Donnerstag , 23. September 2021
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Die Leistungsmessung: Infos und der Ablauf auf dem Dyno!

Lesezeit ca. 9 Minuten

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Wer die korrekte Motorleistung auf dem Rollenprüfstand ermitteln möchte, benötigt in erster Linie realistische und reproduzierbare Angaben. In diese Berechnung müssen jedoch unterschiedliche Variablen einfließen. Deshalb ist es notwendig, verschiedene Aspekte zu beachten und mögliche Fehlerquellen gekonnt zu umgehen. Worauf dabei geachtet werden muss und wie die Technik hinter den modernen Leistungsprüfständen funktioniert, erklären wir hier.

Leistungsmessung: Infos und der Ablauf!

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  1. Dynamik der Leistungsmessung
  2. Alte Normen treffen auf neue Technik
  3. 50.000 Kubikmeter pro Stunde
  4. Zwei unterschiedliche Verfahren für dieselbe Messung
  5. Scheitelrolle -> weniger Walkarbeit
  6. Doppelrollenprüfstand nicht weniger genau
  7. Korrekte Messung: Ablauf in der Praxis
  8. Referenzwerte von der Straße
  9. Beeinflussung durch den Prüffahrer?
  10. Motorleistung: Radleistung plus Schleppleistung
  11. Schlupf: Der größte Feind der Messung

Dynamik der Leistungsmessung: von 50 km/h auf MAX.

Bezogen auf einen Leistungsprüfstand stellen sich gleich zwei Fragen: Was macht ein solcher Leistungsprüfstand überhaupt? Und wie funktioniert er? Um an einer solchen Untersuchung der Motorleistung teilzunehmen, ist die passende Ausstattung unerlässlich – dazu gehören eine Schutzbrille und Ohrenstöpsel. Das ist kein Spaß! Denn das Verfahren ist nicht nur laut. Durch die hohe Drehgeschwindigkeit der Reifen mit bis zu 300 km/h können sich eventuell vorhandene Steinchen aus dem Profil lösen und für neue Gesichtszüge sorgen. Und wenn bei einer solchen Messung einmal ein Reifen hochgeht, ist das mit Sicherheit ein Szenario, dass sich niemand ausmalen möchte.

Dabei birgt die professionell durchgeführte Leistungsmessung ihre eigene Dramatik. Denn die volle Durchbeschleunigung auf die erzielbare Top-Geschwindigkeit ist je nach Fahrzeug echt heftig. Bedeutet: Während der Prozess bei einer Ausgangsgeschwindigkeit von 50 km/h beginnt, wird die Drehung der Reifen rasend schnell auf ihr Maximum angehoben. Dabei wird nicht ausschließlich die Geschwindigkeit gesteigert. Durch das Rotieren der Räder, den hochdrehenden Motor und die wirbelnden Rollen nimmt der Geräuschpegel schnell sehr stark zu. Eine Kombination aus Wimmern, Kreischen, Jaulen, Pfeifen und Fauchen zwingt die Umstehenden dazu, einige Meter Abstand vom Geschehen zu wahren.

Dabei ist je nach Auto eine richtige Urgewalt an den zum Zerreißen gespannten Spanngurten oder Ketten zu beobachten. Rund 30 Sekunden dauert ein solches Szenario. Anschließend wird beim Ausrollen der Räder noch die Schleppleistung ermittelt.《zurück

Alte Normen treffen auf neue Technik

Die geltende EWG-Norm wurde für Motoren entwickelt, die kein Kennfeld hatten. Das liegt daran, dass sie aus dem Jahr 1980 stammt. Umgebungsfaktoren wie Ansauglufttemperatur und Luftdruck waren damals sehr weitreichend. Deshalb wurde hochgerechnet – abhängig vom Standort des Prüfstands. Allerdings werden die Anpassungen an solche Faktoren heutzutage über die Kennfeldmotoren teils selbstständig vorgenommen.

Leistungspruefstand VW Kaefer Dyno Leistungsmessung Die Leistungsmessung: Infos und der Ablauf auf dem Dyno!

