EMFT-22R Vermogenstestbank Zelfstudie en huiswerk 10-08
Inhoud 2 INTRODUCTIE 3 DOELSTELLINGEN 4 INLEIDING 5 MOTORKOPPEL OF DRAAIMOMENT 5 VERMOGEN 5 VULLINGSGRAAD 6 MOTORKOPPEL METEN 6 RELATIE KOPPEL EN VERMOGEN 7 BENODIGDE VERMOGEN 7 TESTMETHODEN 10 MEETRESULTATEN 11
Introductie 3 Met dit zelfstudiepakket kun je je voorbereiden op de Regionale Praktijktraining. Tijdens de training ga je een aantal werkorders uitvoeren. De informatie in dit zelfstudiepakket kan je helpen om die werkorders snel en doeltreffend uit te voeren. Verder is de zelfstudie een aanvulling op de theorieleerstof van je beroepsopleiding. In het zelfstudiepakket staan ook huiswerkvragen en opdrachten. Daarmee kun je controleren of je de stof goed begrijpt. Maak de vragen en opdrachten en bespreek ze met je leermeester. Je kunt je vragen natuurlijk ook tijdens de RPTdag aan de trainer stellen. De RPT-dag bestaat uit drie onderdelen: Theoriedeel Hier behandelen we kort de onderwerpen uit het zelfstudiepakket. Als bepaalde dingen in het zelfstudiepakket je niet duidelijk zijn, noteer ze dan. Dan kunnen we die tijdens het theoriedeel bespreken. Praktijkdeel Hier ga je aan de slag met de werkorders aan voertuigen of onderdelen daarvan. Voor vragen of uitleg kun je terecht bij de trainer. Hij is je vraagbaak en coach. Informatie en schema s kun je vinden in de werkplaatshandboeken en op de Infopunten. Op de Infopunten kun je onder andere internet en digitale handboeken raadplegen. Beoordeling Aan het einde van de RPT-dag vult de trainer een beoordelingsformulier in. Je krijgt dit formulier mee. Hierop staan de beoordelingen voor de uitgevoerde werkorders. Ook geeft de trainer een algehele beoordeling voor de manier waarop je de hele dag gewerkt hebt. De beoordeling voor de verschillende onderdelen is Goed (G), Voldoende (V) of Onvoldoende (O). Succes!
Doelstellingen 4 Na afloop van deze dag kun je met betrekking tot: Dynojet vermogensmetingen: de begrippen vermogen, motorkoppel en vullingsgraad verklaren de meetresultaten (koppel- en vermogenskromme) verklaren in bepaalde gevallen advies geven ter verbetering van het afgegeven vermogen en/of koppel
Inleiding 5 Om tijdens de RPT-dag de metingen met de Dynojet testbank goed te kunnen begrijpen, is het van belang dat begrippen als motorkoppel en vermogen duidelijk zijn. Vandaar eerst een herhaling van de uitleg uit MFT-24. Motorkoppel of draaimoment De verbrandingsdruk die wordt uitgeoefend op het zuigeroppervlak geeft de motor een zekere draaikracht. De kracht (maal arm) waarmee de motor ronddraait (het draaimoment) is dus afhankelijk van de verbrandingsdruk. Deze verbrandingsdruk is op zijn beurt weer afhankelijk van de stand van de gashandel. Meer mengsel levert nu eenmaal meer kracht. Wanneer we nu die draaikracht gaan meten bij een volledig opengedraaide gashandel dan zou in theorie het motorkoppel bij alle toerentallen hetzelfde moeten zijn. Ten gevolge van de vullingsgraad is dit echter niet het geval en zien we dat het motorkoppel afhankelijk is van het toerental. Bij de bestude ring van het motorkoppel kan men veel te weten komen over het loopgedrag van de motor. Vermogen Per toerentalwaarde is er sprake van een minimum en maximum vermogen. Stel dat de motor 5.000 omw/min draait bij een rijsnelheid van 70 km/h. De motor levert dan een bepaald vermogen en wel precies zoveel dat de rijsnelheid gehandhaafd blijft. Komen we een helling tegen, dan zal de bestuurder door het gas verder open te draaien, proberen de rijsnelheid te handhaven. Het motorvermogen neemt nu toe. Wanneer nu de helling zo stijl zou zijn dat met volledig open gedraaide gashandel nog juist 70 km/h wordt gehaald, dan levert de motor op dat moment zijn maximum vermogen bij 5.000 omw/min. Conclusie Willen we werkelijk iets te weten komen over het motorvermogen van een bepaald type motor dan zullen we erachter moeten komen wat het maximum motorvermogen is bij de verschillende toerentallen.
