Wie und was soll gemessen werden?

Wir haben uns für einen Rollenprüfstand ohne Bremse entschieden. Dieser ist vom Aufbau und Material recht günstig umzusetzen. Der Prüfstand besteht aus einer schweren Stahlrolle die drehbar gelagert vom Hinterrad des Motorrads angetrieben wird.

Wie funktioniert das?

Die Leistung lässt sich auf zwei Arten ermitteln. Entweder durch Messen der Beschleunigung der Prüfstandsrollen, oder durch direkte Messung des auf die Rollen wirkenden Drehmoments. Für die Messung des Drehmoments ist teure Messtechnik notwendig weshalb wir uns für die Methode über die Beschleunigung entschieden haben Für diesen Fall muss das Trägheitsmoment der Rolle bekannt sein. Das lässt sich aus Gewicht und Abmessungen recht genau bestimmen. Die Rolle hat nach dem bearbeiten einen Durchmesser von 462mm und ein  Gewicht von 330,15Kg.

Aus dem Trägheitsmoment und der Beschleunigungszeit wird das Antriebsdrehmoment, und daraus über die Winkelgeschwindigkeit die Leistung ausgerechnet. Die Leistung entspricht der Realen an die Masse abgegeben Leistung. Das ist die selbe Leistung die das Bike auf die Straße wemst inkl aller Verluste wie z.B. Getriebe, Kupplung, Kette, Lager, Reifen... .

Mit dem Rollenprüfstand kann über die Radleistung indirekt die Motorleistung ermittelt werden. Will einer die absolute Motorleistung wissen, die der Motor an der Kurbelwelle abgeben kann, so muss u. a. noch die Verlustleistung im Antriebsstrang und der Rollwiderstand der Reifen erfasst und zu der Radleistung hinzugezählt werden. Das geschieht über das Schleppmoment durch ziehen der Kupplung am Ende der Messung. Die auf maximale Drehzahl gebrachte Rolle treibt den Antriebsstrang über den Reifen an und wird durch die Verlustleistung gebremst.

Literaturhinweise:

• Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik. 27.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2001, ISBN 3-8085-2067-1
• Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 2000, ISBN 3-14-221500-X

Nachdem wir uns Gedanken über die für uns geeignete Bauart gemacht hatten, sollte die Paradedisziplin der Frauen folgen, Shopping! Nur sind wir nicht Boris Entrup und auch nicht bei "Schörmanies Näxt Topfmodel" so das bei uns kein Lipgloss und kein Make-Up auf dem Zettel stand.

Männer brauchen...

• 0,5m³ Beton und ein paar Bewährungseisen
• 8x Schwerlastanker M16
• einen Klumpen Stahl ca. 400kg schwer
• einen Klumpen Wellenstahl,  Ø100mm
• 2 Pendellager
• 2x IBP Doppel-T Träger 160mm
• 12lfm Quadratrohr,  Ø40x40mm
• 4m² Tränenblech in 6mm Stärke
  
• 2x 2m Würth Orsy© Zurrschienen + Heavy Duty Fittinge
  (max. Belastbarkeit: Schiene 2,5t; Fitting 2,0t)
  
• 4,5kWh Gebläse aus der Getreidetrocknung
• Belüftungsschlauch & Rohr
• 1 PC-System
• Breitbandlamdasonde + Controller
• Software
• Gasbuddel & Sauerstoff
• paar MDF-Platten
• Möbelrollen (welche vom Einkaufswagen tun es auch *grins*)
• ein paar Kisten Bier
• ein bisschen Stahl hier und ein paar Trennscheiben dort...
• Farbe

Der Unterbau

Die Einkaufsliste ist komplett, alle benötigten Teile am Start. Los geht's!

Um den Traum vom eigenen Dyno nicht auf Sand zu bauen musste ein Fundament her. Mit Bewährungseisen gespickt entstand ein 18cm hohes und 1,20m langes Stahlbetonfundament in der bis dato als Lager genutzten Grube der Pornobude.

Im Anschluss wurden die Träger erstmal auf 'ner CNC -Fräse komplett überplant damit diese auch flächig auf dem Fundament aufliegen. Um mit der Rolle auf die gewünschte Höhe zu kommen, wurden noch zwei plane Stahlklötze aufgeschweisst auf denen dann die Lagerböcke verschraubt werden.

