Klassifizierung nach der Art der Messstrecke: ?? (5)
Offene Messstrecke
Geschlossene Messstrecke
feste Wände entsprechend den erwarteten Stromlinien geformt
Geschlitzte Wände
Fallweise anpassbare Wände
Klassifizierung von Fahrzeugwindkanälen
Klassifizierung nach der Luftführung: ?? (2)
Offene Luftführung (Eiffel- oder NPL-Windkanäle)
Geschlossene Luftführung (Windkanal Göttinger Bauart) in horizontaler, vertikaler und verzweigter Ausführung
Klassifizierung von Fahrzeugwindkanälen
Klassifizierung nach physikalischen Messgrößen: ?? (4)
Aerodynamik für Kraftmessungen
Akustik für Windgeräuschmessungen
Thermo- und Klimawindkanäle für thermische Versuche
Windkanäle für Verschmutzungs- und Nässeuntersuchungen
Aeroakustik-Windkanal am Beispiel Daimler
—> Folie 30!!
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Windkanal
—> Klima-Winkanal
—> Aerodynamik-Windkanal
—> Aeroakustik-Windkanal
Folie 31 ansehen
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Windkanal: Klimawindkanal
—> Fahrt mit bis zu 250km/h simulierbar
—> siehe Folie 32+33 für technische Daten!
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Übersicht der Windkanäle in Europa
—> Folie 35+36!
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Rollenprüfstand
Was ist die Hauptaufgabe?
Messung der Fahrzeugemissionen, z.B. NOx, Partikell, CO, CO2
Rollenprüfstand
—> Folie 37!
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Klimarollenprüfstand
Raum ist noch zusätzlich Klimatisiert. Auch Luftfeuchte, Sonneneinstrahlung etc. Kann variiert werden. Bis auf den Wind, das meiste möglich
Folie 38
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Höhenklimarolle: Beispiel IAV in Berlin
—> Folien 39-41
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Höhenklimarolle
Es kann auch noch ?? variiert werden in der Prüfzelle.
der Druck
Neben der Temperatur
Akustikhalle für Geräuschmessung
—> Raum deutlich größer
Warum?
Wegen der Eigenschaften des Luftschalls
Die Raumgröße bestimmt darüber in welchem Frequenzbereich man sinnvoll messen kann.
Bei größeren Räumen können auch die tiefen Frequenzen in großen Wellenlängen sich normal entfalten, sodass sie auch messbar sind.
Prüfung der elektromagnetrischen Verträglichkeit
Bsp. des EMV-Zentrum von BMW
Leistungsdaten, EMV Anforderungen, EMV-Maßnahmen
Folie 45+46
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Teststrecken
- Folie 49+50+51
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Abgasmesstechnik im Rollenprüfstand
3 Möglichkeiten um Emmissionsmassen zu bestimmen: ??
1) Beutel-Messung, verdünntes Abgas
2) kontinuierliche Messung der verdünnten Abgaskonzentration
3) Messung von unverdünntem Abgas (Rohabgas) direkt aus dem Auspuff des Motors
(Genau mit Abbildung Folie 52!!)
Portable emission measurement system (PEMS)
PEMS sind Messsysteme um was zu ermitteln?
Den Schadstoffausstoß von Fahrzeugen während der Fahrt
Weitere Erprobungen:
Wintererprobung
Sommer- und Höhenerprobung
—> gehen nicht mehr so sehr auf den Antriebsstrang zurück
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Simulation in der Fahrzeugentwicklung
Simulation dientg als effektive ?(1) und ?(2)? In der Fahrzeugentwicklung
(1) Zeit-
(2) Kostenersparnis
—> Details auf Folie 59!
Gegen die Ausführung von Experimenten in Systemen spricht: ?? (8)
Gegen die Ausführung von Experimenten in Systemen spricht:
- das System existiert nicht
- die Experimente am System sind zu teuer
- die Systemveränderungen sind zu schnell oder zu langsam (z.B. Motor läuft sehr schnell ab, erfordert besondere Messtechnik; Lebensdauern prüfen bei langsamen Veränderungen)
- durch Experimente entstehen zu große Gefaren
- die Experimente sind aus ethischen oder anderen Gründen nicht möglich
- das System ist zu klein oder zu groß
- die Experimente verändern das System zu stark
- Voraussagen sind erwünscht
Beispiele für 3D Simulationen in der Motorentechnik
Folie 61!
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Crash Simulationen erreichen heutzutage sehr gut Vorhersagefähigkeiten
Wahr/Falsch?
Wahr
Folie 62
0/1D-Motorprozesssimulation
—> Folie 64
Thermodynamische Simulation. Modelle sind teilweise echtzeitfähig. Man kann also ganze Zyklen durchrechnen und Vorhersagen über Kraftstoffverbrauch, Emissionsmenge, Dynamik,… treffen.
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