Modul Applikationsentwicklung Kapitel 1: Ressourcen und Planung. Dipl.-Ing. M.Graf

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1 Modul Applikationsentwicklung Kapitel 1: Ressourcen und Planung Dipl.-Ing. M.Graf

2 Kapitel 1: Ressourcen und Planung Gliederung 1. Einleitung 2. Projektressourcen 1. Projektteam und Applikationsmeßtechnik 2. Prüfstände 3. Werkstätten 4. Fahrzeugerprobung 5. Besondere Motorkomponenten 3. Projektplanung 1. Entwicklungszeitraum 2. Projektzeitplan 4. Schluss 1. Ausgewählte Verständnisfragen 2

3 Kapitel 1: Ressourcen und Planung Gliederung 1. Einleitung 2. Projektressourcen 1. Projektteam und Applikationsmeßtechnik 2. Prüfstände 3. Werkstätten 4. Fahrzeugerprobung 5. Besondere Motorkomponenten 3. Projektplanung 1. Entwicklungszeitraum 2. Projektzeitplan 4. Schlussteil 1. Ausgewählte Verständnisfragen 3

4 1. Einleitung Lastenheft für Applikationsprojekt Projektbeispiel: Planung garantiert keinen Erfolg, aber Planlosigkeit einen Misserfolg Ernst Reinhardt (*1932), Dr. phil., Schweizer Publizist und Aphoristiker Derivatapplikation: Neue Fahrzeugvariante Leistungssteigerung um 15 kw Neue Emissionsstufe EU6b Varianten: Otto-DI Turbo in zwei Leistungsvarianten (nur Datenvariante) Handschaltung / Automatik Weltweite Zulassungen Start of Production (SOP): EU: 04/16 USA: 07/17 Rest of World (RoW): 07/17 4

5 Kapitel 1: Ressourcen und Planung Gliederung 1. Einleitung 2. Projektressourcen 1. Projektteam und Applikationsmeßtechik 2. Prüfstände 3. Werkstätten 4. Fahrzeugerprobung 5. Besondere Motorkomponenten 3. Projektplanung 1. Entwicklungszeitraum 2. Projektzeitplan 4. Schlussteil 1. Ausgewählte Verständnisfragen 5

6 2.1. Projektteam und Applikationsmeßtechnik Qualifikation: Bachelor / Master Der ideale Absolvent Die Industrie sucht Absolventen wie Sie!!! Studium Maschinenbau / Fzg.-Technik Semester- und/oder Bachelor/Masterarbeit im Bereich Motorapplikation Gute Studienergebnisse Interesse und Motivation Teamfähigkeit Praxis Technische Ausbildung Hobby: Autos / Motorräder Mitglied bei Formula Student 6

7 2.1. Projektteam und Applikationsmeßtechnik Organigramm für ein Projektteam Projektleiter Assistenz Applikateur Motorprüfstand Applikateur Fahrbarkeit Applikateur Emissionen Applikateur (E) OBD Applikateur (E) OBD Diplomant Praktikant Werksstudent Techniker Motor / Fzg.

8 2.1. Projektteam und Applikationsmeßtechnik Applikationssoftware: ETAS INCA INCA Funktionen auf einem Blick Kalibrierung von Funktionen Erfassen/Anzeige von Messdaten Applikationsdatenverwaltung Messdatenanalyse Flashprogrammierung Offene Schnittstelle für Automatisierung 8

9 2.1. Projektteam und Applikationsmeßtechnik Applikationshardware: ETAS Hardwarebeschreibung ETK ES-63x ES-581 ES-650 Emulatortastkopf ETK Ethernetbasierte Datenübertragung Paralleler Zugriff für Bypass, Datenerfassung u. Kalibrierung bis zu 16 zeit- und winkelsynchrone Bypassraster ES581 USB CAN-Bus-Schnittstelle Schnittstelle Applikations-CAN ES63x Lambda-Modul Messung O 2 Gehalt im Abgas ES650 Thermo- und A/D-Modul Jeweils 8 Messkanäle 9

10 2.2. Prüfstände Motorprüfstand Anforderung am Motorprüfstand Asynchronmaschine (z.b. 300 kw) Schleppen Bremsen Vollautomatisierte Steuerung Kennfelder, Zyklen, DOE Simulation Nebenaggregate Klimakompressor, Generator Klappensteuerung Ansaugdrosselung Abgasgegendruck Kraftstoffversorgung Separate Leitung zu Tanks Fasslager für Sonderkraftstoff 10