Vullingsgraad 6 Bij een volledig open gedraaide gashendel mag men veronderstellen dat er (onafhankelijk van het toerental) per omwenteling altijd evenveel mengsel in de cilinders arriveert. Dit is echter niet het geval. Veranderingen in het stromingspatroon zorgen ervoor dat de motor alleen in een bepaald toerenge bied zijn maximale hoeveelheid mengsel kan aanzuigen. Alleen dan is de vullingsgraad optimaal. De kleptiming en het aantal kleppen per cilinder spelen hierin een belangrijke rol. Motorkoppel meten We kunnen het motorkoppel meten met behulp van de (mobiele) Dynojet vermogenstestbank. Met de Dynojet wordt eerst het vermogen van de motor bepaald. Vervolgens wordt door de computer van de testbank het koppel berekend. De maximale grootte van het koppel zegt niet zoveel. Een snelle stijging van het koppel in een bepaald toerengebied is bijvoorbeeld belangrijker dan een hoog koppel. Dit is afhankelijk van het soort motorfiets (racer of bijvoorbeeld custom). Een koppel en vermogensgrafiek laten de verschillen tussen verschillende motorfietsmotoren goed zien. Een voorbeeld van een koppel en vermogensgrafiek is hieronder afgebeeld. vermogen (kw) koppel (Nm) toeren (min 1 )
Relatie koppel en vermogen 7 De relatie tussen koppel en vermogen zit in het toerental, of anders gezegd in de factor tijd. Het vermogen is eigenlijk niets anders als het antwoord op de vraag hoe vaak de draaiarbeid per tijdseenheid kan worden geleverd. Wanneer we het motorkoppel met het toerental vermenigvuldigen dan krijgen we het motorvermogen als antwoord. In formule vorm: P (in kw) = M (in Nm) x n (omw/s) x 6,28 (2 ) Wanneer we dus het motorkoppel weten en het bijbehorende motortoerental, dan kan het vermogen berekend worden. Benodigde vermogen Wanneer we met een motorfiets 2 x zo hard willen gaan rijden, hebben we een motor nodig met ongeveer 8 x zoveel vermogen. De luchtweerstand neemt namelijk bij hoge snelheid enorm toe. Wanneer nu het benodigde vermogen om de luchtweerstand te overwinnen even groot is als het geleverde vermogen dan is de topsnelheid bereikt. Om een motorfiets te doen voortbewegen moet de rolweerstand en de luchtweerstand bij de diverse snelheden worden overwonnen. Hoe hoger de snelheid hoe meer motorvermogen dit kost. Vooral de luchtweerstand speelt hierbij een grote rol. De luchtweerstand van een motorfiets hangt af van: het geprojecteerde oppervlak van de motorfiets en van de berijder de luchtweerstandscoëfficiënt de rijsnelheid. De rolweerstand van een motorfiets hangt af van: de normaalkracht, dus het gewicht van de motorfiets de rolweerstandscoëfficiënt tussen band en wegdek (deze is afhankelijk van zaken als: soort wegdek, structuur van wegdek en van band, bandenspanning; maar niet van de grootte van het contactoppervlak tussen band en wegdek). Transmissieverliezen zorgen ervoor dat het vermogen aan de krukas niet in zijn geheel bij het achterwiel terecht kan komen. Het is dus van belang om deze zoveel mogelijk te beperken. Bijvoorbeeld: Een slecht gesmeerde O-ring ketting kan ervoor zorgen dat een motor in plaats van 65 kw nog maar 60 kw aan het achterwiel levert.
