Aus der Praxis
für die Praxis

Wegmessung am Kfz-Motor

In der Weg- und Winkelmesstechnik werden seit vielen Jahren induktive Weg- und Winkelaufnehmer eingesetzt.

Die Technik dieser Sensoren basiert auf dem Prinzip der Differentialdrossel. Innerhalb eines Spulenkörpers wird ein NiFe-Kern axial bewegt. Die jeweilige Position des Kerns bewirkt eine entsprechende Induktivitätsverteilung in den beiden Spulenhälften, die durch eine externe oder integrierte Elektronik in ein wegproportionales, analoges Signal umgewandelt wird.

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Diese einfache Art der absoluten Wegerfassung ermöglicht einen robusten, zuverlässigen Aufbau des Sensorelementes. Der Einbau in ein Edelstahl- oder NiFe-Gehäuse mit anschließendem Komplettverguss ergibt einen analogen Sensor der im Temperaturbereich zwischen – 40°C und + 125°C eingesetzt werden kann, der problemlos die Schutzart IP68 (untertauchen bis zu 50 m) erreicht und bis 250 g schock- und vibrationsfest ist.

Diese verschleißfrei arbeitende Messmethode ist für Wege bis 360 mm einsetzbar.

Die Auswerteelektronik versorgt die Sensoren mit einer hochkonstanten Wechselspannung. Das Messsignal wird phasenrichtig demoduliert, verstärkt und als normiertes Ausgangssignal 0(4) – 20 mA, 0 – 10 VDC oder ± 10 VDC zur Weiterverarbeitung ausgegeben. Die Elektronik kann je nach Anwendungsfall als 1- oder 2-kanalige Version in verschiedenen Gehäusen oder im Sensor integriert, ausgeführt werden. Die verwendete Wechselspannung zur Versorgung der induktiven Sensoren mit einer Frequenz von 10 kHz ermöglicht die Erfassung hoch dynamischer Messvorgänge. Die standardmäßig eingestellte Grenzfrequenz beträgt 800 Hz und kann auf Kundenwunsch auf 4 kHz erhöht werden. Die verschleißarme und wartungsfreie Ausführung der Sensoren bedeutet eine zuverlässige Funktion mit langer Lebensdauer. Die erforderlichen Betriebsspannungen sind variabel und können den Anwendungen angepasst werden, z. B. 11 – 17 VDC bei Einsatz in Kraftfahrzeugen.

Der streng symmetrische Aufbau der Spulenhälften sorgt für eine sehr gute Linearität, hohe Reproduzierbarkeit, Hysteresefreiheit und Temperaturstabilität. Elektronische Temperatur-kompensation und Linearisierung sind bei diesen Systemen nicht erforderlich.

Dem Anwender stehen mit diesen Sensoren sehr robuste, einfach zu handhabende, absolut messende Systeme zur Verfügung. Auch die vom Anwender durchzuführende Verdrahtung der Sensoren in der bewährten 2- oder 3-Leitertechnik ist einfach und zuverlässig. Jeder Sensor wird mit einer 2- oder 3-adrigen, abgeschirmten Leitung verbunden. Der niederohmige Abschlusswiderstand in der Empfangselektronik (SPS, IPC oder Anzeigegerät) gewährleistet die sehr störsichere Übertragung der analogen Signale. Typische Einsatzgebiete dieser Sensoren sind u. a. die Istwerterfassungen in geschlossen Regelkreisen. Mit dem verschleißfreien Messverfahren sind Regelungen hoch dynamischer Vorgänge problemlos möglich.

Messung der Steuerkettenbewegung im Verbrennungsmotor

Der Kettentrieb von Verbrennungsmotoren hat die Aufgabe, die Drehbewegung der Kurbelwelle auf die Nockenwellen zu übertragen. Damit wird sichergestellt, dass die Ventile zuverlässig und exakt zum richtigen Zeitpunkt öffnen und schließen. Als Übertragungsmedium wird eine Kette verwendet, die sogenannte „Steuerkette“.

Steuerketten werden schon seit gut 100 Jahren im Motorenbau eingesetzt. Sie können hohe Kräfte übertragen und sind deshalb besonders bei starken Motoren beliebt. Zudem lassen sich mit ihnen verhältnismäßig große Distanzen überbrücken. Arbeiten alle beteiligten Bauteile fehlerfrei, halten Steuerketten viele 100.000 Kilometer lang.

Die Steuerkette stimmt alle Abläufe aufeinander ab. Sie verbindet die Kurbelwelle, die den Kolbenhub steuert, mit den Nockenwellen, die fürs Öffnen und Schließen der Ventile zuständig sind. So sorgt sie dafür, dass sie sich im richtigen Verhältnis zueinander drehen, und stellt sicher, dass sie sich bei ihrer Arbeit nicht in die Quere kommen. Geht dabei etwas schief, kann ein kapitaler und teurer Motorschaden die Folge sein.

Weil ein Verbrennungsmotor mit hohen Drehzahlen arbeitet, muss die Kette geführt und gespannt werden. Sogenannte Gleitschienen halten die Kette in der Bahn. Spannschienen üben Druck auf die Kette aus und sorgen dafür, dass sie straff auf den Zahnrädern sitzt. Die Kontaktpunkte werden über das Motoröl geschmiert. Das Paket aus Führungselementen sorgt dafür, dass sich die Steuerkette in den vorgesehenen Bereichen bewegt und nicht anfängt zu flattern.

Die Bewegung der Steuerkette eines Verbrennungsmotors soll während des laufenden Betriebes erfasst werden.

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Für diesen Einsatz sind die induktiven Wegaufnehmer der Serien SM200, 210 bestens vorbereitet.

In der vorherrschenden Atmosphäre müssen die Sensoren gegen Pansch- und Spritzöl, unterschiedlichen Kurbelgehäusedrücken und Temperaturen zwischen + 20° C und + 135°C funktionieren.

Selbst ein langfristiger Betrieb bei 130° C hat sehr gute Ergebnisse ergeben.