Как измеряется правильная мощность на стенде

From MotoWiki
Jump to: navigation, search

AES-moto, 27.11.2011

Нам периодически задают вопросы, суть которых заключается в том — «Почему Ваш стенд показывает на 10-15 лс больше чем распространенный Dynojet»? Сразу хочу сказать — Вы правы. Мощностной стенд Диноджет действительно показывает несколько меньшую мощность. Попробуем в этой статье разобраться, кто прав — и приоткроем завесу тайны над некоторыми методами измерений, используемых нами.

Итак, как нам уже известно — стенд замеряет мощность при помощи определения ускорения эталонной массы (инерционный барабан). Чем быстрее разгоняется тяжелая болванка — тем больше мощность.

Напомним формулу вычисления крутящего момента, которую используют 99% мото-стендов:

t = I * a

где

t — момент, Н/м
I — момент инерции вращающейся массы
a — мгновенное ускорение

Опишем полную формулу определения мощности так:

P = (((m/2)*r2) *a) * ((RPM / 60) * 2*Pi)

где

P — Мощность Мотоцикла, в киловаттах
m — масса вращающихся деталей (барабан, колесо и т. д.), килограммы
r2 — радиус вращающихся деталей, метры
a — угловое ускорение, измеряется датчиком оборотов барабана , Rad/s2
RPM — обороты барабана стенда, об/мин
Pi — число Пи, 3.14 и т. д.

hint: Если в данный момент Вы что-то не понимаете — прочитайте этот абзац еще раз, посмотрите Wikipedia, учебники физики и т. д. :) Эта формула является ключевой для понимания, как работает стенд. Если есть какие то моменты, не понятные Вам — разберитесь, пожалуйста — это очень важно для понимания дальнейшей информации.

Итак, мы получили мощность на заднем колесе мотоцикла в Киловаттах. Вроде, все правильно. Опустим пока момент, что нас не интересует эта мощность, а нужна мощность на коленчатом валу — разберемся — может где-то здесь есть ошибка!

А она — есть, не сомневайтесь. Это те самые I=m/2*r2. Момент инерции вращающихся деталей. Кажется, метод замеров гениально прост — измеряем ускорение тяжелой болванки и вычисляем мощность. Чем быстрее болванка набирает обороты — тем больше мощность мотоцикла который ее раскручивает.

Но, как бы не так. Представьте некий «эталонный мотоцикл» с мощностью на колесе 100 лс. Вы ставите его на диностенд. Делаете замер — показывает те самые 100 лс. Теперь — запрещенный прием, МЕНЯЕМ ЗАДНЕЕ КОЛЕСО НА ЧУГУННОЕ, весом 50 кг. И — Диноджет показывает уже не 100, а какие-нибудь 30 сил. Хотя мощность то не поменялась! Меняется только масса деталей, которые двигатель разгоняет. Меняем колесо на совсем-совсем-легкое, скажем углепластиковое. И диноджет показывает 150 лс.

Это — Второй ключевой момент в понимании алгоритмов стенда. Обычный стенд НИЧЕГО не знает про массу деталей мотоцикла. Никто же не будет взвешивать колесо мотоцикла перед замерами. Поэтому, при расчете используется только масса измерительного барабана. Прибавьте к этой массе в формуле — массу колеса, звезд, цепи и т. д. деталей мотоцикла — и вы получите РЕАЛЬНУЮ МОЩНОСТЬ НА КОЛЕСЕ (true wheel horse power — TWhp). Она уже на 5-6 лс больше той мощности, которую показывает Диноджетовский стенд. И именно эту мощность показывают все стенды в тормозном режиме.

Соответственно, с ошибкой измерения мощности на Диноджете, в отличие от нашего стенда — ничего не сделать — все мотоциклы имеют разную массу колес, а динамометр это не учитывает.

Идем дальше. Цепь, звезды, подшипники колес — это трущиеся детали, которые потребляют мощность. Уменьшите трение в подшипниках — и стандартный стенд покажет большую мощность. Но ведь это не правильно — мы же настраиваем не трение в подшипнике, а Двигатель. И нам интересно знать, какая мощность на выходе ДВС.