Zum fixeren der T-Träger haben wir M16 Schwerlastanker ca. 25cm tief mit Upat Injektionsmörtel in das neue und alte Fundament gesetzt (irre das Zeug, nach 5min ist der Kram Knochenhart).

Nach dem Lackieren der Träger erfolgte die erste "Anprobe" an den neuen Arbeitsplatz.

die Basis	Anprobe...	..mit Lagern

"Dicke Minna"

Der Unterbau war also komplett, nun ging's ans Eingemachte. Die Walze war das nächste Opfer. Leider hatte sie direkt auf der Lauffläche eine Fehlstelle im Material, so dass gut 10mm im Radius abgedreht werden mussten um diese auszugleichen. Dadurch ging uns leider auch einiges an Gewicht verloren was wir gerne behalten hätten. Aber was nicht ist, ist nun mal nicht.

Als erster Schritt wurde die Walze innen 100mm ausgestochen und ein 100er Wellenstahl eingesetzt und verschweisst. Danach konnte die Welle samt Walze in der Drehbank aufgespannt und bearbeitet werden. Um für den nötigen Grip bei den Messfahrten zu sorgen, haben wir die Walze auch gleich rändeln lassen. Zum Schutz vor Rost wurde die dicke Minna auch noch farbig übergejaucht.

geschweisst	geschruppt	gerändelt	gelackt & gelagert	montiert

Einbauen und ausrichten war keine große Hexerei und recht fix erledigt. Noch ohne Abdeckplatten und Vorderradstütze musste am Abend der Montage gleich der Fahrerlagerroller für die erste Probefahrt her halten...

Abdeckung & Vorderradstütze

Für die Unterkonstruktion der späteren Abdeckung der Technik haben wir aus 40mm Quadratrohr verwendet. Zusätzliche Verstrebungen in der Mitte sorgen für die nötige Steifigkeit damit sich unter dem Gewicht der 6mm Tränenblech-Stahlplatten auch nichts durchbiegen kann.

Die Platten konnten wir bei unserem Nachbar, der auch die Walze gedreht hat, auf dem Schneidbrenntisch zuschneiden. Das hat ne Menge Trennscheiben für die Flex und auch Zeit gespart. Die Aussparung für die Rolle haben wir so knapp wie möglich gehalten damit sich nicht versehentlich mal Kleinteile zwischen Blech und Walze verklemmen oder die Grube fallen können.

Die Vordere Konstruktion musste 3-teilig werden, da hier noch die Zurrschienen Platz finden mussten. Durch das Schienensystem sind wir in der Lage vom Moped bis zum großen Motorrad alle möglichen Radstände einstellen zu können.
Diese Orsy-Schienen haben eine Zuglast von 2.500kg. Die Heavy Duty Fittinge welche die Vorderradstütze fixieren halten 2.000kg. Beides ist für unsere Zwecke eigentlich schon hoffnungslos überdimensioniert, aber ein wenig Sicherheit schadet ja nicht. Auch hat sich das System einfach angeboten da es unheimlich praktisch und zudem auch noch bezahlbar ist.

Nach dem Zuschneiden und anpassen wurden die Tränenbleche mit der Unterkonstruktion verschweisst. Das Geraffel hat ein unwahrscheinlich hohes Eigengewicht und ist selbst zu zweit noch schwer zu tragen. Dadurch konnten wir aber auch die Möglichkeit des Vibrierens des Unterbau's schon deutlich minimieren. Zusätzliche Vorlegebänder unter den Quadratrohren tun ihr Übriges.

Die Vorderradstütze wurde aus dem übrig geblieben Tränenblech gefertig und mit einem 20mm Quadratrohr nochmals abgestützt. Unter den seitlichen Laschen befinden sich die Gegenstücke der Fittinge welche die Verstellung erst möglich machen. Durch die Dreieckskontruktion der Stütze steht das Vorderrad immer automatisch in der Mitte und das Hinterrad zentriert sich nach wenigen Umdrehungen mittig auf der Walze.

Um das zurückrollen bei Lastwechseln während der Messfahrt zu verhindern ist die Stütze beidseitig mit einem Langloch versehen, wo ein Spanngurt durchgeführt wird. Dieser umschlingt die Vorderradfelge und gibt so sicheren Halt auch bei großvolumigen Zweizylindern mit einem hohen Motorbremsmoment.

