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Automatisch verbunden

25.01.2017 | Text: Lucie Maluck | Bilder: Robert Hack

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Was bringt ein erstklassiger Motor, der nur zweitklassig mit dem Fahrzeug verbunden ist? Er schöpft auf jeden Fall sein Potenzial nicht aus. Nur wenn alle Komponenten des Motors perfekt miteinander harmonieren und diese passgenau mit dem Fahrzeug verbunden sind, kann er seine volle Leistung entfalten. Um sicherzugehen, dass nicht nur der Motor, sondern auch die Verbindung zum Fahrzeug erstklassig ist, entwickelt MTU für jede Anwendung spezielle Automationssysteme: Sie alle steuern, überwachen und regeln alle Funktionen der Antriebsanlage und auf Kundenwunsch noch weitere Komponenten.

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Ein Automat bestückt die Leiterplatten. Mitarbeiterinnen aus der
Elektronikabteilung legen die Bänder mit den elektronischen
Bauteilen in diese Vorrichtung – auch Feeder genannt.

Ein klimatisierter Raum, Mitarbeiter in weißen Kitteln und ein leises Surren. Stellt
man sich so die Fertigungshallen eines Motorenherstellers vor? Klingt eher nach Zahnarztpraxis. Doch dieser sterile große Raum ist die Elektronik-Fertigung im MTU-Elektronikcenter. Hier klickt und klackert es leise in einem großen weißen Roboter. Ein Bestückungsautomat platziert kleine, gerade mal fünf Milligramm leichte Bauteile wie Kondensatoren, Widerstände oder Dioden auf den Mikrometer genau auf eine Leiterplatte. Je nach elektronischer Baugruppe sind es 1.500 bis 2.000 Teile, die über große Rollen auf die Leiterplatte gesetzt und dann festgelötet werden. Hier entstehen Verbindungen.

Es sind Verbindungen, die für den Lokführer, den Fahrer eines Muldenkippers oder den Schiffskapitän nicht sichtbar sind, ohne die sie ihr Fahrzeug aber nicht fahren könnten. Und nicht nur für sie sind sie wichtig. Auch der Lokbauer, der Hersteller des Muldenkippers oder die Werft haben viel von den vielen tausend Verbindungen, die MTU zwischen dem Motor und dem Fahrzeug bietet. „Ohne jetzt überheblich zu sein, aber kein anderer Hersteller macht es den Fahrzeugherstellern so leicht, den Motor in das Fahrzeug zu integrieren“, sagt Martin Gohlke, der die Entwicklung der Automationssysteme bei MTU leitet. „Wir sind nicht nur ein Motorenhersteller, sondern ein Hersteller von ganzen Antriebssystemen“, ergänzt er. Und diese Systeme bestehen aus einem Motor und dem dazugehörigen Automationssystem.

Ein kleiner Handgriff – komplexe Verbindungen
Ein Beispiel: Der Lokführer möchte seine Lok beschleunigen. Im Führerstand am
Fahrpult gibt er über den Fahrhebel ein Signal ab, das über die Fahrzeugsteuerung
und die MTU-Schnittstelle zum MTU-Automationssystem gelangt. Dieses empfängt
die Meldung, verarbeitet diese und gibt sie an den Motorregler weiter, der wiederum
das Signal an den Motor gibt. Eine Vielzahl von Verbindungen, die aber noch
erweitert werden müssen. Denn im Motor wird nun ein weiterer komplexer Vorgang
gestartet: Mehr Geschwindigkeit bedeutet für den Motor, dass mehr Kraftstoff
und gleichzeitig mehr Luft in den Zylinder gelangen muss. Außerdem muss
der Kraftstoffdruck erhöht werden, damit der Kraftstoff besser zerstäubt.

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Powerline integriert alle Funktionen für die Überwachung,
Steuerung und Regelung der Dieselantriebsanlage.

