Tesztpad A teljesítménymérés buktatói AUTO MOTOR UN SPORT
A motor megfelelő teljesítményének meghatározása egy görgős fékpadon reálisan és reprodukálhatóan sok változóval rendelkező játék. Megmagyarázzuk a modern fékpadok technológiáját, és megmondjuk, mire kell figyelni.
Ki méri, méri a trágyát - a méréstechnika régi alaptörvénye megkérdőjelezi mindazt, amit lemértek. Helyesen, és ez természetesen ránk is vonatkozik - a sport auto esetében.
Porsche 911 Turbo S, mint alkalom
Mivel a méréseink nyilvánosak, és a gyártókat ez közvetlenül érinti, a legkisebb hibák sem maradnak észrevétlenek vagy megjegyzés nélkül. Ez történt 2014 tavaszán: A Porsche 911 Turbo S (sport auto 2/2014) szuper tesztjén a teljesítménymérés ráncokat okozott Weissachban. 607 LE a megadott 560 LE helyett - teljes eltérés 8,4 százalék.
Teljesítményméréseinket még soha nem kérdőjelezték meg, függetlenül attól, hogy a tesztpad milyen értékeket köpött ki. De nem szabad annyira elbizakodottnak lenni, hogy kizárjuk a mérést. A Porsche ragaszkodott a tisztázáshoz, és ezt alkalomnak vettük, hogy mélyebben térdeljünk be az ügybe.
Négy kérdésre kellett válaszolni: Hogyan működnek a görgős fékpadok? Mire kell figyelned? Hol vannak lehetséges hibaforrások? És végül: Ha a Porsche túl sok erővel rendelkezett, akkor túl sok teljesítményt mértünk, vagy - pontosabban - kiszámítottuk?
Mint egy vulkánkitörés a kráter szélén
Kezdjük a történetet Ádámmal és Évával: Mit csinál egy dinamométer, hogyan működik? Helyszíni találkozó Maha piacvezetővel Haldenwangban. Michael Pleinies, a vállalat tesztpadjának szakértője és a próbapad technológiával foglalkozó képzési vezetője egy Porsche 911 Turbo S-et rögzít a házon belüli tesztpadon. - Des ham wa glei, légy scho seha. Védőszemüveg be van kapcsolva, füldugó be van dugva - és kérjük, ne álljon hülyén az autó mögött a mérés során, mert ha a gumiabroncs futófelületében még mindig vannak apró kövek, akkor akár 300 km/h sebességgel is hátrafelé katapultálják őket.
Kicsit eltúlzottan hangzik? Viccelsz? Komolyan mondod, amikor ezt mondod! Aki élőben szemtanúja volt egy professzionálisan elvégzett teljesítménymérésnek, tudja, hogy a folyamat egy bizonyos drámát hordoz magában: A teljes gyorsulás a jó 50 km/h kezdeti sebességtől az elérhető maximális sebességig a teszten nagyjából olyan, mintha a széléről vulkánkitörést néznénk. a kráter. A kerekek elfordulása, a motor megfordulása, a görgők örvénylése növekvő sebességgel növekszik fülsiketítő kakofóniává a sziszegés, a sípolás, a rikoltozás, a nyafogás és a nyögés - mindaddig, amíg önként nem mozdul el néhány méterre a cselekedettől hallása védelme érdekében.
A feszítő övek szakadásra vannak nyújtva, a forgó gyorsulás elemi ereje még kísértetiesebb, mint amikor egy szuper sportautó volánjánál ülsz. Bámészkodóként nem akarja elképzelni, mi történik, ha a mérés során gumiabroncs fúj. Bő 30 másodperc elteltével a látványos kísértetnek vége. A mérés azonban nem az, mert most a gördüléskor meghatározzák a húzóerőt.
Kétféle görgős fékpad
Két órával később Michael Pleinies a Maha menzában tart előadást a technika jelenlegi állásáról. A görgős próbapadon kopás nélküli örvényáramú fékek működnek, amelyek a görgőre ható elektromágneses erő révén ellennyomatékot generálnak a kerék erejével - így fékezik a járművet és terhelik a motort. Mint fizika laikusok, most vitathatatlanul elfogadjuk.
Praktikusabb az a megjegyzés, hogy kétféle görgős fékpad létezik, a kettős görgős és az egyhengeres fékpad. Azt a kérdést, hogy melyik koncepció érvényesül, már tisztázták: "Az egygörgős próbapad egyértelműen a jövő útja" - mondja Pleinies.
