IN ECHTZEIT BERÜHRUNGSLOSES MESSEN SORGT FÜR GELD– UND ZEITERSPARNIS

Als Dr. Ernst Manner im Jahre 1991 mit seinem Ingenieurbüro als „One-Man-Show“ startete, konnte er den Erfolg für sein Konzept der berührungslosen Sensorsignaldatenübertragung nicht vorhersehen. Innerhalb von knapp 25 Jahren schaffte er es, ein mittelständisches Unternehmen mit ca. 100 Mitarbeitern, dessen Produkte weltweit eingesetzt werden, zu gründen. Verwunderlich ist dies nicht, im Gespräch mit der POWERWORLD Redaktion nennt Dr. Manner, Geschäftsführer der heutigen Manner Sensortelemetrie GmbH, seine Maxime:

 

„Wo andere Herausforderungen ablehnen, nehmen wir sie an. Lösungen für scheinbar unlösbare Problem finden - das ist das Markenzeichen des Unternehmens!“

 

Seiner Maxime gemäß macht Geschäftsführer Manner im Interview deutlich, dass neben hohem Engagement ebenso Technik auf dem neuesten Stand, gepaart mit dem entsprechenden Know-how bei stetig wachsender Erfahrung wichtige Aspekte für den Erfolg sind. Hinzu kommen hohe Qualitätsansprüche an Entwicklung, Qualitätssicherung und Fertigung sowie gut ausgebildetes Personal und enger Kontakt zum Kunden. Dr. Manner: „Kundenspezifisch passende und ausgereifte Technik ist entscheidend.“


Berührungslose Sensorsignaldatenübertragung für industrielle Anwendungen ist Ihr Geschäftsfeld.

 

Dr.E.M.: Richtig. Manner ist auf die anspruchsvolle Problematik der bidirektionalen Sensordatenübertragung drehender oder bewegter Teile spezialisiert. Aktuell ist die thermische Belastungsanalyse am befeuerten Motorkolben ein Kernthema unserer Arbeit.

 

Die Abtastung erfolgt mehrkanalig online, so dass man ein dynamisches Temperaturprofil abhängig von der Belastung in Echtzeit darstellen kann. Mehrheitlich finden die Messungen am Prüfstand statt. Es gibt aber auch Untersuchungen an Applikationsprototypen im Testfahrzeug.


Kolben mit Sensortelemetrie zur Temperaturerfassung

Welche Erkenntnisse bzw. Vorteile werden mittels des Messsystems erlangt?

 

Dr.E.M.: Der Kolbenhersteller unterliegt den Spezifikationsanforderungen der Motorenhersteller. Diese wiederum müssen den Spezifikationen des Lastprofils der jeweiligen Anwendung entsprechen. Hier muss Sicherheit über die Einhaltung herrschen.

 

Durch berührungslose Erfassung der tatsächlichen Beanspruchung mit Manner Messtechnik bei unterschiedlichen Lastszenarien können exakte Daten bezüglich der Temperaturverteilungen gewonnen werden. Daraus können Experten Schlussfolgerungen zur optimalen Gestaltung von Kolben oder über deren Betriebsfestigkeiten ableiten. Die Messdaten werden in digitaler Form über ein Datenerfassungssystem weitergeleitet. Die Analyse der einzelnen Belastungspunkte am Kolben wird in Echtzeit aufgezeichnet. Echtzeit bedeutet eine klare Zeitersparnis gegenüber einer andersartigen Datenerfassung. Vorteil einer Echtzeitdatenerfassung: Sämtliche kritischen Betriebspunkte werden erfasst.

 

Im Gegensatz dazu erfassen andere auf dem Markt befindlichen Messsysteme lediglich die Maximallasten in „Echtzeit“ auf, zur Auswertung des gesamten gemessenen Lastspektrums müssen die Rohdaten in einem Speziallabor ausgewertet werden.


Unterstützen Sie Kunden bei der Auswertung der Daten?

 

Dr.E.M.: Manner liefert kunden- und anwendungspezifische Messtechnik und ermöglicht die digitale Darstellung.

 

Die Interpretation der Daten ist Sache des Kunden.

 

Wir unterstützen unsere Kunden bei der Bestimmung der einzelnen Messpunkte, transferieren unser Know-how zur Anbringung des Systems im Motor, so dass diese Aufgabe sowie die Messungen eigenständig vom Kunden durchgeführt werden können.


Können Messungen parallel vorgenommen werden?

 

Dr.E.M.: Die Anzahl der Messpunkte ist konfigurierbar,nebenso Gehäuseformen, die entsprechende Ausgabeschnittstelle über Netzwerke oder analog sowie die Konfiguration der Visualisierungssoftware.

Es besteht die Möglichkeit, dass an mehreren Kolben gleichzeitig gemessen wird. So kann der kritischste Kolben erkannt und echte Aussagen zur Lebensdauer getroffen werden. Es besteht keine physikalische Grenze, wie viele Kolben parallel gemessen werden. Die Messgenauigkeit des Systems liegt bei +/- 1°C Auch die Zahl der Messstellen ist frei konfigurierbar.

 

Im PKW-Bereich sind zwischen 6 und 8 Messkanäle üblich, bei LKW-Motoren bis zu 16.

 

Bei noch leistungsfähigeren Motoren wie z.B. im Berg- und Tagebau sind es ca. 24.

 

Das größte Projekt, das wir bisher realisiert haben, war ein 2-Takt-Motor mit 72 Messkanälen.

 

Der Applikations- und Zeitaufwand gegenüber anderen Verfahren ist extrem niedrig. Das Verfahren aus unserem Hause ist bei allen namhaften Kolbenherstellern und auch bei den wichtigen Automobil- und Lastkraftwagenhersteller validiert. So etwas spricht für sich.


