Flexibel anpassbares 3D Zylindermodell 

Die gewünschte Software soll sowohl die bisherigen 2D Ansichten enthalten als auch 3D und 4D darstellen. Für die Softwareentwicklung verwenden wir .NET Core und WPF. Zunächst haben wir den Zylinderkörper als 3D Modell erstellt. Über ein Eingabefenster können die Parameter wie Maße und Geometrie des Zylinders geändert werden. Dadurch können unterschiedliche Motorenmodelle visualisiert werden und der Kunde kann die Software flexibel für unterschiedliche Szenarien einsetzten.  

Sichtbarmachen der komplexen thermodynamischen Prozesse im Motor

Die Messdaten liefert ein in der Zündkerze verbauter Lichtsensor, der den Brennvorgang um 720 Grad in 0,1 Grad Schritten auf 70 Kanälen misst. Anschließend muss jedem einzelnen Messwert ein Punkt im dreidimensionalen Raum zugeordnet werden. Die Berechnung der Vektoren im Koordinatennetz ist dementsprechend umfangreich, aufwendig und komplex. Dabei kommt es auf die Genauigkeit an, damit die Aussage nachher valide ist. Unsere Softwareentwicklern bringen für diese spezifische Datenprozessierung das notwendige Know-How und viele Jahre Erfahrung mit.  

Am Ende entsteht eine 3D Heatmap im Zylindermodell. Die Flammenbildung an der Zündkerze kann nun von unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet werden. Um eine freie Sicht zu gewährleisten können einzelne Bauteile wie z.B. Zündkerze oder Ventile transparent gemacht oder ausgeschalten werden. Im Gegensatz zur Draufsicht der 2D Visualisierung bietet die Rotation im freien Raum neue Erkenntnisse, um z.B. Frühzündungen oder unerwünschte Verbrennungen durch Rußbildung zu lokalisieren.

Visualisierung der Flammenausbreitung

Mit 4D kommt die Zeitkomponente hinzu. Im Video ist die Flammenausbreitung ideal zu beobachten, vom Moment der Einspritzung des Gasgemisches und Zündung bis zur vollständigen Verbrennung. Blickpunkt, Video- und Bildformate als auch die Bildrate sind frei wählbar, auch Ultra HD ist möglich. Aufgrund der rechenintensiven Verarbeitung der mehreren hunderttausend 3D Punkte haben wir bei der Software auf eine hohe Performanz Wert gelegt, so dass das Video einwandfrei abspielt. Das Speichern des Videos erleichtert den Vergleich unterschiedlicher Messreihen, da die Daten nur einmal prozessiert werden müssen. 

Datenbasierte Optimierung des Motors

Wir können uns Abläufe besser verdeutlichen, wenn wir sie in ihrer Tiefe abbilden können. Sowohl die Rundumsicht auf die Flammenbildung im Brennraum als auch die Einsicht in den Verlauf der Verbrennung machen die thermodynamischen Prozesse im Motor sichtbar und nachvollziehbar. Ein großes Plus für die Verbrennungsanalyse, um die Optimierung des Verbrennungsmotors auf datenbasierte Informationen zu stützten.