Leistungsmessung im Fahrbetrieb für PKW

*** mehr als 25 Jahre Erfahrung ***

Leistungsmessung im Fahrbetrieb für PKW


Ich biete am Standort Elmshorn GPS-basierte Leistungsmessungen für PKW an. Die Leistungsmessung wird im normalen Fahrbetrieb durchgeführt und ist sehr viel schonender für den PKW als eine Leistungsmessung auf einem Rollenprüfstand. Die Genauigkeit dieser Messmethode liegt für die Radleistung typischerweise bei +-3% und ist damit sehr gut geeignet um mit einer "vorher-nachher" Messung  Tuningmaßnahmen am Motor zu überprüfen.


Die Messungen werden mit der PerformanceBox von Racelogic durchgeführt. Dieses Gerät arbeitet mit einer zuverlässigen10Hz GPS-Engine, hat eine hohe Reputation in der Fachwelt, und ist deshalb auch für Geschwindigkeitsmessungen bei Rekordfahrten zugelassen. Da das Gerät die Rohmessdaten in hoher Qualität aufzeichnet, können sie umfangreich bearbeitet und ausgewertet werden. Für die Messung wird ein Stromanschluß im PKW benötigt (Zigarettenanzünder, USB).


Standard-Leistungsmessung: Preis 149,-€

 

  • Es stehen 30min. Zeit für Messfahrten zur Verfügung und typischerweise werden 1-3 Messfahrten je Richtung durchgeführt. Dabei wird aus dem Stand die ersten 2-3 Gänge voll beschleunigt. Die Messfahrten können auch als 0-100 km/h Messungen durchgeführt werden. Gegen Aufpreis kann die Zeit verlängert werden für mehr Messungen oder Beratung.
  • Die Auswertung der Rohmessdaten und Berechnung der verschiedenen Leistungsarten erfolgt dann im Nachhinein am Computer. Am nächsten Tag wird das Ergebnis per E-Mail zugeschickt in Form eines Berechnungsblattes.


Vorteile gegenüber einer Leistungsmessung auf einem Rollenprüfstand

  • Realistische Betriebsbedingungen: In der Umgebung, in der das Auto verwendet wird, wird auch seine Leistungsfähigkeit gemessen
  • Keine Probelem mit der Kühlung des Motors: Die ausreichende Zufuhr von Kühlluft ist gerade bei Motoren mit hoher Leistung auf Rollenprüfständen schwer zu realisieren. Im Fahrbetrieb entsteht durch den Fahrtwind automatisch genügend Kühlluft. Das Risiko, dass der Motor bei der Messung Schaden nimmt, ist dadurch deutlich geringer.
  • Deutlich geringere Beanspruchung der Reifen: Auf Rollenprüfständen werden diese oft zu heiß da die Kühlung durch den Fahrtwind fehlt.
  • Geringere Probleme mit Schlupf an den Antriebsrädern: Dadurch, dass auf Rollenprüfständen zwei gekrümmte Flächen aufeinander ablaufen, ist die Reifenaufstandfläche deutlich kleiner als auf der Straße. Dadurch kann weniger Kraft übertragen werden und die Antriebsräder neigen bei leistungsstarken Fahrzeugen zum durchdrehen auf den Rollen.
  • Das Auto kann selbst gefahren werden. Auf Rollenprüfständen bedient in der Regel das Personal des Prüfstandbetreibers das Auto
  • Geringeres Risiko für Fahrzeugschäden. Auf einem Rollenprüfstand muss das Fahrzeug festgebunden werden. Die dafür erforderlichen Halteelemente müssen die gesamte Vortriebskraft halten. Wird das nicht sachgemäß gemacht oder sind die Halteelemente schadhaft, dann kann das Fahrzeug schlagartig den Rollenprüfstand verlassen.


Vorbereitung des zu messenden PKW

 

  • volle Verkehrstauglichkeit sicherstellen
  • Reifendruck kontrollieren und richtig einstellen
  • Fahrzeug- und Fahrergewicht ermitteln


Theorie zur GPS-basierten Leistungsmessung


Warum kann man die Leistung eines Fahrzeugs im Fahrbetrieb mit einem GPS-basierten Messgerät ermitteln. Allgemein gilt:

Leistung = Kraft x Geschwindigkeit


Die Geschwindigkeit wird direkt über das Messgerät ermittelt. Nach Newton gilt:

Kraft = Masse x Beschleunigung


Die Beschleunigung wird wieder aus dem Messgerät ermittelt, die Masse muss vorher auf einer genauen Waage (z.B. beim TÜV) ermittelt werden. Für Vorher-Nachher-Messungen kann auch mit der Angabe im Fahrzeugschein gerechnet werden.