Auch bezieht die Software des Motorsteuergerätes den Bauteilschutz, die Emission und andere wichtige Größen selbst mit ein. Dabei sollte der Korrekturfaktor idealerweise möglichst klein sein. Das bedeutet – die Temperatur sollte zwischen 20 bis 25 Grad im Messraum liegen. Der Luftdruck jedoch ist abhängig vom Prüfstand und seiner Höhenlage. Ein künstlicher Ausgleich kann hier nicht hergestellt werden.《zurück

50.000 Kubikmeter pro Stunde sind die Untergrenze

Vor allem bei Turbomotoren ist das Kühlen bei der Messung besonders wichtig. Dies betrifft die Ladeluft, die realistisch gekühlt werden muss. Auch müssen Öl- und Wasserkühler sauber und gut angeströmt sein. Auch der Motorraum muss von der Luft durchströmt werden, da auch das Getriebe Kühlbedarf hat. Ein Wärmestau erhöht die Ansauglufttemperatur, wodurch die Elektronik Leistung nimmt. Auch wenn alle Werte für den Motor stimmen, kann es vorkommen, dass das Endergebnis nicht passt. Das kann daran liegen, dass eine zu hohe Temperatur vom Getriebesteuergerät gemeldet wird. Die Folge ist, dass das Steuergerät die Leistung reduziert.

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Ist das Auto zusätzlich tiefergelegt, liegt die Kühlung bei null, da keine umströmende Luft ankommt. Auch Kühlluftgebläse vor dem Auto sind wichtig. Zusätzliche Bauteilgebläse, die von Profis verwendet werden, können mobil und variabel eingesetzt werden. Beispielsweise um die Ladeluftkühlung gezielt anzuströmen. Passt alles, so müssen dennoch externe Umgebungsfaktoren einkalkuliert werden, beispielsweise Luftdruck oder die Raumtemperatur. Auch die Vorgaben vom Gesetzgeber sind zu beachten.《zurück

Rollprüfstände: Zwei unterschiedliche Verfahren für dieselbe Messung

Der Rollprüfstand setzt auf verschleißfreie Wirbelstrombremsen. An den Rollen erzeugen diese Bremsen mithilfe elektromagnetischer Kraft ein Gegenmoment zur Radkraft. Dadurch kann das Fahrzeug gebremst sowie der Motor belastet werden. Dabei gibt es zwei unterschiedliche Arten von Rollprüfständen: einerseits den Doppelrollenprüfstand, andererseits den Scheitelrollenprüfstand. Beide unterscheiden sich voneinander.《zurück

Scheitelrolle -> weniger Walkarbeit

Besonders moderner ist der sogenannte Scheitelrollenprüfstand. Bei ihm läuft das Rad auf dem Scheitel beziehungsweise der Kuppe einer Rolle. Dieses Szenario ist realistischer und kommt mit weniger unerwünschten Belastungen von Reifen und Antriebsstrang aus. Auch funktioniert die Kraftübertragungskette zwischen Rolle und Reifen besser, da die Temperatur des Reifens kaum über 60-70 Grad steigt.

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Die Höchstgeschwindigkeit von einem guten Scheitelrollenprüfstand liegt bei rund 320 km/h, bei einer Leistung zwischen 250 kW und +1.100 kW beziehungsweise 1.500 PS als Dauerlast pro Achse. Die Rollen haben einen Durchmesser von circa 30 Zoll (0,76 m) und sind jeweils mit Elektromotor und Wirbelstrombremse ausgestattet. Für den synchronen Lauf der Fahrzeugachse ist gesorgt. Dies übernehmen die Maschinen genügend Leistung und einer Kopplung der Rollensätze, die elektronisch geregelt ist.《zurück

Doppelrollenprüfstand nicht weniger genau

Beim Doppelrollenprüfstand werden die Räder zwischen zwei Rollen gedreht. Dabei handelt es sich um eine Stütz- und eine Bremsrolle. Ihr Durchmesser ist kleiner als der einer Scheitelrolle. In einem abgesenkten Rollenprisma werden die Räder stabil geführt. Dennoch zeichnen sich bei diesem System Nachteile ab.

Doppelrollenpruefstand Die Leistungsmessung: Infos und der Ablauf auf dem Dyno!