Da bei modernen MTU-Motoren immer auch eine bestimmte Menge Abgas dem Kraftstoff-Luft-Gemisch beigefügt wird, um die Stickoxidemissionen zu minimieren, berechnet
der Prozessor mithilfe der Daten von Sensoren im Ladeluftrohr zudem, wie viel Gas im Brennraum benötigt wird. Diese Information gibt er über einen Datenbus an die
Aktuatoren weiter, welche die elektrischen Signale des Prozessors in mechanische
Bewegung umsetzen. In diesem Fall bewegen sie die Luft- und Gasklappen und verlängern die Bestromung der Einspritzventile. Eine Vielzahl von Verbindungen, an
die der Lokführer sicherlich nicht denkt, wenn er die Lok beschleunigen möchte.

Ein Motor besteht aus Hunderten verschiedenen Teilen und Technologien.
Sie alle sind wichtig, doch entscheidend ist das Zusammenspiel aller beteiligten
Komponenten. Nicht umsonst werden daher das Motormanagement
und der Motorregler als das „Gehirn des Motors“ bezeichnet, das alle Technologien
miteinander verbindet.

MTU-Automation: Verbindung des Motors mit dem Fahrzeug
Doch die Verbindungen beschränken sich nicht nur auf den Motor. Genauso
wichtig ist die Kommunikation des Motors mit dem Fahrzeug. Damit diese perfekt funktioniert, entwickelt MTU für jede Anwendung – sei es für Lokomotiven, für Schiffe, Muldenkipper oder Stromaggregate – das passende Automationssystem. Für Lokomotiven gibt es das Automationssystem Powerline, für Schiffe Blue Vision NG oder Callosum. Motivline ist speziell für die Anforderungen von Muldenkippern entwickelt worden und Genoline für die Systemlösung für Stromaggregate.

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Das Automationssystem Blue Vision New Generation steuert
und überwacht die gesamte Antriebsanlage bei Schiffen.

Alle Systeme verbinden die Daten der Motorsteuerung mit denen der Fahrzeugsteuerung
und den peripheren Komponenten wie Kühler, Getriebe oder Propeller. Somit ermöglichen sie dem Hersteller, den Motor einfach und sicher in sein Fahrzeug zu integrieren. Dafür bekommt er von MTU im eigenen Haus entwickelte, vorgefertigte Komponenten, die er lediglich an seine Fahrzeugsteuerung anschließen muss. „Er muss uns eigentlich nur den Umfang des gewünschten Automationssystems nennen, die Länge der Kabel bestimmen und dann die mitgelieferten Antriebssystem-Stecker mit den Schnittstellen des Fahrzeuginterface verbinden“, so Michael Welte, Leiter System-Engineering bei MTU. Und wenn der Motor erst einmal läuft, bekommt der Betreiber alle Informationen, die er für einen bestmöglichen Betrieb der Motoren und des Antriebsystems in seiner Anlage braucht. Eine perfekte Verbindung.

Der Aufbau der verschiedenen Automationssysteme ist dabei ähnlich: Sie alle bestehen aus einer zentralen Motorsteuerungseinheit, die die Informationen des Motors sammelt und verarbeitet. Über Standardschnittstellen wie CANopen, Ethernet oder J1939 wird diese mit der Fahrzeugsteuerung verbunden. Ein weiteres Element ist das Diagnose- und Remonte-System DRS. Über dieses spielen MTU-Ingenieure Daten und Betriebsparameter wie Drehzahlbereiche, Alarmlimits oder Lüfterbetriebs-Kurven auf die Motorsteuerung. Später können Betreiber mithilfe dieser DRS-Schnittstelle auch die System und Anlagendaten des Motors oder der Antriebsanlage über eine Remote-Verbindung auslesen.

Eine durchdachte Verbindung im doppelten Sinne: Das Automationssystem verbindet den Motor mit dem Fahrzeug und den Menschen mit der Maschine.

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Der Inhalt der Beiträge entspricht dem Stand zum jeweiligen Erscheinungsdatum. Sie werden nicht aktualisiert. Weitergehende Entwicklungen sind deshalb nicht berücksichtigt.

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