Wie funktioniert ein Dynamometer?

HINWEIS: Das folgende Beispiel geht von einer Ausgabe in lb-ft & Pferdestärken aus. Dynamometer können die Drehmomentabgabe genauso einfach in Newtonmetern oder Kilowatt messen, oder jede andere Maßeinheit für Drehmoment und Leistung.

Lassen Sie uns zunächst alle auf das gleiche Notenblatt bringen. Bei Fahrzeugen gibt es zwei grundlegende Arten von Dynamometern: Motor und Fahrgestell.

Ein Motordynamometer (kurz Dyno) misst das von der Kurbelwelle eines Motors abgegebene Drehmoment direkt. Hier ist ein größerer Motorprüfstand mit einem daran befestigten Motor:

Der daran angebrachte Motor scheint ein Detroit-Dieselmotor zu sein. Beachten Sie, dass der Motor nur über eine Ausgangswelle (durch das gelbe Stück abgedeckt) am Prüfstand befestigt ist.

Ein Fahrgestellprüfstand misst die Drehmomentabgabe eines Motors an den Reifen. Hier ist einer, der oberirdisch ist und auf dem ein Auto steht:

Auf dem Bild sehen Sie einen großen Zylinder unter den hinteren (Antriebs-) Rädern des Fahrzeugs. An dem großen Zylinder ist das Messgerät für dieses spezielle Modell angebracht.

Ein Prüfstand misst das Drehmoment an einem bestimmten Punkt (Motorkurbel oder an den Rädern, je nach Modell) und die Drehzahl, bei der das Drehmoment gemessen wird. Um dies zu tun (sagen wir für einen Motorprüfstand), wird der Motor an einer Halterung montiert (oder wie manche sagen würden „ festgeschnallt “). Diese Wiege befindet sich in der Nähe des Prüfstands, wo der Bediener ein Verbindungsstück zwischen den beiden platzieren kann. Dann werden alle Elektro-, Kraftstoff- und Kühlsysteme an den Motor angeschlossen. Gleichzeitig werden alle vorhandenen Sensoren angeschlossen, sodass der Bediener den Motor sehen kann , um sicherzustellen, dass er ordnungsgemäß läuft, oder ihn abschalten kann, wenn er Probleme sieht. Von dort aus wird der Motor betrieben und der Prüfstand liest das vom Motor erzeugte Drehmoment ab.

Um die Drehmomentabgabe eines Motors zu messen, muss der Prüfstand eine Art Widerstand erzeugen und dann den Widerstand messen. Dieser Widerstand wird dann durch einen Computer geleitet, der das Drehmoment bei einer bestimmten Geschwindigkeit berechnet und daraus die PS-Menge berechnen kann. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Widerstand gegen den Motor aufgebracht werden kann.

Ein Flüssigkeitsprüfstand verwendet ein Gerät, das dem Drehmomentwandler eines Automatikgetriebes ähnelt. Der Unterschied besteht hier darin, dass der Widerstand der Kupplungsvorrichtung angepasst werden kann, um die Drehzahl des Motors zu steuern.

Eine andere Art von Prüfstand ist ein Wirbelstromprüfstand. Anstelle eines Flüssigkeitskopplers werden Wirbelströme verwendet, um die Drehzahl des Motors zu steuern. Stellen Sie es sich als einen riesigen Generator vor, der durch die Erzeugung des Stroms eine Last aufbringen kann, die die Drehzahl des Motors zum Stillstand bringt.

Sowohl Flüssigkeits- als auch Wirbelstromprüfstände werden als Bremsprüfstände bezeichnet, da sie beide Methoden verwenden, um eine Bremswirkung zu erzeugen, die den Motor steuert. Eine völlig andere Methode zur Messung des Drehmoments durch einen Prüfstand ist ein Trägheitsprüfstand, der die Geschwindigkeit berechnet, mit der der Motor oder die Reifen eine bekannte Masse beschleunigen können. Dies funktioniert unter einer völlig anderen Prämisse als ein Bremsprüfstand. Aus diesem Grund können die Messungen zwischen den beiden Typen unterschiedlich sein.

Wenn der Motor auf dem Prüfstand läuft, entwickelt er Drehmoment. Am Prüfstand sind Sensoren angebracht, die den Bewegungsbetrag (tatsächliches Verdrehen des Geräts selbst) erfassen können, der von der Kupplungsvorrichtung erzeugt wird. Diese Kraft wird dann in das erzeugte Drehmoment umgerechnet. Während des Tests wird der Motor auf Volllast (WOT) geschoben. Der Prüfstand erzeugt Widerstand gegen den Motor, wenn er durch den Drehzahlbereich steigt. Um die Höhe des Drehmoments zu messen, muss der Widerstand ausreichen, um den Motor auf einer bestimmten Drehzahl zu halten, darf den Motor jedoch nicht überlasten (was seinen Fortschritt durch den Drehzahlbereich behindert). Wenn die Drehzahl des Motors ansteigt, macht der Sensor seine Arbeit und liest das erzeugte Drehmoment ab.

Ein Fahrgestellprüfstand funktioniert ziemlich gleich (entweder in Flüssigkeit oder Wirbelstrom), wird aber an den Rädern (Reifen) gemessen, wenn sie die Oberfläche der rotierenden Trommel berühren. Gegen die Reifen wird Widerstand ausgeübt und das Drehmoment gemessen. An den Reifen gemessen, ist die Drehmoment-/PS-Leistung aufgrund von Antriebsstrangverlusten immer geringer als das, was an der Kurbelwelle gemessen würde. Antriebsstrangverluste entstehen, wenn die Kraft durch das Getriebe, den Antriebsstrang (falls vorhanden), Richtungsänderungen durch das Differenzial, aus den Achsen und durch die Reifen übertragen wird. Als Faustregel gilt ein Verlust von etwa 15 %, wenn ein Fahrzeug ein Schaltgetriebe verwendet, und ein Verlust von 18 - 20 %, wenn ein Automatikgetriebe verwendet wird.

Die Berechnung der Pferdestärken (PS) ist der einfache Teil, hauptsächlich weil es nur eine mathematische Gleichung ist, die uns die Zahl liefert. Um HP zu berechnen, folgen Sie einfach der Mathematik:

P = (T * N) / constant

Wo:

P = Power (hp)
T = Torque (lb-ft)
N = Rotational Speed (rpm)
C = Constant (5252)

HINWEIS: Die Konstante 5252 ist der gerundete Wert von (33.000 ft·lbf/min)/(2π rad/rev)

Da dies eine reine mathematische Übung ist, kann der Computer im Handumdrehen die genaue Menge der erzeugten PS ermitteln, solange er weiß, wie schnell der Motor läuft und wie viel Drehmoment bei dieser bestimmten Drehzahl erzeugt wird.