Projekte

Ein Großteil der Schallabstrahlung eines PKW wird von der zu Schwingungen angeregten Ölwanne verursacht. Problematisch war bisher, dass zwar vereinzelte Zuverlässigkeitsuntersuchungen zu den Komponenten wie den Aktoren oder Sensoren vorlagen, aber keine Bewertung des Gesamtsystems und unter realitätsnahen Bedingungen. Dies wurde im vorliegenden Projekt ermöglicht.

Vorgehen zur Ermittlung der Systemzuverlässigkeit

Im ersten Projektabschnitt wurde die grundsätzliche Machbarkeit der aktiven Schwingungsreduktion der Ölwanne auf Basis adaptiver Maßnahmen gezeigt. Dazu wurden Piezokomposite, die von Projektpartnern für den Einsatz bei hohen Temperaturen (bis 150 °C) entwickelt wurden, auf die Außenwand der Ölwanne appliziert. Elektrisch angesteuert leiten sie entsprechende Gegenschwingungen in die Ölwanne ein und bekämpfen somit den Schall aktiv am Ort seiner Entstehung. Die Regelung der Ölwanne sowie die dafür notwendige Elektronik wurde am Fraunhofer LBF entwickelt und umgesetzt.

Das aktive System muss auch unter den widrigen Bedingungen im Motorraum (hohe Temperaturen, Öl, Schmutzwasser) jederzeit einwandfrei funktionieren. Zu diesem Zweck wurde eine Systemzuverlässigkeitsuntersuchung des aktiven Systems durchgeführt. Dazu wurde ein Prüfstand entwickelt, der die realen Betriebslasten der Ölwanne simuliert. Von den beteiligten Industriepartnern wurden Daten wie das Anregungsspektrum sowie Füllstands- und Temperaturverlauf an der Ölwanne bereitgestellt.

Zur Systemzuverlässigkeitsuntersuchung wird in einem ersten Schritt eine Parametervariation durchgeführt mit dem Ziel, die Sensitivität der Systemparameter in Bezug zur Systemperformance zu bestimmen. Parameter sind der Füllstand und die Temperatur der Ölwanne, die Einstellparameter der Regler, eine Degradation des Aktor- oder Sensorsignals sowie der Defekt elektrischer Verbindungen. Zielfunktion ist die erreichbare Dämpfung der Ölwanne. Daraus können Mindestanforderungen an die Zuverlässigkeit der Komponenten abgeleitet werden.

Zusätzlich werden Systemelemente wie Aktorik, Sensorik und Regler auf ihre Zuverlässigkeit hin untersucht und die Ergebnisse in die Parametergestaltung der Sensitivitätsanalyse eingefügt. Als abschließende Untersuchung wird ein Langzeittest mit Parametern eines Worst-Case-Szenarios durchgeführt.

Die Untersuchungen haben Aussagen über die Einflüsse der einzelnen Komponenten auf das Ausfallverhalten des Gesamtsystems sowie über deren Wechselwirkungen untereinander zum Ergebnis. Der Langzeittest wird die kritischen Zustände des Systems aufzeigen und einen ersten Anhaltspunkt für die Einschätzung der ausfallfreien Laufzeit liefern.