Verkürzung von Versuchszeiten beim expimentellen Betriebsfestigkeitsnachweis von Abgasanlagen*

Ulf Tipkemper; Thomas Bruder

doi:10.3139/120.110062

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Verkürzung von Versuchszeiten beim expimentellen Betriebsfestigkeitsnachweis von Abgasanlagen*

Ulf Tipkemper and Thomas Bruder

Published/Copyright: May 26, 2013

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From the journal Materials Testing Volume 51 Issue 7-8

Kurzfassung

Abgasanlagen erfüllen eine Vielzahl von Funktionen wie die Abgasreinigung, Geräuschreduzierung und die bestmögliche Ausnutzung der vorhandenen Motorleistung. Sie sind dabei einer komplexen thermischen und mechanischen Beanspruchung ausgesetzt und werden daher bei BMW zur Reduzierung von Kosten und Entwicklungszeit an einem thermomechanischen Aggregate- und Abgasanlagenprüfstand (THEMA) erprobt. Die Prüfzeiten für einen derartigen Versuch würden bei Verwendung einer ungekürzten Prüf- strecke mehrere Monate betragen. Daher wird ein schädigungsäquivalentes verkürztes Nachfahrprogramm ermittelt, das sowohl das Schwingungsverhalten und die thermomechanischen Beanspruchungen der Abgasanlage als auch die Lastwechselreaktion des Verbrennungsmotors berücksichtigt. Mit diesem Verfahren wird die Versuchsdauer auf wenige Wochen reduziert und somit eine schnelle Identifikation von Schwachstellen ermöglicht. In diesem Beitrag wird das Prüfverfahren zur Versuchszeitverkürzung erläutert und das Optimierungspotenzial aufgezeigt. Anhand eines Praxisbeispiels wird die Anwendbarkeit im Entwicklungsprozess nachgewiesen.

Abstract

Exhaust systems fulfil a number of functions such as the filtering of exhaust gases and noise reduction, while maintaining the best possible engine performance. During service they are exposed to complex thermal and mechanical loading, which is simulated at BMW on a thermo-mechanical test rig (THEMA) with the aim of reducing costs and development time. Unabbreviated testing would take several months to complete. Therefore a shortened test with consideration of the service and thermo mechanical loading of the exhaust system and the movement of the engine is created with the equivalent damaging cycles. Using this method, the test duration is reduced to a few weeks and therefore enables a faster identification of any system weak points. In this article the time optimised testing method is explained and the potential for optimisation illustrated. On the basis of practical examples, the applicability of the above described method during the development process is shown.

Dieser Beitrag erschien bereits im DVM-Bericht 135.

Dr.-Ing. Ulf Tipkemper, Jahrgang 1970, studierte Maschinenbau an der RWTH Aachen und promovierte 1999 bei der BMW Group bzw. an der Universität Kassel. Danach war er einige Jahre als Berechungsingenieur in der Antriebsentwicklung bei der BMW Group tätig. Von 2002 bis 2009 war er Gruppenleiter Betriebsfestigkeitsversuch Antrieb bei der BMW Group, München. Derzeit ist er als Referent in Produktstrategie bei der BMW Group München tätig.

Dr.-Ing. Thomas Bruder, Jahrgang 1962, studierte allgemeinen Maschinenbau an der Technischen Hochschule Darmstadt. Er promovierte 1998 am Institut für Werkstoffmechanik der Technischen Universität Darmstadt mit experimentellen und theoretischen Arbeiten zur Lebensdaueranalyse randschichtverfestigter Bauteile. Ab 1997 war er bei LMS International, einem international tätigen Anbieter von Softwaresystemen und Ingenieurdienstleistungen auf den Gebieten der Strukturdynamik, Akustik und Betriebsfestigkeit tätig. Seit Ende 2002 leitet er das Kompetenzcenter CAx Technologien am Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt.

Literatur

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Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2009-07-01

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https://doi.org/10.3139/120.110062