Rullande fattigmans bromsbänk

[JohnA]

I min jakt på praktiska prov och erfarenheter av bilmotorers verkan funderar jag på om det finns ett enkelt sätt att mäta hur mycket effekt en bilmotor faktiskt levererar när den sitter i bilen och utför sin vardagsuppgift. Det närmaste jag kommit sanningen är insikten om att en motor på si och så många uppgivna hästkrafter som bäst ger denna effekt vid ett ganska högt och begränsat varvtalsområde och att den maximala tillgängliga effekten vid lägre varvtal är betydligt mindre.

Det vore intressant att mäta mer exakt hur mycket effekt som behövs för att t.ex. hålla 60km/h på plan väg eller se hur fort man kan åka med max 30 hk. Men hur mäter man detta utan en bromsbänk i ett motorlabb eller avancerade dyra momentgivare?

Det jag funderar på är att nyttja elasticiteten i motorns gummiupphängning. När motorn ger kraft till hjulen vill den förstås vrida sig åt motsatta hållet i karossen. Om man gör en differentiell mätning mellan de gummikuddar som håller emot vridmomentet, multiplicerar med motorns varvtal och dividerar med växellådans utväxling borde man kunna mäta fram hästkrafterna ganska väl?

Man borde kunna kalibrera mätsystemet ganska bra genom att sätta en momentnyckel på vevaxelremskivan och se hur mycket olika moment vrider motorpaketet i dess fästen. Sedan gäller det att omvandla rörelsen i gummikuddarna till elektriska signaler...

Det finns olika industriella givare för detta, t.ex. resistiva rörelsegivare, trycksensorer och annat. Man kan också tänka sig hembyggda kapacitiva givare som påverkar frekvensen i en elektrisk resonanskrets enligt radioteknikens grunder.

Vet mätdatorn hur mycket det rör sig i gummikuddarna, vilket varvtal motorn arbetar vid och
vilken växel som är ilagd borde detta räcka för att räkna ut effekten som produkten av vridmoment och varvtal.

[torbjorn]

Momentgivaridéer:
http://patft1.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?patentnumber=4135391

[JohnA]

Oj, jag hängde inte med i det patentet... Såg inga förklarande bilder. Om jag fattade rätt handlar det om att mäta den lilla vridning som uppstår i vevaxelns flex. Jag har sett fristående industriella momentgivare som bestått av en smal axel som SKA flexa och i vardera änden har axeln ett "kugghjul" med induktiva givare vid "kuggarna". Momentet läser man sedan av som en fasförskjutning. Samma sak borde man kanske kunna göra med en växellåda på en bil men det blir ju olika flex beroende på vilken växel som ligger i. Å andra sidan är det just det problemet som måste hanteras om man mäter rörelsen i motorkuddarna.

Att mäta vridningen i en stålaxel är sannolikt mycket mer exakt och långtidsbeständigt än att kolla rörelsen hos några gummikuddar men det jag är ute efter är "quick and dirty" utan allt för avancerade maskinbearbetningar och demonteringar. Mätningen jag vill göra behöver heller inte vara så noga och framför allt är det helt ok att behöva kalibrera systemet då och då med en momentnyckel.

Ett ställe att stoppa in någon slags givare på skulle kanske kunna vara ryckfjädrarna i kopplingslamellen? T.ex. förse startkransen med en induktiv givare och sedan sätta en plåtskiva med tänder på växellådans ingående axel. Med en microcontroller borde man kunna räkna ut vridmomentet även om tandantalet skiljer sig.

Men nu vart det genast lite mer komplicerat att bygga igen... Hur mycket flexar en drivaxel? Då är det ju bara att krypa in under bilen och klistra fast de taggiga plåtskivorna vid växellådan och hjulnavet. 

[torbjorn]

För att se bilderna till patentet får man klicka på länken "images" upptill på sidan. Och de är inte i jpeg-format utan tiff, så det krävs en lämplig plugin till webläsaren, t ex Alternatiff.

Idén med det hela är att utnyttja att axelns magnetiska egenskaper ändras beroende på vridmomentet och att man kan känna av detta med några stillastående spolar + järnkärna.

[mantajohan]

visst kan man rækna effekten i bilen helt GRATIS 

detta e simpel mattematik 

detta behøver du:

hastighet (i meter per sekund)  (km/h delat på 3.6= m/s)
vikt på bilen (skriv upp halva)
tidtagarur
miniræknare

skoj at ha: varvræknare

 

detta e formlen

sluthastighet m/s * m/s * halva vikt i kg

minus

starthastighet m/s * m/s * halva vikt i kg

delat på antalet sekunder= medeleffekten i watt

vi drar upp 2 exempel

-------------------------------------------------------------
exempel 1
bil som væger 1200kg accelererar 80-120km/h på 7 sekunder