Das gesamte Motorrad mit mit zwei weiteren Spanngurten nach links und rechts abgespannt um ein Umkippen zu vermeiden. Die Spannösen hierfür sind für eine Zugbelastung von 400kg ausgelegt. Für einen Transport auf dem Anhänger wäre das etwas knappt bemessen. Da das Motorrad hier aber nur soweit "verspannt" wird, dass es nicht umfällt, liegen nur Bruchteile dieser Belastung an.

Kühlung

Um die Motoren auch an heissen Tagen keinen Hitzetod sterben zu lassen, haben wir ein aus der Tabaktrocknung stammendes Starkstromgebläse zweckentfremdet. Der 4,5kWh Motor erzeugt mächtig Wind und hält die Betriebstemperatur selbst bei 32°C Aussentemperatur konstanst bei 90°C Wasser.

Das gute Stück stand (neu und unbenutzt wohlgemerkt!!) seit der Wende auf dem Dachboden unseres Nachbars. Wir haben ihm es kurzerhand aus den Rippen geleiert. Besten Dank noch mal Mario!
Wir haben das Gebläse komplett zerlegt, den leichten Rost hier und da entfernt und alles neu lackiert. Das Gebläserad war leicht unwuchtig, das haben wir bei der Gelegenheit gleich mit behoben.

Wieder komplett montiert, waren wir beim ersten Test doch recht erstaunt welchen Orkan das Gebläse erzeugt. 4,5kW sind halt 4,5kW. Einfach nur krass.

Ansaug	komplett	die Schaufeln

Da das Teil in der Grube seinen Platz findet, wurde kurzerhand noch ein Ansauggehäuse aus 1,5er Blech zusammen gebraten. Durch das Gitter gehen nun keine gefährlich großen Teile mehr durch. Über den Ring wird ein Stück Belüftungsschlauch geschoben und unter dem Grubengitter fixiert. So saugt es die kältere Luft von unten an ohne dass man Gefahr läuft sich den Kühler mit evtl. angesaugten Steinchen zu perforieren.

Rohbau	geschliffen	fertig fürs lacken

Worauf sich jeder gefreut hat, war der erste Test.

Mit Polli's Rennhobel und einer ganz besonderen Auspuffanlage, welche wir bis zu diesem Zeitpunkt auch noch nie im Fahrbetrieb gehört hatten, ging es nun an den ersten Hardwaretest.

Wir hatten den ganzen Freitag lang noch gebaut, angepasst und die restlichen Sachen der Vorderradstütze geschweisst. Am späten Abend gegen 22:00Uhr waren wir dann weitestgehend fertig, so dass um 22:30Uhr die "o815" auf dem Stand geschnallt und gezyndet wurde.

Unser Nachbar hatte sich kurz vorher noch verabschiedet mit den Worten "ich geh erstmal pennen. Ich werd' schon hören wenn's losgeht..". Hehehe, und wie er es gehört hatte *ROFL*. Am nächsten Morgen hat er von klirrenden Gläsern im Schrank berichtet und dabei ein dämliches Grinsen aufgesetzt welchem die Worte folgten "..los reiss an den Hobel, ich will's auch mal live hör'n!". Doch der Reihe nach!

Gegen 22:30uhr hatten wir wie schon erwähnt die Bombe gezyndet und nach der Warmfahrphase sollte es ordentlich Spuk geben welcher wohl auch den restlichen Anrainern nicht erspart geblieben ist *hehe*.

Anfangs erstmal vorsichtig ran getastet lief der Bock in unteren Drehzahlen mit gelegentlichen Gasschüben. Joshi hatte den Laptop angeklemmt und ein paar Daten erfasst und auch sonst geschaut dass alles glatt geht. Der Fränker hat zufällig grad beim Nachbarn an seinem Quad geschraubt und wollte sich das Schauspiel nicht entgehen lassen. Wir haben ihn gleich den Luftschlauch in die Hand gedrückt und als Kühlfritzen abkommandiert^^

Nachdem bei langsameren Tests im 5. und 6. Gang nichts Besorgnis erregendes aufgefallen war, haben wir die Karre einmal mit Halbgas und anschließend noch mal mit Vollgas bis 10.000rpm gedreht. Alles war i.O., es gab nichts was uns hätte Sorgen machen müssen.

Alle weiteren Tests mit Vollgas bis zum Drehzahlbegrenzer haben wir dann am nächsten Morgen gemacht. Wir wussten so zumindest dass die Hardware funktioniert, das Hinterrad in der Spur bleibt, die Kühlung ausreicht, im Prinzip alles so läuft wie wir es geplant hatten.