Прибавьте потери на трансмиссии (Transmission Losses — Tl) к истинной мощности (TWhp) — и Вы получите мощность двигателя (Engine Power).

Итак, реальная мощность двигателя (та, которую показывает наш стенд) — это:

Ep = TWhp + Tl

То есть, к реальной мощности на колесе (обязательно с учетом массы колеса мотоцикла!) прибавляем потери на трансмиссии. И Вы видите ту самую цифру, которая указана в Техническом Паспорте мотоцикла.

Теперь, расскажем подробнее — как наш стенд измеряет TWhp и Tl. Нет, мы не снимаем колесо и не взвешиваем его на весах. Мы не снимаем двигатель чтобы снять мощность с ведущей звездочки — нам это не надо. И весь замер длится максимум 3 минуты. Ни вы, ни оператор стенда — ничего не знает про формулы, моменты инерции, дифференцирование и прочие страшные термины — все делается полностью автоматически.

Итак, поехали!

Типичный цикл замера:

По Горизонтальной оси — время. По вертикали — скорость мотоцикла.

Ключевые участки подписаны снизу цифрами. Объясним, что происходит при замере.

  1. Оператор плавно разгоняет мотоцикл с первой на 6 передачу. В этот момент ничего не измеряется.
  2. Оператор удерживает некоторое время (3-5 секунд) стабильную скорость на 6 передаче. В этот момент стенд измеряет передаточное отношение от барабана к коленвалу, без пробуксовки.
  3. Резко открываем газ на 100% — мотоцикл разгоняется, и в этот момент стенд замеряет мощность в инерционном режиме, точно так же как Dynojet.
  4. Сразу после «отсечки» — выжимаем сцепление. Барабан плавно замедляется. В этот момент измеряются потери на трансмиссии мотоцикла. Грубо говоря — чем меньше потери, тем дольше будет крутиться барабан.
  5. Момент истины — стенд прикладывает к барабану кратковременно тормозящее усилие на 1-2 секунды. Величина и время торможения строго определены. Именно в этот момент — зная, на сколько сильно замедлился барабан — определяется масса вращающихся деталей. Задача, обратная измерению момента — мы его уже знаем (с тензодатчика на тормозе), осталось по «ускорению» торможения определить момент инерции. Это очень просто, и к концу 5 этапа — который занимает всего 2 секунды и почти не чувствуется — мы узнаем точный момент инерции деталей мотоцикла. В этот момент становится известна TWhp
  6. Мотоцикл продолжает замедляться на выжатом сцеплении без торможения — продолжаем мерить потери на трансмиссии
  7. Замер закончен! Мы знаем — истинную мощность на колесе с учетом инерции деталей и потери на трансмиссии.

Суммируем эти цифры и получаем мощность на двигателе! Перед отображением на мониторе — мощность приводится к условиям стандартной атмосферы по алгоритму SAE. Что это такое — в следующих статьях.

Разумеется, все данные передаются на компьютер — и Вы можете попросить показать Вам любые из них. Если Вы хотите сравнить график с полученным на Dynojet — просто попросите вывести мощность с колеса без поправок инерции. Если хотите узнать, сколько доходит до заднего колеса — Вам нужен параметр TWhp. Для определения состояния мотора — подойдет только TWhp + Tl.

Можно так же узнать, насколько «убита» Ваша цепь или колесные подшипники — это параметр Потери на Трансмиссии.

Почему Dynojet стенд не измеряет точно?

Если добавить алгоритм измерения в софт стенда Диноджет — он будет измерять мощность точно так же как наш, и выводить разные массы, потери и так далее. Почти все необходимое «железо» в нем есть. Но, алгоритм — давно запатентован фирмой Bosch и лицензия на его использование стоит больших денег. Сопоставимых с ценой стенда. Поэтому, добавив такое программное обеспечение — стоимость диностенда бы выросла в 1.5-2 раза, а это потеря основного рынка — бюджетный стенд для настройки PowerCommander в «рядовых» зарубежных мотосервисах.

Так что, если Вы хотите проверить показания нашего стенда — сравнивайте их с данными точных исследовательских стендов SuperFlow или MAHA, либо с данными, указанными в ПТС мотоцикла.

А так же, внимательно читайте комментарии графикам со стендов — какая именно мощность на них отображена.