In-Situ Dünnschichtsensorik zur Messung der Temperatur, des Drucks und der Schmierspalthöhe zwischen Kolbentrommel und Steuerscheibe

Im Forschungsvorhaben wird eine Dünnschichtsensorik zunächst in einfachen beanspruchungsähnlichen Modellversuchen entwickelt und erprobt. Im Vordergrund steht die mechanische Haltbarkeit sowie die Messgüte der Sensorik in Bezug zu die ermittelnden Größen im Kolbentrommel-Steuerscheibe-Kontakt. Für die Übertragung der so erzielten Ergebnisse wird eine Referenzpumpe im Originalzustand in Kennfeldversuchen als Referenz vermessen. Anschließend wird die entwickelte Sensorik auf der Steuerscheibe der Referenzpumpe aufgebracht und die Pumpe für die Signaldurchführung präpariert. Die Sensorik wird in der Pumpe mit zu entwickelnden Kalibriermethoden überprüft und kalibriert. In einer anschließenden Messkampagne wird das Einlaufverhalten der bestückten Referenzpumpe, das allgemeine Verhalten über Kennfeldmessungen sowie die Langzeitstabilität im Betrieb in Dauerlaufversuchen untersucht. Die Messungen werden mit Plausibilitätsprüfungen anhand vorhandener alter Messungen, Berechnungen und Simulationen, Ergebnissen von TEHD-Simulationen, die im beantragten Projekt mit weiterentwickelten Modellen entstehen, sowie nach Möglichkeit durch Vergleich mit eingebrachter herkömmlicher Sensorik verifiziert und hinsichtlich der erreichten Messgüte analysiert. Für die Versuche stehen am ifas verschiedene Wirkungsgrad- und Dauerlaufprüfstände für gängige Pumpengrößen zur Verfügung.

Hierfür werden folgende Teilziele formuliert.
1. Erhöhung der Verschleißbeständigkeit: Test und Optimierung der Sensorschichten bei Mischreibung unter betriebsähnlichen Beanspruchungen
2. Sensordesign: Sensorentwicklung, Optimierung der Messauflösung und Test der Sensorwerterfassung im Modellversuch
3. Proof-of-Concept: Nachweis der Funktionsfähigkeit und Haltbarkeit der Sensorik durch Applizierung auf Steuerscheiben und Verwendung in einer Referenzpumpe.
4. Vermessung: Untersuchung des Einflusses auf die Kontaktgrößen Temperatur, Druck und Schmierspalthöhe im Kolbentrommel-Steuerscheiben-Kontakt unter realen Betriebsbedingungen
5. Validierung: Aufbau MKS-TEHD-Modell und Validierung mit Messergebnissen