Das liegt daran, dass das Abrollverhalten der Reifen kaum mit den auf der Straße vorherrschenden Bedingungen verglichen werden kann. Hier besteht die Gefahr von zu viel Schlupf, da die modernen Fahrzeuge sich immer weiterentwickeln und stärker werden. Das Thema Rollschlupf ist entscheidend, wenn es um die reproduzierbare Messung der Leistung geht. Um den Schlupf zu minimieren, muss auf der Doppelrolle mit Hilfsmitteln gearbeitet werden – zum Beispiel das Auto runterspannen, das Einsprühen der Reifen oder eine Beschwerung der Antriebsachse. Oftmals sitzen ein paar Todesmutige dann im Kofferraum. Trotz höherer Walkarbeit ist die Messung aber nicht weniger genau. Diese wird kompensiert, nämlich zwischen der Radleistungsmessung und der Verlustleistungsmessung.《zurück

Korrekte Messung: Ablauf in der Praxis

Vor der Messung wird das Fahrzeug gründlich auf Undichtigkeit oder Leckagen geprüft. Der Fokus liegt dabei auf den Reifen, die durch die Messung hohem Stress ausgesetzt sind. Denn sie müssen die Motorleistung übertragen. Das bedeutet, Luftdruck und Radsturz sollten stimmig sein, um den Grip auf der Rolle nicht negativ zu beeinflussen. Außerdem spielen weitere Faktoren eine Rolle, beispielsweise der Kraftstoff und seine Temperatur. Ist er zu heiß und hat wenig Oktan, kann das die Messung negativ beeinflussen. Außerdem sollte das Auto auf dem Prüfstand abkühlen, da ein heißer Motor zu unkontrollierter Selbstzündung neigt. Die Software für das Volllast-Kennfeld würde dazu veranlasst werden, wegen dem Bauteilschutz Leistung wegzunehmen.《zurück

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Auch hilfreich: Referenzwerte von der Straße

Ein Extracheck auf der Straße ist sinnvoll, gehört jedoch nicht zum gängigen Umfang der Leistungsmessung. Hier werden Referenzwerte wie Ladedruck und Ansauglufttemperatur mittels OBD-Oberfläche für den Prüfstandslauf ermittelt. Das stellt sicher, dass während der Messung auf passende Daten gesetzt wird. Ist die Ansauglufttemperatur während der Fahrt beispielsweise 45 Grad bei 200 km/h und mittlerer Last, so sollten ähnliche Parameter auf dem Prüfstand auch umgesetzt werden. Außerdem werden bei Saugmotoren Werte für Abregeldrehzahl, Drosselklappenstellung und Zündwinkel ermittelt. Dazu ist die Auswahl des korrekten Prüfgangs notwendig, bei dem die Messung vorgenommen wurde. Gemessen wird in einem hohen Gang, wobei das Drehzahlniveau so gewählt wird, dass mit einer Beschleunigung von rund 50 km/h gestartet werden kann. Bei starken Fahrzeugen eignet sich der vierte oder fünfte Gang, um den Bereich von 50 bis 240 km/h gut abzudecken.

Video: so besser nicht

Als Nächstes wird das Fahrzeug mit Spannbändern oder Ketten fixiert, sodass es auf der Rolle optimal justiert ist. Danach erfolgt die Konditionierung. Zusätzlich zu einem Probelauf wird die saubere Positionierung des Fahrzeugs überprüft sowie das keine Verspannungen auftreten. Außerdem werden in der Software die Grundparameter wie der Radstand und die erwartete Beschleunigungsleistung angegeben.《zurück

Ist eine Beeinflussung durch den Prüffahrer möglich?

Ein BMW M5 F10 verfügt über einen Rampenwert von 2,0 m/s bei einer Stärke von 560 PS. Das entspricht seinem mittleren Beschleunigungsvermögen. Zusätzlich wird der Gewichtswert vorgewählt, der auf die rotierende Masse zutrifft. Bei 19-Zoll-Rädern wären das knapp 80 Kilogramm. Die Messung erfolgt in zwei Schritten. Erst wird die Radleistung über die Beschleunigung ermittelt. Sobald die Drehzahlgrenze erreicht ist, wird ausgekuppelt. Bei einem Automatikgetriebe wird die neutrale Stufe eingelegt. Danach wird die Schleppleistung während des Ausrollens ermittelt. Der gewählte Prüfgang bei der Radleistungsmessung ist aus zwei Gründen von Wichtigkeit.

Tipp: Das versteht man unter der Verlustleistung / Schleppleistung!

