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Leistungsmessung ohne Pruefstand
#1
Hallo zusammen,

habe heute etwas für alle Mechanik-Optimierer mit Hang zur Theorie. Jedenfalls können ein paar Mathe-Kenntnisse nicht schaden.

Ich optimiere gern ewig lang an der perfekten Abstimmung, Vergaser, Motor und vor allem Auspuff bis das Moped bezüglich Laufkultur, Leistungsentfaltung und Spritverbrauch meinen jeweiligen Erwartungen entspricht. Ein richtig originales (Zündapp-) Moped habe ich leider nicht, wäre mal zum Vergleich interessant.

Bei der Abstimmerei muss man Beurteilen was die jeweilige Anpassung letztlich gebracht hat: ein erfahrenes Popometer ist schon viel Wert, hätte es aber gern genauer und vor allem gut dokumentiert.

Ein Prüfstand der Motorleistung über Drehzahl misst wäre perfekt, aber mit entsprechendem Aufwand und Kosten verbunden.
Einfache Prüfstände lassen das Moped einfach nur eine schwere Rolle über das Antriebsrad beschleunigen. Das Prinzip lässt sich auch auf eine ebene Straße übertragen, nur dass man das Moped selbst samt Fahrer beschleunigt.
Also mit dem Moped in einem bestimmten Gang (z.B. den zweiten) bei  niedriger Drehzahl rollen und dann mit Vollgas bis zur Enddrehzahl Ausbeschleunigen.
Dabei die Geschwindigkeit exakt mitschreiben. Das gelingt durch Aufzeichnen der Generatorspannung (Lichmaschine) auf einen kleinen Rekorder. Das kann ein Handy oder MP3-Player mit Recoderfunktion sein. Ich nehme z.B. einen alten iPod 5 nano.

Das digitale Tonsignal des Recorders ist dabei ein Abbild des Wegs über der Zeit und bildet die Grundlage für alle weiteren Berechnungen.
Neben der Beschleunigungskraft muss vom Motor noch der Rollwiderstand, der Luftwiderstand und die zu bescheunigenden rotierenden Massen überwunden werden. Dabei gehe ich von einer absolut ebenen Straße aus (im Norden fast überall so) und Windstille (im Norden eher selten).

Und jetzt zum eigentlichen Punkt: ich nutze seit einiger Zeit ein kleines Mathe-Skript zur Leistungsberechnung. Die Software-Umgebung dafür ist Freeware, heißt Octave und ist dem kommerziellen Matlab nachempfunden. Das Script wird mit der (vorbereiteten) Tondatei gefüttert und liefert Leistung und Drehmoment über Drehzahl, als Graphik und als csv-Export zur Weiterverarbeitung.

Dem Script werden notwendige Randbedingungen in einer Datei Leistung.cfg mitgegeben: Gewicht Maschine+Fahrer, cw-Wert, Querschnittsfläche, Übersetzung, Reifenumfang etc.

Als Beispiel hänge ich zwei Messungen meiner Mopeds an, beide nicht Original. Ähnlicher Hubraum, aber komplett unterschiedliche Charakteristik.
Eine KS100 4-Gang. Motor und Auspuff nahezu original, aber 20er Mikuni statt 22er Bing (ori).
Eine KS125-05. Modifizierter Nachbau-Zylinder, selbstgebauter Auspuff, 28er Mikuni statt 27er Bing Vergaser.

Wäre sehr an Messungen originaler Mopeds interessiert.

Noch ein paar interessante Randinfos zu den Messungen an der KS125: habe im zweiten Gang ausbeschleunigt, d.h. im ersten kurz angefahren und sofort in den zweiten geschaltet. Bei der Enddrehzahl ist das Moped rund 65 km/h schnell. Der Anteil des Rollwiderstands beträgt dabei ca 1 PS, der Luftwiderstand 2,3 PS. Die rotierenden Massen von Polrad, Kurbelwelle und Räder spielen praktisch keine Rolle, liegen unter 200W.
Ich messe die reine Hinterradleistung, d.h. Reibung (Schleppmomente), Lichtmaschine etc haben keinen Einfluss und werden auch nicht nachträglich hereingedichtet.
Habe bei beiden Mopeds den zweiten Gang gewählt, als Kompromiss von nicht zu hoher Geschwindigkeit mit Einfluss schwer quantifizierbarer Größen (wie cw-Wert / Querschnittsfläche) sowie ausreichend langer Messdauer.