Was dann im Fahrbetrieb ermittelt wurde ist die Beschleunigungsleistung, die nach allen Verlusten letztendlich zu einer Beschleunigung des Fahrzeugs führt. Um auf die Radleistung zu kommen, die auf Rollenprüfständen ermittelt wird, müssen die Verlustleistungen von Rollwiederstand und Luftwiederstand dazu addiert werden. Hierzu müssen Frontfläche  und Cw-Wert des Fahrzeugs bekannt sein, zudem gehen wieder Geschwindigkeit und Masse ein sowie ein Rollwiederstandsbeiwert ein. Diese Verluste sind, wenn die Leistung im Bereich von 100 KM/h gemessen wird, noch relativ gering und liegen jeweils in der Größenordnung von etwa 10 PS bei modernen Limousinen.

Radleistung = Beschleunigungsleistung + Verlustleistung_Rollwiederstand + Verlustleistung_Luftwiederstand


Um jetzt auf die Motorleistung zu kommen müssen noch die Leistungsverluste des gesamten Antriebsstrangs dazu addiert werden. Darin sind von der Kupplung bis zum Rad die Verluste aller Lager sowie die Verluste aller Zahnradpaarungen enthalten. Die Summe dieser Verluste wird auch oft als Wirkungsgrad des Antriebsstranges angegeben. Dieser besagt, wieviel % der Motorleistung nach dem Antriebsstrang noch an den Rädern ankommt. Diese Wirkungsgrade bewegen sich, über alle Hersteller und Fahrzeugtypen gesehen, in folgenden Bereichen:


Manuelles Schaltgetriebe und mechanische Kupplung sowie DSG-Getriebe:

Frontantrieb:   85-90%

Heckantrieb:    82-90%

Allradantrieb:  75-83%


Bei der Ermittlung der Motorleistung nehme ich hier jeweils die Mitte des Bereichs an.

Bei Wandler-Automatikgetrieben ohne Überbrückungskupplung ist der Verlust nochmal ca. 5% größer, mit Überbrückungskupplung ca. 2%.


Die Antriebsstrang-Verluste variieren, weil je nach Fahrzeughersteller und -Typ die Anzahl der verwendeten Lager und Zahnradpaare unterschiedlich sind, genauso wie die Verzahnungsarten und Lagertypen. Desweiteren unterliegen natürlich auch alle Lager und Zahnradpaarungen Fertigungstoleranzen. Deshalb können zwei identische Fahrzeuge aufgrund unterschiedlicher Fertigungstoleranzen auch unterschiedliche Antriebsstrangverluste aufweisen.


Aus diesem Grund kann die exakte Motorleistung immer nur mit ausgebautem Motor auf einem Motorenprüfstand ermittelt werden. Auf Rollenprüfständen versucht man über die Ermittlung der sogenannten Schleppleistung die Antriebsstrangverluste zu ermitteln, indem man die Antriebsräder in ausgekuppeltem Zustand mit einem Elektromotor über die Rollen antreibt. Aber auch das ist nicht exakt, z.B. weil auch der Antrieb des Rollenprüfstandes natürlich Lager und Getriebe enthält, die Fertigungstoleranzen aufweisen. Weiterhin muss auch die genaue Antriebsleistung des Elektromotros bekannt sein. Zudem rollen in allen Zahnradpaarungen des Fahrzeuge (Differenzial und Getriebe) jetzt nicht dieselben Zahnflanken wie beim Antreiben des Fahrzeugmotors aufeinander ab, sondern die gegenüberliegenden.


Die Beschleunigungsleistung und die Radleistung können dagegen relativ genau ermittelt werden, sowohl im Fahrbetrieb, alsauch auf Rollenprüfständen. Für "vorher-nachher"-Vergleiche bei Tuningmaßnahmen ist das ausreichend, weil die Antriebsstrangverluste ja gleich bleiben, vorausgesetzt es wird nicht gleichzeitig auch das Getriebe oder der Antriebsstrang geändert.