高速状态下测量温度: QuantumX 放大器用于丰田赛车测试台的温度测量和记录

每小时 200 英里或更快,迅速加速或紧急制动。长距离比赛需要对 发动机进行耐久性测试,其中温度分布 扮演了重要角色。

丰田赛车公司 (TMG), 一家领先的测试和开发公司,最近开发了一套旨在优化发动机,提高效率的新的测试台,其配备了 HBM  QuantumX 数据采集系统

16 通道热电偶放大器 QuantumX MX1609

新的内燃机测试台

丰田赛车公司 总部位于德国科隆,自从 2009年 离开 F1 赛车运动,现在已经成为 高科技测试和开发中心,旨在为日本汽车制造商 测试和开发 发动机,汽车底盘等赛车部件。2012 年通过混合动力赛车回归了 FIA 世界汽车耐力锦标赛 (包括勒芒 24小时)。丰田赛车有多种测试设备,甚至是风洞 对赛车各种部件进行测试 – 不仅面向内部项目,也为其他赛车公司提供服务。

为了进一步扩展服务领域,发动机部门开发了新的 内燃机测试台 - 用于多点温度测量。 "这能够模拟 发动机温度分布。有了这些数据,工程师就可以进行 冷却回路优化,从而提高发动机的 整体效率," 丰田赛车高级工程师 Bruno Kanzenbach, 这样解释。

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高通道数测量

QuantumX 数据采集系统 以其先进性进入了测试台的短名单。 "我们非常熟悉 HBM - 几乎所有的发动机测试台都采用 HBM 扭矩传感器," Kanzenbach, 任职于底盘和标定实验室,负责选择测量技术,在计量方面有着丰富的经验。他对测量系统有如下要求: 系统必须能够 实时同步采集至少100个测量点,并直接将 数据发送给测试台。测量系统本身必须能够精确采集 最微小的温度变化

"我们缩小选择过程到 4 个测量放大器系统。最终  QuantumX 以其极低的测量不确定性 最终入选," Kanzenbach 评价道。QuantumX 这种模块化,分布式系统具有极高的灵活性,适应不同数量的测量点,并支持所有 通用的传感器技术。HBM 最终提供的是 8个 MX1609 模块(16 通道 K 型热电偶测量放大器) ,具有极高的测量精度。

"发动机散发出来的热量会导致电缆夹扭曲. 这可以通过连接器解决," Kanzenbach 解释说. " 这为我们节约了 大量的安装时间。发动机测试台是一个复杂的结构,它模拟了完整的车辆,包括电子系统,冷却回路和排放。由于连接器可以直接连接到 QuantumX,无需进行额外的布线。因此,对于超过 100个测量点 的系统来说,非常简单且方便。" 并且,这套系统可以迅速转换,用于 其他发动机测试

16 通道热电偶放大器 QuantumX MX1609

实时数据采集

在实际应用中,HBM 测量技术具有出色地 用户友好性。在启动之前,通过一个开放的接口,热电偶可以方便地通过 LabVIEW* 软件进行标定。热电偶传感器 分布在 发动机缸体,缸盖和排放系统。在测试中,通过数个操作点,测试台来模拟 驾驶过程中的不同类型的负载QuantumX 记录温度数据 并将信息 实时 反馈到 测试台系统 中。

QuantumX 使用 LabVIEWTM 软件进行温度测量

" 通过 QuatumX CANbus 网关,数据采集系统可以集成到我们的测试台测量系统中。我们能够 及时访问所有的温度数据 并进行数据处理," Kanzenbach 解释道。每通道每秒可以存储和传输 300 个温度值 带宽高达 15 Hz,分辨率高达 24-bit , 并具有极好的抗干扰性。基于只有两个测量点的 测量链的热工校验 能够显著 提高测量精度。这确保了 非常小的动态温度变化 都将被记录。

T11F torque transducer然后,数据将和其他的发动机测量值,例如 速度和扭矩 集成到测试台中。经过惯性优化的 HBM T11F 扭矩传感器, 专门用于极高速 (最高达 30,000 rpm) 应用。测量的结果能够用于 计算发动机在不同负载下的温度分布状况. "通过高精度的温度测量获得的数据,工程师能够 进一步提高发动机效率。" Kanzenbach 总结道。

* LabVIEW 是美国国家仪器的注册商标。

客户

"我们缩小选择过程到 4 个测量放大器系统。最终 QuantumX 以其极低的测量不确定性最终入选"

Bruno Kanzenbach, 丰田赛车公司高级工程师(TMG)

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