Adobe Flash Player nicht installiert oder älter als 7.0.14!

Die Software

Das Herzstück eines jeden Prüfstands ist die Software. Mit ihr steht und fällt der Erfolg eines solchen Unterfangens. Ein schlechte / ungenaue Software mit falschem Korrekturfaktor liefert auch entsprechend falsche Werte. Doch das will ja niemand.

Wir haben lange gesucht, viele Mails geschrieben und Telefonate geführt. Am Ende hatten wir uns für die Software aus Finnland entschieden. Der Grund hierfür ist vielfältig und nicht leicht in ein paar Sätzen zusammen zu fassen. Die Erklärung würde mehrere Din A4-Seiten umfassen, was wir euch an dieser Stelle aber ersparen wollen.

Um es auf den Punkt zu bringen, es gibt Hersteller von Leistungsprüfständen welche in die Leistungsberechnung "eigene" Durchschnittwerte für Verlustleistung  z.B. des Reifens oder der Kraftübertragung von Kurbelwelle zur Kupplung mit einrechnen. Es ist aber davon auszugehen, dass eine Harley sowohl am Hinterreifen als auch an der Kurbelwelle eine andere Verlustleistung hat als ein 4Zylinder Rennmotorrad oder gar eine 125er 2Taktmaschine. Das erschien uns dann ein wenig sinnfrei, schließlich wollten wir zuverlässig wissen was der Motor tatsächlich leistet, bzw. was das Moped an Leistung auf die Straße schickt.

Wer sein Moped gescheit abstimmen will und/oder einfach nur wissen will woran er tatsächlich ist, wäre bei o.g. Methode schlecht beraten. Entscheidend ist, was tatsächlich hinten ankommt, keine Theoretischen Superlative die allenfalls dafür dienen am Stammtisch den Kollegen zu überbieten. All diese Superlative nützen gar nichts wenn das Licht der Startampel erlischt und sich die Meute auf die erste Ecke hin katapultiert. Genau dann zählt nur das was die Pelle auf den Asphalt presst.

Änderungen an Abgasanlage, Elektronik, Gemisch oder was auch immer können nach Erfolgter Messung durch direktes Vergleichen der Leistungskurven analysiert werden. Es können bis zu 5 verschiedene Messungen übereinander gelegt und verglichen werden.

Nach einem Jahr im Betrieb war die Nachfrage immernoch da, auch Motor- bzw Kupplungsleistung zu ermitteln. Da uns der bisherige Softwarehersteller hier leider keine Lösung bieten konnte, haben wir beschlossen noch einmal Geld in die Hand zu nehmen. Wieder haben wir telefoniert und emails geschrieben. Ein etwas längeres Telefon mit Alfons Amerschläger fruchtete schließlich mit dem Ergebnis dass wir hier nach dem fündig wurden was wir gesucht haben. Der Deal war recht schnell perfekt

Gemessen wird neben der Hinterradleistung, also dem was wirklich auf der Straße ankommt auch die Schleppleistung. Aus beiden Werten ergibt sich die Motorleistung (Leistung an der Kupplung).

Die Schleppleistung ist die Energie, welche zum Antreiben des Hinterrads benötigt wird. Also Kette, Kardan oder Riemen, das Getriebe, die Lichtmaschine, etc. Im Prinzip alles ab der Kupplung was im Fahrbetrieb vom Motor mit angetrieben werden muss.

Wie die Schleppleistung ermittelt wird steht unter "Phase 1: Planung".

Extras

Zusätzlich zur Leistungsmessung haben wir eine Breitbandlambdasonde an Board. Mit deren Hilfe erfassen wir die Gemischzusammensetzung während der Messfahrten und können diese Werte analog zum Leistungsdiagramm auswerten. Weiter haben wir Kabel und Software für Powercommander und und Ignitech CDI's zur Verfügung um bei Bedarf auf vorhandene Geräte zugreifen zu können.

So ist es möglich, gezielt Einfluss auf die Gemischbildung zu nehmen und den Vergaser oder die Einspritzanlage im Bereich eines Leistungseinbruchs anzufetten oder abzumagern. Je nachdem wie es die Situation erfordert. Das spart viel Zeit und man geht kein Risiko ein den Motor zu weit abzumagern und so einen Motorschaden zu provozieren.

Die beheizte Sonde kann bei allen 4Taktmotoren, welche über einen entsprechenden Anschluss im Abgassystem verfügen, eingesetzt werden.