Mi a különbség? A kettős görgős tesztállványban a kerekek két görgő, egy tartóhenger és egy fékhenger között forognak, amelyek átmérője kisebb, mint a felső görgőké, amelyek átmérője akár egy méter is lehet. A kerekeket stabilan vezetik egy süllyesztett görgős prizmában, de a rendszernek vannak hátrányai.
A gumiabroncsok gördülési viselkedése itt alig hasonlítható össze az útviszonyokkal. Mivel a modern sportautók egyre erősebbek, fennáll annak a veszélye, hogy a kettős görgős fékpad túl sok megcsúszik. A gördülő csúszás pedig nagy probléma, ha a reprodukálható teljesítménymérésekről van szó. "A kettős szerepnél segédeszközökkel kell dolgozni a csúszás minimalizálása érdekében, például az autó leeresztésével, a gumiabroncsok permetezésével vagy a hajtótengelyen végzett további súlyokkal való munkával" - magyarázza Pleinies. A gumiabroncs és a görgő közötti nagyobb hajlítási munka azonban nem jelenti azt, hogy a mérés kevésbé pontos, mivel ezt kompenzálja a kerék teljesítménye és a teljesítményveszteség mérése között.
Kevesebb hajlítási munka a koronatekercsen
A jövő azonban az egygörgős próbapadé, ahol a kerék a henger tetején (vagy tetején) fut. "Ez sokkal reálisabb, mint a kettős henger esetén, kevesebb nemkívánatos terhelést jelent az abroncsok és a hajtás" - magyarázza Pleinies. A gumiabroncs és a henger közötti erőátviteli lánc sokkal jobban működik, ami azt jelenti, hogy a gumiabroncs hőmérséklete alig emelkedik 65 fok fölé.
A mahai MSR család egyetlen görgős tesztállványai képesek megbirkózni a 320 km/h maximális sebességgel, és tengelyenként 260 kW-tól 1100 kW-ig vagy 1500 PS-ig terjedő folyamatos terhelést képesek elviselni. A két 30 hüvelyk átmérőjű görgős készlet örvényáramú fékkel és elektromos motorral van felszerelve. A 40 kW teljesítményű e-gépek biztosítják, hogy a jármű tengelyei szinkronosan futjanak a görgőkészülékek elektronikus vezérlésű csatlakozóján keresztül.
Elég szürke elmélet. Hogyan kell a helyes mérést végrehajtani a gyakorlatban? Minden teljesítménymérés a tesztjármű alapos ellenőrzésével kezdődik. "A járművet ellenőrzik szivárgások és szivárgások szempontjából" - mondja Moritz Müller, aki Maha tesztpadját használja a Backnang-i sportautóval végzett szuperteszt teljesítményméréseinek elvégzésére. A hangsúly a gumikon van, mert a mérés extra stresszt jelent számukra: "A gumiabroncsoknak át kell adniuk a motor teljesítményét, ezért a légnyomásnak megfelelőnek kell lennie, és a meredekség nem lehet túl magas, mert ez növeli a görgő tapadását és ezáltal a mérést negatívan befolyásolták. "
Néhány dolog magától értetődő, de itt meg kell említeni őket: A feltöltött üzemanyag ugyanolyan fontos szerepet játszik a mérésben, mint a hőmérséklete. Ha az üzemanyagban alacsony az oktánszám és az is meleg, akkor ez jelentős negatív hatással lehet a mérésre. Az autónak a próbapad futása előtt le kell hűlnie, mert a motor hajlamos kopogni (ellenőrizetlen öngyulladás) a városi forgalom vagy az autópálya teljes terhelésének fellendülése után, aminek következtében a teljes terhelésű térkép szoftvere csökkenti a teljesítményt, az alkatrészek védelme miatt is.
Az útról származó referenciaértékek hasznosak
A sportautónál egy extra ellenőrzést is végeznek az úton, amely nem része a teljesítménymérés rendszeres körének: az OBD (fedélzeti diagnosztika) interfész segítségével határozzák meg az olyan referenciaértékeket, mint a beszívott levegő hőmérséklete és a próbapadi futás nyomásfokozása.