11 2.2. Prüfstände Konditionierung Motorprüfstand Umgebungs- und Ansaugluft C (+- 2K) mbar (+- 3mbar) Ladeluft C (+- 2K) Kraftstoff C (+- 1K) -0,3 7 bar (+- 0,1 bar) 3 12 g Wasser/kg (+-5%) Kühlwasser C (+-1K) Öl C (+-1K) Messtechnik am Motorprüfstand Datenmessung mit 100 Hz Drehmomentmessung Messung vom Kraftstoffdurchfluss Luftmassenmessung Blow-by Messung CO 2, O2, CO, NOx, NH 3 Rußzahl Partikelzähler Temperaturen und Drücke Indiziersystem 11

12 2.2. Prüfstände Emissionsrolle Technische Ausstattung Rollensatz: 48 Scheitelrolle (Option: Allrad) Asynchronmaschine: 300 kw Schwungmasse: lbs Abgasmesstechnik: CVS-Tunnel (1,5 15,6 m 3 /min) Beutelmessung Klimatisierung: Temperatur: C Luftfeuchte: 30 70% Abgasmesstechnik Rohabgas: Kontinuierliche Abgasanalyse Partikelmesstechnik: Partikelmasse (gravimetrisch) Partikelanzahl Trübung (Opazimeter) 12

13 2.2. Prüfstände Abgasmesstechnik am Rollenprüfstand Quelle: Horiba 13

14 2.2. Prüfstände Klimarolle Dauerlaufrolle Technische Ausstattung 48 Einfachrolle (optional Allrad) Asynchronmaschine (z.b. 300 kw) v max : 250 km/h Maximale Achslast: 2500 kg Temperatur: C Alternativ: Kältekammer o. Rolle Einsatzgebiete Leistungsprüfung Dauerlauf mit Fahrroboter Untersuchung abgasrelevante Bauteile auf Dauerhaltbarkeit 14

15 2.2. Prüfstände Hardware in the Loop Prüfstand Testen am HIL Softwarevalidierung Softwareverifikation Applikationsdatenvalidierung Offline Applikation 15

16 2.3. Werkstätten Motoren: Fahrzeug: Motorenvorbereitung für Prüfstand: Palettenaufbau Inbetriebnahmeprüfstand Fahrzeugwerkstatt: Fahrzeugkontrolle Fahrzeugumbauten Wartung und Reparaturen Konditionierhalle: Fahrzeugkonditionierung vor dem Emissionstest 16

17 2.4. Fahrzeugerprobung Testgelände ATC in Aldenhoven Hill Section High Speed Oval Handling Track Rough Road Braking Test Track Dynamics Area Galileo Work shop 17

18 2.4. Fahrzeugerprobung Testgelände ATC in Aldenhoven Rough Road Hill Section Handling Track Blick auf einige Text Teststrecken High Speed Oval

19 2.4. Fahrzeugerprobung Testgebiete und öffentliche Straße Weltweite Erprobung Heißerprobung Heißstart Bauteilschutz Temperaturmodelle Tankentlüftung Diagnose Kalterprobung Kaltstart und Warmlauf Diagnose Höhenerprobung Lasterfassung Tankentlüftung 19

20 2.4. Fahrzeugerprobung Weltweiter Fahrzeugdauerlauf Testbetrieb Unterschiedlichste Fahrprofile Extreme Umweltbedingungen Professionelle Fahrer 7 Tage / 24 Stunden Testbetrieb Datenerfassung und automatisierte Auswertung Offline Applikation 20

21 2.5. Besondere Komponenten Brenneralterung Katalysator Künstliche Alterung im Zeitraffer Betrieb mit Benzin oder Diesel Erzeugung von gealterten Kats für Emissionierung und OBD Luftdurchsatz kg/h Lambda von 0,7 2,0 Temperatur C Optionen: Kraftstoffabschaltung Abgasrückführung Sekundärluft Alternative Alterungsmethoden Fzg.-Dauerlauf, Ofenalterung 21

