Zylinderkopfprüfstand

Zylinderkopfprüfstand
Zylinderkopfprüfstand

Aufgabe

Mit dem Zylinderkopfprüfstand ist es möglich, Zyklen
von thermischen Beanspruchungen an Zylinderköpfen
im Labor zeitgerafft nachzubilden und damit den
Nachweis der Betriebsfestigkeit gegen thermo-mechanische
Ermüdung zu erbringen.

Prüfstand

Die IABG betreibt zwei Zylinderkopfprüfstände, mit denen
die thermischen Wechsellasten im Brennraumdach
simuliert werden können. Herzstück beider Anlagen
sind Brennereinheiten, die mit einem Propan-Sauerstoff-
Gemisch betrieben werden. Auf jeweils sechs separat
justierbaren Brennern werden Zylinderköpfe verschiedener
Dimensionen im Dauerbetrieb mit sehr hoher
Leistung geprüft.
Der einzelne Prüfling wird auf einem Kurbelgehäuseersatz
montiert, der mittels rechnergestützter Verfahren
so ausgelegt und strömungstechnisch optimiert wird,
dass sich in den Kühlkanälen des Zylinderkopfes
identische Strömungsverhältnisse wie im befeuerten
Motor einstellen.
Die Prüflinge können in kürzester Zeit auf Betriebstemperatur
aufgeheizt und mit temperierten Glykol-
Wassergemischen in frei definierbaren und wählbaren
Zyklen abgekühlt werden. Als Kühlwasser stehen zwei
getrennte Kreisläufe mit verschiedenen Vorlauftemperaturen
zur Verfügung, so dass die Abkühlkurven an
die gewünschten Verhältnisse angepasst werden
können. Alle Anlagenbestandteile sind auf einen
automatisierten Dauerbetrieb ausgerichtet.
Der offene Aufbau ermöglicht Inspektionen während
des Dauerlaufs mit Versuchsunterbrechungen im
Minutenbereich. Zur Risserkennung und Dokumentation
ist zusätzlich ein digitales Kamerasystem im
Einsatz. An den Versuchsraum sind eine Leitwarte
sowie ein getrennter Montagebereich und ein Lagerraum angeschlossen.
Die IABG betreibt diese Prüfstände einschließlich der
rechnerischen Auslegung und strömungstechnischen
Optimierung der Adaptionsteile für Kunden aus den
Bereichen Automotive, Energietechnik und Schiffsbau.

Vorteile

Die Zylinderköpfe können bereits in einem sehr frühen
Entwicklungsstadium getestet werden – ohne dass ein
kompletter Motor zur Verfügung stehen muss.
Sowohl Versuchszeiten als auch Kosten liegen deutlich
niedriger als die Kosten für Versuche an Motordauerlaufprüfständen.
Anrisse können mittels eines automatisierten Kamerasystems
während der Prüfung erkannt und der Rissfortschritt
verfolgt werden. Dies ermöglicht eine schnelle Ermittlung von Versuchsergebnissen in Bezug auf Lebensdauer und Rissbild, die Durchführung von Variantentests sowie die statistische Absicherung der
Versuchsergebnisse durch eine hohe Anzahl von
Versuchen. Für den Abgleich rechnerischer Methoden
eröffnen sich hier neue Möglichkeiten.
Auf beiden Prüfständen kann das gesamte Spektrum
von Pkw- und Nutzfahrzeug-Motoren, von Motoren
aus dem Schiffsbau als auch aus dem Bereich der
Großgasmotoren in der Energieerzeugung getestet
werden.
Mit dieser innovativen Prüfmethodik kann den immer
kürzer werdenden Entwicklungszyklen in der Motorenindustrie
Rechnung getragen und die Anzahl aufwendiger
und kostenintensiver Motordauerläufe minimiert
werden.