"Ez biztosítja, hogy a mérések során helyes adatokkal dolgozzunk" - magyarázza Moritz Müller. "Ha például a beszívott levegő hőmérséklete közepes terhelés mellett 200 km/h sebességgel halad, akkor hasonló paraméterekkel kell dolgoznunk a tesztpadon - különben hibás értékeket kap." Ebből a célból a fojtószelep helyzetének, a gyújtási szögnek és a szabályozott fordulatszámnak az értékeit a szívó motoroknál is meghatározzák. Erre a célra a megfelelő próbaváltót választják ki, vagyis azt a fokozatot, amellyel a mérést végzik.
"A mérés nagy sebességfokozatban történik, de a sebesség szintje olyan, hogy 50 km/h körüli sebességgel indulhat a gyorsulás" - magyarázza Moritz Müller. A 911 Turbo S-ben az ötödik sebességfokozat az optimális szint, amely lehetővé teszi az 50–240 km/h sebességtartomány tökéletes lefedését méréskor.
A második lépésben a járművet hevederekkel rögzítik a próbapadra, hogy optimálisan beállítsák a görgőn. Az autó lekötése után a kondicionálás a próbapadon történik. A próbaüzem mellett, amelynek során ellenőrizzük, hogy nincs-e feszültség és az autó megfelelő helyzetben van-e, a szoftverben ki kell választani az alapvető paramétereket - például a tengelytávot vagy a várható gyorsulási teljesítményt.
A tesztvezető befolyásolhatja az eredményt?
560 lóerős Porsche 911 Turbo S esetében a rámpa értéke 2,0 m/s, ami megfelel ennek a járműnek az átlagos gyorsulási képességének. Ehhez előre kiválasztják a forgó tömegek tömegértékét, vagyis a 19 hüvelykes kerekek esetében jelen esetben 80 kilogrammot.
Maga a mérés két részre oszlik: Az első lépésben a kerék teljesítményét a vizsgálati sebességfokozatban történő gyorsítással határozzák meg. Ha a sebességkorlátot a próbaváltón elérik, akkor a tengelykapcsoló kioldódik, vagy automatikus sebességváltó esetén a semleges sebességfokozat be van kapcsolva, és haladáskor meghatározzák a vontatási teljesítményt. A kerék teljesítményének mérésekor a kiválasztott tesztút két okból különös jelentőséggel bír.
Először is, a járműnek képesnek kell lennie a tiszta gyorsulásra 50 km/h körüli felszállási sebességről. Az automatikus sebességváltóknak minden sebességfokozatnál van egy minimális sebessége is, amelyet be kell tartani, különben a sebességváltó automatikusan lefelé vált.
A különböző történetek ellenére a tesztvezetőnek alig van mozgástere beavatkozni a kerékteljesítmény-mérésbe.
Másodszor, a próbapad legnagyobb megengedett sebességét nem szabad túllépni a próbaüzem során. A legtöbb egyhengeres tesztállomás ma akár 300 km/h maximális sebességet képes kezelni.
Az ellenkező történetek ellenére a tesztpilótának alig van mozgástere beavatkozni a kerékteljesítmény-mérésbe, amint azt a mahai Michael Pleinies kifejti: "Fontos, hogy a sofőr gyorsan gyorsuljon fel, mihelyt eléri a kezdeti sebességet a teszt sebességfokozatában. A teljes gáz nem jelenti a kickdown kiváltását a sebességváltó lefelé vált. A gyorsulás a motor fordulatszámának végéig folytatódik, a többit a tesztpad végzi. Gyorsuláskor a tesztelőnek nincs módja befolyásolni az eredményt. "
A kerékerő és a vontatási teljesítmény hozzáadása motor teljesítményt eredményez
A haladási folyamat, azaz a vontatási teljesítmény mérése során a tesztvezető elméletileg fékezéssel és így az eredmény kitolásával tudott segíteni. "De ez azonnal észrevehető" - mondja Pleinies -, mert a vonóerő-görbe parabolikus lefutású, és nem lehet lassítani egy párhuzamos erőt a görbe és ezáltal a teljesítmény növelése érdekében. Az eredmény mindig meglehetősen atipikus görbepálya lenne! "
A kerékerő és a vontatóerő hozzáadása megadja a motor teljesítményét. Hogy hogy? "Az erő a tömeg és a gyorsulás és a sebesség sebessége" - magyarázza Pleinies. "A próbapadon és a járművön tömegtöredékek vannak. A próbapad és a jármű olyan, mint egy szendvics a mérések során, a motornak mindent meg kell hajtania, és minden tömeg terhelést jelent a motor számára. A hengerek fékterhelése képezi azt a statikus komponenst, amelyet el kell a centrifugális tömeg dinamikus komponensként is felgyorsítható. "
A mérés legnagyobb ellensége a csúszás
Világos nyelven: A görgős fékpadon a jármű hajtáslánca és a próbapad forgó alkatrészei együttesen számos veszteséget okoznak, amelyek stresszt okoznak a motoron a kerék teljesítménymérése során. Ezeket a statikus és dinamikus veszteségeket a húzóerő határozza meg. A motor teljesítménye a kerék teljesítményének és a vontatási teljesítménynek vagy az energiaveszteségnek az összeadásából származik.