8 1 Wat zal er (in het bovengenoemde voorbeeld) gebeurd zijn met de 5 kw die niet bij het achterwiel terecht zijn gekomen? Een dergelijke oorzaak van vermogensverlies is overigens wel goed af te lezen uit het verloop van de vermogensgrafiek (geen gladde maar een gekartelde grafiek). In de onderstaande afbeelding is een vermogensgrafiek te zien van een motorfiets met een slechte set van ketting en tandwielen. SAE Corrected Horsepower S = 3 Kilometers per hour Ook een te lage bandenspanning kan behoorlijk wat vermogen kosten (5 tot 10 kw is geen uitzondering). Adviseer de klant dus altijd om dit goed bij te houden. Ook bij een testrun op de testbank is het verstandig om vooraf de bandenspanning te controleren. De warmteontwikkeling in de band, als gevolg van het vermogensverlies, neemt aanzienlijk toe!
9 Benodigd vermogen en maximaal leverbaar vermogen De grafiek van het benodigde en het geleverde vermogen zien er geheel verschillend uit. Wanneer we dit in één plaatje tekenen dat komt dit er als volgt uit te zien. vermogen (kw) topsnelheid geleverd vermogen overschot aan vermogen helling tegenwind acceleratie benodigd vermogen snelheid In het bovenstaande voorbeeld zien we dat de motor tot de topsnelheid meer kan leveren dan voor de gewenste rijsnelheid noodzakelijk is. Bij 120 km/uur is ongeveer 17 kw nodig, terwijl de motor zo n 45 kw kan leveren. We kunnen ons dat als volgt voorstellen: Als we met 120 km/uur rijden is de gashendel nog niet helemaal open gedraaid, waardoor de motor 15 kw levert om de snelheid van 120 km/uur te handhaven. Bij geheel open draaien van de gashendel gaat de motor 50 kw leveren en zal de motor dit vermogensoverschot gaan gebruiken om te accelereren. Op ongeveer dezelfde wijze kan dit vermogensoverschot gebruikt worden om tegenwind of hellingsweerstanden te overwinnen.
10 2 Bereken aan de hand van de voorgaande grafiek, hoeveel vermogen er over is (reservevermogen) bij een snelheid van 160 km/uur. Testmethoden De meest gebruikte testmethoden met de Dynojet testbank, zijn globaal in drie metingen te verdelen, te weten: Roll-on run: Hierbij wordt in één versnelling geaccelereerd. Dit kan in alle versnellingen, maar wordt meestal in de 4 e uitgevoerd. All gear run: Hierbij wordt in alle versnellingen (behalve de 1 e ) geaccelereerd. Deze meting zegt het meeste over de rijprestaties van de motorfiets. Fast acceleration: Hierbij wordt zo snel mogelijk geaccelereerd in de 2 e versnelling.
Meetresultaten 11 Tot slot van dit zelfstudiepakket volgen hier twee voorbeelden (beide van een all gear run) van eerder gemeten vermogensgrafieken, waaruit storingen af te lezen zijn. SAE Corrected Horsepower S = 3 Kilometers per hour In deze vermogensgrafiek is duidelijk te zien dat de koppeling doorslipt als het maximum vermogen door de motor geleverd wordt. Hierdoor stort het vermogen op het achterwiel in. te rijk mengsel SAE Corrected Horsepower te arm mengsel S = 3 Kilometers per hour In deze vermogensgrafiek is de invloed van een te arm en van een te rijk mengsel weergegeven. Te arm vermogenspiek die snel instort (motor smoort). Te rijk vermogen komt te laat (motor houdt in).
12 Dit is het einde van de Zelfstudie. Deze Zelfstudie is zo universeel mogelijk opgezet. Er bestaat echter in de praktijk geen universele uitvoering. Alle fabrikanten hebben hun eigen uitvoeringen en oplossingen. Als je hierover onduidelijkheden bent tegengekomen of vragen hebt, zoek dit dan uit in je eigen werksituatie en breng het op de RPT-dag ter sprake tijdens de behandeling van de Zelfstudie. Veel succes op de RPT-dag!