Ist mittels berührungsloser Signalübertragung eine Schadensanalyse am Kolben möglich?

 

Dr.E.M.: Mittels berührungsloser Sensorsignalübertragung kann ein dynamisch transientes Temperaturprofil zum Verhalten des Kolbens über den kompletten Lastzyklus hinweg erzeugt werden.

 

Diese Art der Temperaturmessung gibt auch das Verhalten des Kolbens je nach Lastzyklus wider. Bei Kenntnis der Verteilung von Temperaturspitzen über das maximale Lastprofil kann eine Vorhersage zur Lebensdauer des Kolbens
getroffen werden.

 

Beim Defekt eines Kolbens besteht die Möglichkeit, einen Vergleich zwischen den ursprünglichen Messwerten und den aktuellen Daten zu erstellen. Dadurch kann eine eindeutige Schadensanalyse durchgeführtwerden.


Wird alles im eigenen Hause entwickelt?

 

Dr.E.M.: Manner hat eine eigene Engineering- Abteilung, die die Kundenbedürfnisse ermittelt und entsprechende Lösungen zur Verfügung stellt. Dabei spielen das Knowhow und die Erfahrung aus fast 25 Jahren natürlich eine große Rolle. Die Lösungen werden entsprechend des aktuellen Stands der Technik immer weiterentwickelt. Das System muss zum Kunden und seinen Anforderungen passen.

 


Manner ist sehr stark im Bereich der dynamischen Drehmomenterfassung, insbesondere am Fahrzeug, also im mobilen Betrieb. Wir ermöglichen die dynamische Energieflussanalyse im Fahrzeug – also das gläserne Fahrzeug.

 

So können unsere Kunden mittels berührungsloser Messsensorik erkennen, wie sie Ihre CO2-Werte im System Fahrzeug optimieren können.


Folgende Kernfragen werden beantwortet:

 

  • Berührungslose Sensorsignaldatenübertragung für industrielle Anwendungen ist Ihr Geschäftsfeld.
  • Welche Erkenntnisse bzw. Vorteile werden mittels des Messsystems erlangt?
  • Unterstützen Sie Kunden bei der Auswertung der Daten?
  • Welche Besonderheiten zeichnen das Messsystem aus?
  • Können Messungen parallel vorgenommen werden?
  • Ist mittels berührungsloser Signalübertragung eine Schadensanalyse am Kolben möglich?
  • Wie sichern Sie die Standfestigkeit Ihres Systems ab?
  • Neben berührungsloser Sensormessung am Kolben gibt es weitere Produkte für Motoren…
  • Wird alles im eigenen Hause entwickelt?


Welche Besonderheiten zeichnen das Messsystem aus?

 

Dr.E.M.: Entscheidend ist, dass das Temperaturmesssystem extrem robust ist, maximalen Beschleunigungen von 25.000g standhält, bei Umgebungstemperaturen zwischen – 40°C und +180°C bei öligen Umgebungsbedingungen Ölumgebung präzise arbeitet und eine statische Kalibrierung zuläßt.

 

Thermoelemente vom Typ NiCr.-Ni haben sich als Aufnehmer bewährt. Sie ermöglichen die Erfassung eines Temperaturprofils am befeuerten Kolben von – 40°C bis + 550 °C mit einer Messgenauigkeit von +/- 1 Grad. Kernstück ist der im Kolben montierte 8 kanalige Messverstärker. Dieser ist sehr leicht (3 g) und mit 21 x 10 x 5,5 mm extrem klein, einfach zu montieren, setzen keine hohen technischen Anforderungen voraus und verfügt über unbegrenzte Messzeit, da aufgrund der integrierten Energieversorgung keine Batterien erforderlich sind.

 

Klassisch werden die Messungen mittels NTC und Tauchspule durchgeführt. Leider verfügen diese Komponenten nicht über die notwendige Standfestigkeit. Während eines Messdurchgangs fallen üblicherweise ca. 50 % der Sensoren aus. Das verursacht Kosten, Zeitverzögerungen und Ungenauigkeiten.

 

Manner liefert aber auch eine Alternative für hochfrequente Messungen am Kolben (Brennraum) (Signalfrequenzbereich zwischen 0 bis 10 kHz) mit extrem robuster Elektronik und entsprechend robusten Übertragungsverfahren. Die dynamische Messsignale werden kontaktlos übertragen. Das bedeutet für unsere Kunden: kein Verschleiß, keine Wartung.


Wie sichern Sie die Standfestigkeit Ihres Systems ab?

 

Dr.E.M.: Wir legen sehr viel Wert auf hohe Qualität unserer Produkte. Aufgrund der erheblichen Kosten eines Testlaufs beim Kunden ist die produzierte Qualität der Elektronikteile von außerordentlicher Bedeutung.

 

Diese Qualität wird vor Auslieferung zusätzlich durch entsprechende Prüfläufe für die Extrembetriebspunkte abgesichert und protokolliert. Nur ausgewählte, entsprechend im Haus weiterqualifizierte Mitarbeiter, dürfen diese Prüfdurchgänge vornehmen, so dass die gleichbleibend hohe Qualität der Produkte sowie der Messergebnisse stets gewährleistet ist.


Neben berührungsloser Sensormessung am Kolben gibt es weitere Produkte für Motoren…

 

Dr.E.M.: Für andere Motorbauteile halten wir ebenfalls entsprechende Messsensorik bereit. Dazu gehören die Überprüfung von Pleuellagertemperaturen, Pleuelaufstandskräften, Kurbelwellenbelastungen, das Öldruckmonitoring, die Erfassung des Motordrehmoments in Echtzeit…


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