Im Anhang lege ich das Script sowie einige Testdaten als ZIP-Archiv bei. Das Script ist kommentiert aber bei entsprechendem Interesse schreibe ich gern den technischen Hintergrund sowie eine Anleitung zusammen, so dass Verbesserungen / Erweiterungen möglich sind.
Die Handhabung ist im aktuellen Stand weder selbsterklärend noch fehlertolerant.

Gruß Wulf


Angehängte Dateien
.png   KS100_2v4G_Leistungsmessung_V2_20160509.png (Größe: 80,7 KB / Downloads: 376)
.png   KS125_Leistungsmessung_V1_20171125.png (Größe: 77,26 KB / Downloads: 376)
.zip   Z_Net_Paket_Leistung_November_2017.zip (Größe: 2,37 MB / Downloads: 11)
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#2
Schön was du machst, aber gibt es doch schon. Kennst du nicht GSF Dyno? http://atom007.heimat.eu/tmt/gsf_dyno_de.html
Geht auch über Audio Aufnahme, oder Lichtmaschinen Signal.
Ich hab mich nicht sehr damit befasst weil ich Prüfstand in der Garage habe mit 300kg Rolle, 50cm Durchmesser.
Auf dem Prüfstand versucht man aber immer möglichst realistische Messungen zu machen. Das heisst grösstmögliche Übersetzung
und möglichst schwere Rolle im grössten Gang. So das dann die Messung schön lange dauert und der Auspuff auch seine Temperatur erreicht die
er auf der Strasse, oder im Rennen, beim Beschleunigen im grossen Gang hat. Wie schwer die Rolle sein muss für die entsprechende
Leistung und Dauer kann man errechnen, Massenträgheitsmoment.
Die Messung eines Auspuffs wo der Motor die zu kleine Rolle in kürzester Zeit hochschiesst kann gut aussehen, der Auspuff ist dann
aber unter realen Bedingungen zu kurz.
Am Prüfstand kann man schon viel sehen und machen. Man sieht wann der Auspuff einsetzt, wo er ein Leistungsloch hat und was eine
Veränderung am Motor bringt. Der Fahrversuch ist aber trotzdem nötig. Gasannahme aus der Kurve raus ist damit nicht einstellbar, oder nicht
vollständig.
Früher zählte das Erreichte, heute reicht das Erzählte.
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#3
Guten Abend,
ein eigener stationärer Teststand ist natürlich der Idealzustand. Das geht allerdings mächtig ins Geld, auch den Platz muss man erst mal haben.
Hatte mir auch schon mal überlegt so was selbst zu bauen, aber angesichts der Vorstellung von der Zerstörungskraft einer hoch beschleunigten, sich losreißenden Rolle, den Gedanken schnell aufgegeben.

Der Testlauf auf der Straße dauert gut 6s. Motor und Auspuff fährt man vorher warm. Und mehrere Läufe hintereinander gehen auch.

Die GSF-Dyno Version aus deinem Link kannte ich noch nicht, aber eine frühere, stark fehlerbehaftete.
Lange habe ich SIP-Dyno vom "German Scooter Forum" benutzt und mich auch davon inspirieren lassen. Ist eine Matlab-Anwendung, wie GSF-Dyno.
SIP-Dyno liefert meist plausible Kurven, zeigt manchmal aber auch totalen Unsinn an.
Deshalb habe ich mich selbst rangesetzt, da die SW leider nicht offen gelegt ist, so ist keine Fehlerkorrektur möglich.

Habe GSF-Dyno aus deinem Link mit der gleichen Tondatei gefüttert: liefert ähnliche Werte, überzeugt mich aber aus zwei Gründen nicht: erstens fehlen am oberen Drehzahlende mehrere 100 U/min (habe Anzeigebereich bis 10000 U/min gewählt) und die Ausgabe ist sehr stark gefiltert (weichgezeichnet) so dass Details verfälscht werden.

Anbei zwei Bilder: oben die drei Rechenprogramme nebeneinander (mein Script, SIP-Dyno, GSF-Dyno), gefüttert mit dem KS125 Testlauf aus meinem Post oben.
Das zweite Bild zeigt einen früheren Testlauf wo SIP-Dyno groben Unsinn rechnet. Halt der Grund das selbst zu versuchen.

Gruß Wulf


Angehängte Dateien
.png   Verschiedene_Dyno.png (Größe: 154,33 KB / Downloads: 237)
.png   SIP_Dyno_Fehler.png (Größe: 77,12 KB / Downloads: 236)
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#4
Guten Abend,
habe die Lösungswege für einfache "Prüfstandsfahrten" skizziert.
Gruß Wulf


Angehängte Dateien
.pdf   MotorleistungMessen20180530.pdf (Größe: 246,74 KB / Downloads: 37)
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