Zuallererst ist es notwendig, dass das Fahrzeug dazu in der Lage ist, sauber ab einer Startgeschwindigkeit von rund 50 km/h zu beschleunigen. Beim Automatikgetriebe kommt hinzu, dass jeder Gang eine Mindestdrehzahl hat, die es einzuhalten gilt. Ist das nicht der Fall, schaltet das Getriebe automatisch zurück. Der zweite Grund ist, dass die maximal erlaubte Geschwindigkeit während des Prüfgangs im Prüfstand nicht überschritten werden darf. Dabei sind moderne Scheitelrollenprüfstände in der Lage, mit einer Geschwindigkeit von bis zu 300 km/h klarzukommen.

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Bei der Radleistungsmessung hat der Prüffahrer kaum Spielraum, um einzugreifen, auch wenn oft etwas anderes erzählt wird. Der Fahrer muss zügig beschleunigen, sobald die Ausgangsgeschwindigkeit im Testgang anliegt. Dabei bedeutet Vollgas geben keinesfalls, dass der Kickdown ausgelöst wird, denn sonst schaltet das Getriebe herunter. Während die Beschleunigung bis zum Drehzahlenende geht, wird der Rest vom Prüfstand erledigt. Deshalb gibt es für den Prüfer während des Beschleunigens keine Möglichkeit, das Ergebnis zu beeinflussen.《zurück

Motorleistung: Radleistung plus Schleppleistung

Während des Ausrollens hätte der Prüffahrer zwar theoretisch die Möglichkeit, mit der Bremse nachzuhelfen. Das würde das Ergebnis pushen. Allerdings fällt es auf, wenn die Schleppleistungskurve von ihrem parabelförmigen Verlauf abweicht. In eine parallele Kraft hinein zu bremsen und die Kurve und damit die Leistung zu erhöhen, ist nicht möglich. Das Ergebnis wäre demnach ein untypischer Kurvenverlauf, der auf Unstimmigkeiten hinweisen würde.

Außerdem – addiert man die Radleistung und die Schleppleistung, erhält man die Motorleistung. Denn für Leistung gilt: Masse x Beschleunigung x Geschwindigkeit. Sowohl am Prüfstand als auch am Fahrzeug gibt es Massenanteile. Bei der Messung sind die beiden wie ein Sandwich. Während der Motor alles antreibt, sind alle Massen eine Last für ihn. Den statischen Anteil bilden die Lasten der Bremsen, die sich an den Rollen befinden. Damit muss auch die Schwungmasse als dynamischer Anteil hochbeschleunigt werden.《zurück

Schlupf: der größte Feind der Messung

Der Antriebsstrang des Fahrzeugs bildet auf dem Rollprüfstand gemeinsam mit seinen rotierenden Komponenten verschiedene Verluste. Diese Verluste belasten während der Radleistungsmessung den Motor. Über die Schleppleistung werden diese dynamischen und statischen Verluste ermittelt. Dabei ergibt sich aus der Addition der Radleistung und der Verlust- oder Schleppleistung die Motorleistung.

Immer wieder kommt es zu Verwirrung aufgrund der Begriffe Rad- und Verlustleistung. Anders als oftmals vermutet, stellt die gemessene Radleistung nicht die Leistung am Rad dar. Denn das Fahrzeug wie auch der Prüfstand bilden gemeinsam eine Einheit. Nimmt man das Auto vom Prüfstand weg, entfallen gleichzeitig die Verluste wie auch die Massen des Prüfstands. Deshalb ist die Radleistung auf dem Prüfstand niedriger und die Schleppleistung muss gemessen und aufaddiert werden.

Ein moderner Prüfstand kann den gesamten Verlust exakt und reproduzierbar messen. Die Voraussetzung dazu ist allerdings, dass die Rahmenbedingungen erfüllt werden. Davon gibt es viele. Manche hängen vom Prüfstand ab, wieder andere von der Umgebung und manche werden verpflichtend vom Gesetzgeber vorgeschrieben.

Der Schlupf ist ein großer Feind der Messung. Dieser entsteht bei Sportwagen und vor allem bei Turbomotoren, sobald sich der Ladedruck aufbaut. Solange diese sich in einem Bereich von sechs bis acht Prozent befinden, bewegen sie sich im Rahmen. Dazu kommt, dass eine präzise Messung realistische Bedingungen erfordert. Das bedeutet beispielsweise, dass ein Auto, das auf über 200 km/h beschleunigt wird, auch ausreichend Kühlung erhalten muss.《zurück

Drehzahlbegrenzung aufheben Tuning Die Leistungsmessung: Infos und der Ablauf auf dem Dyno!

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