33.3m/s*33.3m/s*600(halva vikt)= 665334 joule

22.2m/s*22.2m/s*600(halva vikt)= 295704 joule

665334joule-295704 joule=369630watt eller 369.6Kw

369.6kw/7 sekunder=53kw eller 72Hk i medeleffekt (om man kan vavtalet så har men en bra gissning)
----------------------------------------------------
exempel 2

bil som væger 1600kg accelererar 75.6km/h-90km/h på 1.5 sekunder (5000-6000rpm)

25m/s*25m/s*800(halva vikt)=500 000joule

minus

21m/s*21m/s*800(halva vikt)=352 800joule

500 000joule-352 800joule= 147 200watt (147kw)

147kw/1.5sekunder=116kw (eller 157,76Hk)

(nu har vi också med varvtal så man kan gissa at denne bilen har ca 157hk på drivhjulen mellan 5-6000rpm)


----------------------------------------------------
andra skoj formler om man vill rækna hk eller vridmoment

Kw*1.36=hk

Hk*7000/rpm=Nm

Nm*rpm/7000=Hk

tænk på att formlen e inte mer exakt æn data som du lægger in och den beræknar endast effekten som kommer i marken ej drivlineforluster

kør førsiktigt o ha skoj


hela diskutionen formlen finns på http://www.300power.com/forum/index.php?topic=5911.msg80018#msg80018

[torbjorn]

Nu är det ju en sak att mäta vilken effekt drivaggregatet lämnar vid fullgas och vissa bestämda varvtal (eller snarare, när man mäter accelerationen mellan två hastigheter så får man ju ut medeleffekten inom det motsvarande varvtalsområdet), och en helt annan sak att mäta vilken hur hög effekt som används under vanlig vardagskörning.

Tänk på att de här formlerna bara ger den effekt som går åt för att accelerera bilen under mätningen, den effekt som går åt för att täcka rullningsmotstånd, luftmotstånd mm ingår alltså inte.

[mantajohan]

helt rætt torbjørn


man kan faktist gøra en berækning i hur mycket effekt man forlorar i luftmotmotstånd och friktion mellan dæck/væg

då tar man i

exempel 1 och startar i 120km/h och rullar i neutralvæxel till 80km/h och tar tiden


i exempel 2 så startar man i 90 och rullar till 75,6km/h

så det går att rækna bort en del av friktionsforlusterna 

[JohnA]

Nog skulle man kunna göra det riktigt enkelt för sig genom att montera ett femte hjul med skivbroms och momentvisande våg baktill på bilen? Får man bara fram ett varvtal och ett vridmoment borde resten gå att räkna fram. För att ett sådant koncept ska fungera med minsta möjliga felvisning antar jag att man måste göra mätningen på ettans växel för att däckfriktioner och luftmotstånd inte ska tjyva en massa hästkrafter bakom ryggen på systemet.

Det blir sannolikt ingen större noggrannhet men för relativa mätningar på en specifik vägsträcka borde det kunna fungera. Det ska visst finnas någon beräkningsmetod där man använder stoppur och bilens vikt för uträkning av medeleffekten helt utan tillkopplade prylar men jag är intresserad av att få fram motorns momentkurva över hela registret.

[mantajohan]

e du blind     min metod: du kollar på hastigheten och mæter med tidtagarur, har du bilens vikt så funkar det kanon 


hela formlen står ovan

[JohnA]

Tror ögonen duger ett tag till för körkortet.  Problemet jag ser med den där gamla klassiska metoden är att jag inte förstår hur man kan få fram en vridmomentkurva med mindre än att man mäter fram en rad genomsnittsvärden under mycket korta tidsintervall i olika hastighet. Det blir då svårt att få någon vettig noggrannhet och det blir också väldigt känsligt för andra faktorer. Dessutom tycker jag att det är skittråkigt att räkna hela tiden. Hellre då ett större tankearbete när jag skriver koden till en AVR-processor som sedan presenterar ögonblicksvärden i realtid.

[torbjorn]

En möjlighet är ju att leta på långa backar med konstant lutning, så branta att bilen vid fullgas håller olika önskade hastigheter konstant uppför dem. För att få flera olika "arbetspunkter" uppmätta i samma backe kan man t ex köra med olika tung last i bilen och/eller på olika växlar.

[olof]

Om du nu kan tänka dig att göra lite beräkningar efteråt i datorn, missa inte möjligheterna som en vanlig gps ger. Med den kan du spela in ett spår där du exakt vet klockslag, position och med rätt gps en bra noggrannhet i höjd (relativt när du började mäta). Kombinerar du detta med förbrukningsmätning med tidsstämpling och kör i lite backar och planmark vid olika hastigheter så kan du få ut skillnaden i förbrukning på planmark och backe vid samma hastighet och därmed en bra uppskattning av både effekt och verkningsgrad på planmark. Men du bör nog vara rätt vass på t.ex. excel för att få ut dessa siffror.

[torbjorn]

Om man vill få bra noggrannhet i höjd- och hastighetsmätning med GPS så bör man sätta yttre antenn på biltaket och inte lita till en antenn innanför vindrutan som ju bara "ser" satelliter inom en ganska liten sektor.