A kerék és az energiaveszteség kifejezések újra és újra zavart okoznak: Sokan látják a mért kerékteljesítményt, következésképpen úgy vélik, hogy ez a kerék ereje, de ez helytelen. A jármű és a próbapad egységet alkot: ha eltávolítja az autót a próbapadról, a veszteségek és a tömegek is eltűnnek a próbapadról. Emiatt a próbapadon kisebb a kerékteljesítmény - ezért hozzá kell adni a húzóerőt!
A modern tesztállomások bármikor pontosan és reprodukálhatóan mérhetik a teljes veszteséget. Ha igen, ha a keretfeltételek teljesülnek. És vannak olyanok: amelyek függenek a próbapadtól, a környezettől, és olyanok, amelyeket a törvény kötelezővé tesz.
A mérés nagy ellensége a csúszás: "A sportautókban mindig csúszik a görgő" - mondja Pleinies ", és főleg turbómotoroknál, amikor a nyomásnyomás teljesen felépül. De mindaddig, amíg ez hat-nyolc százalék közötti tartományban marad, ez a Keret." Másodszor, pontos mérés csak reális körülmények között végezhető el. Ha az autót 200 km/h fölé gyorsítják a próbapadon, de nincs megfelelően lehűtve, akkor a mérés nem éri meg azt a papírt, amelyre írták.
50 000 köbméter/óra, mint alsó határ
"A hűtés a mérés vége és vége, különösen a turbómotoroknál" - mondja Pleinies. A feltöltött levegőt reálisan kell hűteni, és az olaj- és vízhűtőknek is jó és tiszta áramlással kell rendelkezniük. Ehhez a levegőnek át kell áramolnia a motortéren is, a sebességváltónak is hűtésre van szüksége.
"Ha felhalmozódik a hő, a beszívott levegő hőmérséklete megemelkedik, és az elektronika elveszi az áramot" - mondja Pleinies. Kíváncsi: Néha a motor összes értéke helyes, de a végeredmény még mindig nem egyezik meg, mert a sebességváltó vezérlőegysége túl magas hőmérsékletet jelent. Ennek eredményeként a vezérlőegység csökkenti a teljesítményét. "A sebességváltók gyakran teljesen be vannak csomagolva, oldalsó katalizátorral ellátott V-motorokban közvetlenül azok között ül - brutálisan felmelegszik" - mondja Pleinies.
Amikor az autó leereszkedik, már nem folyik alatta a levegő - a hűtés nulla. Az autó előtti hűtőventilátor szintén fontos: "A cél 50 000 köbméter/óra, a sportautók alsó határaként 130-140 km/h légáramlással" - mondta Pleinies. Nincs felső határ: "90 000 vagy 150 000 m/h, plusz akár 200 km/h áramlás - ez ma már nem ritka! A villanyóra egy kicsit gyorsabban működik!" A szakemberek úgynevezett alkatrészfúvókat is használnak, amelyeket mobil és változó módon használnak, például a töltőlevegő hűtésére szolgáló bemeneti csatornák célzásához.
Még akkor is, ha mindenre illik, mégis figyelembe kell venni a külső környezeti tényezőket, például a légnyomást és a szobahőmérsékletet, és ahol egyes esetekben törvényi előírásokat is be kell tartani.
"Tesztpadjaink rendelkeznek egy környezeti modullal, amely rögzíti a környezeti adatokat és a beszívott levegő hőmérsékletét" - mondja Pleinies. A légnyomást, a szobahőmérsékletet és a páratartalmat is feljegyzik, mert az EGK 80/1269 szabvány kiszárítja a levegő nyomását szárított levegővel.