22 2.5. Besondere Motorkomponenten ASM Box: FEV Simulation von Alterung und Fehler Beispiel: Einspritzung und Zündung Deaktivierung Verschiebung Timing Veränderung Einspritzzeit OBD Homologation: Vertrimmung der Abgasrückführrate zur Fehlersimulation Beispiel: Lambdasonde Vertrimmung Dynamik Vertrimmung O 2 Messwert Kurzschluß zu Batterie/Masse Offene Leitung Beispiel: HFM Vertrimmung der Luftmasse 22

23 2.7. Komponenten: Mittellagensensoren und -aktuatoren Bauteile mit mittlerer Toleranzlage Applikationsstrategie Elektronische Drosselklappe Kraftstoff-Injektor Applikation mittels Bauteilen von mittlere Toleranzlage und/oder bereitgestellten Messprotokollen Validierung der Applikation mit Bauteilen aus der toleranzbehafteten Serie oder mit Grenzbauteilen (minimale / maximale Toleranz) HFM Luftmassenmesser Tankentlüftungsventil 23

24 Kapitel 1: Ressourcen und Planung Gliederung 1. Einleitung 2. Projektressourcen 1. Projektteam und Applikationsmeßtechnik 2. Prüfstände 3. Werkstätten 4. Fahrzeugerprobung 5. Besondere Motorkomponenten 3. Projektplanung 1. Entwicklungszeitraum 2. Projektzeitplan 4. Schlussteil 1. Ausgewählte Verständnisfragen 24

25 3. Projektplanung 3.1. Entwicklungszeiten für eine Derivatapplikation 20 Monate SOP Früherer Applikationszeitraum Zusatzaufwand Neue Technologien wie z.b.: 32 Monate - Aufladung Zeitraum für Applikation ohne Toolunterstützung - Variabler Ventiltrieb - Benzindirekteinspritzung 18 Monate - Magerbetrieb Toolbasierte Motorapplikation heute - SCR und Speicherkat Ausblick in die Zukunft: Zunehmender Einsatz von Off-Line Tools nötig Verlagerung der Applikation vom Fahrzeug zu instationären Prüfständen Einsatz von Simulationsmethoden am Anfang des Entwicklungsprozesses 25

26 Fahrzeug Projektstart Daten.Freeze Motorprüfstand SOP 3. Projektplanung 3.2. Projektplan Motorbaustufe BS1 Derivatapplikation: Motorbaustufe BS2 Vorserie VS DOE Automatisierter Prüfstandsbetrieb Dynamik- Prüfstand Füllung, Einspritzung Zündung M D - Modell Abgaskonzept Applikation BS 2 App. VS Monate vor SOP Fahrbarkeit, Temperaturmodelle Start Abgas und Kraftstoffverbrauch (E)OBD Fahrzeugdauerlauf Winter Test Sommer Test Winter Test Applikationstools Simulationstools 26

27 Kapitel 1: Ressourcen und Planung Gliederung 1. Einleitung 2. Projektressourcen 1. Projektteam und Applikationsmeßtechnik 2. Prüfstände 3. Werkstätten 4. Fahrzeugerprobung 5. Besondere Motorkomponenten 3. Projektplanung 1. Entwicklungszeitraum 2. Projektzeitplan 4. Schlussteil 1. Ausgewählte Verständnisfragen 27

28 4. Schlussteil 4.1. Ausgewählte Verständnisfragen Kapitel 2: Projektressourcen Beschreiben Sie kurz, welche Messtechnik und welche Ressourcen Sie für einen Vortest zur Abgashomologation benötigen. Ein Fahrer des Dauerlaufs meldet sehr sporadische Steuergeräte- Resets bei Konstantfahrt im Bereich von 100 km/h (kurzer Drehmomenteinbruch). Wie würden Sie diese Problematik effizient angehen, um eine entsprechende INCA Messung zu erhalten? Kapitel 3: Projektplanung Tragen Sie in dem im Skript befindlichen Projektzeitplan sinnvolle offizielle Datenabgaben für die Motorsteuerung ein. Schätzen Sie grob den Ressourcenbedarf (Prüfstände, Fahrzeuge und Projektmitarbeiter) und die damit verbundenen Projektkosten für die Motorapplikation nach dem vorliegenden Zeitplan ab. Die entsprechenden Preisbausteine werden Ihnen in der Vorlesung genannt. 28

29 Modul Applikationsentwicklung Kapitel 1: Ressourcen und Planung Dipl.-Ing. M.Graf Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!