Amikor a régi szabványok megfelelnek az új technológiának
Ez az EGK-szabvány 1980-ból származik, ezért olyan motorok számára fejlesztették ki, amelyek nem rendelkeztek térképpel. Abban az időben a környezeti tényezők, például a légnyomás és a beszívott levegő hőmérséklete nagyon horderejű volt, különösen a porszívóval. Ezért az extrapolációt elvégeztük - attól függően, hogy hol van a próbapad. "Ma azonban vannak térképvezérelt motorjaink, amelyek részben függetlenül alkalmazkodnak az ilyen tényezőkhöz" - mondja Pleinies.
"Ehhez a motorvezérlő egység szoftvere egyéb paramétereket is tartalmaz, például az alkatrészek védelmét vagy a károsanyag-kibocsátást. A korrekciós tényezőnek természetesen általában a lehető legkisebbnek kell lennie."
Ergo, a mérőhelyiség hőmérsékletének 20-25 foknak kell lennie. "Ha ezt megteheti, akkor kevesebb a korrekciója." Ez elhagyja a légnyomást, ami természetesen a próbapad magasságától függ. Ezt nem lehet mesterségesen kompenzálni, különben vastag acélfalakra lenne szükség, hogy úgymond "felpumpálhassa" a helyiséget.
Elméletileg a hasznos teljesítmény akár egy százalékkal is csökkenhet a magasság 100 méteres növekedésével. Két százalékos próbapad-toleranciával ez elhanyagolhatónak tűnik - de 700 méter és a tengerszint között még mindig teljes hét százalék van!
Minimális eltérés 3,6 LE a 911 Turbo S-ben.
Tehát lassan visszatérünk az eredeti kérdésre, nevezetesen a Supertest Porsche 911 Turbo S mérésére. Akkoriban a Maha melletti Haldenwangban mérték, és nem Stuttgartban. Haldenwang 757 méter magasságban van - ezért korrigálni kellett a teljesítménynek az EGK szerinti kiszámítását. A probléma: a Porsche motor automatikusan korrigálja a magasságot és ezáltal a környezeti levegő nyomását akár 1000 méteres tartományban is. Mint? "A motor vezérlőegysége rendelkezik nyomásérzékelővel, és érzékeli a magasságot" - mondja Christian Kunde, a Porsche alapmotorjának és égési folyamatának vezetője.
"Ez azt jelenti, hogy az ECU pontosan tudja, hogy mekkora feltöltési nyomás szükséges a kívánt nyomatékhoz. A beállítás a turbófeltöltő VTG rendszerén keresztül történik. A VTG a vezérlőelem a nyomásfokozás szabályozásához. A kompresszornak nagyobb sebességre van szüksége a tartály magas szintű feltöltéséhez. és ezt a nagyobb mennyiségű levegőt a turbinának kell ellátnia - és ezt az alapjelű nyomásszabályozás szabályozza. "
Moritz Martiny, a Porsche járműalkalmazás-boxer motorokért felelős vezetője hozzáteszi: "A Supertest akkori görbéjét azért hozták létre, mert turbómotorunkat úgy működtették, mint egy szívó motorot. Szívó motorral ezt azért teszik, hogy lehetővé tegyék a motor szabványos specifikációját, ahogyan a motor is A modern turbómotoroknál azonban ez az EGK-szabvány szerinti korrekció nem alkalmazható. Régebbi turbómotoroknál a korrekció indokolt lehet, mert úgynevezett célnyomás-nyomásszabályozás nélkül működnek, amely reagál a magasságkülönbségre és a légnyomásra. "
Hosszú történet rövid: ami akkor történt, az kettős javítás volt. A vezérlőegység regisztrálta a magasságot és a VTG-n keresztül beállította a rendszert a magassághoz, ugyanakkor Maha korrigálta az eredményt a magasságra vonatkozó EGK-normának megfelelően - ebben az esetben a kettős párosítás sem jobb!
Haldenwang, Stuttgart és Recklinghausen különböző magasságú három Maha tesztállomásán végzett 911 Turbo S újramérése - ezúttal korrekció nélkül - minimális 3,6 LE eltérést mutatott. Még a Porsche is meglepődött, hogy a mért értékek ilyen keskeny, egy százalék körüli folyosón vannak. "A Porsche-nál a nyomásfokozást a VTG vezérli, így a töltés ugyanaz marad, bár a környezeti feltételek, például a légnyomás megváltozik" - mondja Michael Pleinies. "Ez azt jelenti, hogy az EGK szerinti korrekciónak már nincs értelme."
A BMW és az Audi hasonlóan halad ma. A műszaki fejlődés tehát elmenekült a jogi normák elől. Az eredmény: helyesen mért, de helytelenül kiszámított.