Анализ графика мощности на колесном диностенде

Но вначале предыстория. Мы уже неоднократно рассказывали о том, что в Казани проводили замеры мощности некоторых тестируемых автомобилей – Audi Q7, Ford Fiesta, Smart Electric. Производился замёр на колёсном диностенде Cartec LPS 2020 4WD голландского производства. А измерение проводил инженер стенда и настоящий фанат своего дела — Артём Киргизин. Происходил процесс во время практических занятий по проведению замеров мощности и момента двигателя, со студентами Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева (КНИТУ-КАИ).

И вот на сайте tuning-lada.ru Артём Киргизин выложил статью, которую написал в качестве методички для студентов КНИТУ-КАИ,  кафедры  АДиС. Естественно, прикоснуться к полезным знаниям могут все желающие, давайте и мы это сделаем.

Тема: Как  Выглядит  работа  оператора  на  колесном стенде.

Итак, вначале оператором  делаются следующие  манипуляции.

Подготовительные работы

Машина загоняется в бокс:

Итак, пример   первый: Nissan Skyline GT-R34.

Заднеприводная тюнинговая версия полноприводного автомобиля. Механическая, 5-ступенчатая КПП. В общей сложности было сделано 5 замеров.

474 л.с – максимальная мощность (момент – 464 Нм). Момент  и мощность практически в одной точке… Фиолетовый и синие  графики – это букс машины, а значит 474 л.с. – это фальшивка.

Пробуксовку устраняем:

У красного и чёрного графиков по 330  л.с., у коричневого – 354  л.с

Разница ощутимая, в чем причина?

В процессе  замера  в  районе  6000  об/мин, мотор начал простреливаь и прекращал ехать! Оба замера похожи, но мотор НЕ ЕДЕТ. Искать причину можно долго и усердно. Неплохо иметь диагностический сканер для замеряемой машины, он поможет быстро разобраться в проблеме.

Всегда просите график по СКОРОСТИ.

На фото сверху – копия ПЕРВОГО ГРАФИКА,  но не по оборотам, а по скорости. Он дает ответ на вопрос: “ЧТО  НЕ   ТАК ?”

Достигая скорости 185 км/ч – контроллер автомобиля начинал вмешиваться в работу двигателя (ограничение максимальной скорости по японским законам).

Перенастроив замер на пониженную 3-ю передачу, мотор раскрутился до 7700 об/мин и не достиг проблемных 185  км/час.

График по скорости   может  быть  совсем  нелишним, для более полной картины сделанных замеров. Всегда просите график по скорости и по оборотам (пригодится). Важно  знать, что замер делался на “прямой” передаче (передаточное число шестерни первичного и вторичного валов КПП – приближенно к единице).

 

Предлагаю разобраться с цифрами, полученными в результате удачного замера  нашего Nissan Skyline GT-R34. С правой стороны от графика присутствуют 6 строчек, и в них можно запутаться.

Мощность  двигателя   (КОРРЕКТИРУЕМАЯ)      354.4 л.с

Мощность двигателя  (измеренная)                      371.0 л.с.

Колесная мощность (измеренная)                          351.6 л.с.

Мощность потерь   (измеренная)                          19.4   л.с

Крутящий момент  (КОРРЕКТИРУЕМЫЙ)              392 Нм

Давление и температура                                       1017 мБар     18гр       (ISO-стандарт корректировки)

 

В процессе  замера  сила  которая  воздействовала  на  ролики   измерена и составила   351,6 л.с.  (в максимальном своём значении).   По  окончании   разгона,  машина  на  нейтральной передаче  замедлялась и  это   тоже  был  процесс замера стендом  НЕКОТОРЫХ  сил  (под  названием “потери”,  “выбег”, “потери  КПП”, “мех. потери”  и  как  угодно   их  можно  назвать).   В  нашем случае  в процессе   замедления   стенд  уловил   19,4 л.с

Это,   скажем   так,  силы – которые  могли  тормозить  и мешать  мотору   автомобиля  разгонять  и крутить   ролики в момент замера разгона.  Не будем  вникать  в  методику замера  при  разгоне  и  замедлении,   но  если   замеренные  19,4л.с  мешали  мотору  показать   всю свою  МОЩУ,  то  логично, что эти силы  мы  можем  прибавить  к  измеренным 351,6 л.с

Колесная мощность 351,6 л.с.  + мощность потерь 19,4 л.с   =  371 л.с   (МОЩНОСТЬ   ДВИГАТЕЛЯ)

Стенд  предназначен для  определения мощности  двигателя. Не  колёсную  мощность,  а именно  мощность   мотора. На другом стенде   показания  колесной мощности и мощности потерь  могут   отличаться, но    окончательная  величина скорее  всего   будет   такой  же!  (оговоримся – если стенды  исправны и операторы квалифицированы).

Итого,  измеренная  мощность двигателя на данной версии автомобиля Nissan Skyline GT-R34 равна 371 л.с

Предположим,  что  наш   стенд   совместно  с  автомобилем и  прямо  с   парнями  в  багажнике – на ковре  самолете (или  по взмаху волшебной палочки), перенесся   в другое   географическое  место…, например  в  г. Воркута.   Там  другое атмосферное давление,  другая температура  окружающей среды.   И   тот же  стенд, и тот же мотор, в  силу  разности  давления и  температуры   показывает уже  другую  мощность. Возможно больше,  возможно меньше  (по  погоде)!!!!!  Как же так? – возмущенно  скажете  ВЫ. Почему   разница   в показаниях? Стенд  заглючил?   Врёт?

Весь мир  договорился,  что  есть  условия  при  которых   вес   воздуха  можно  считать  эталонным.  Читаем  ссылку .   Мощность мотора и  вес  воздуха – это  две  связанные верёвки.

В  компьютере стенда  забиты формулы  5ти  основных стандартов:

DIN 70020, EEC 80/1269, ISO1585, SAE J1349 и JIS D1001.

Оператор может  выбрать  любой. Или   не выбирать   вовсе!  Или  выбирать по  настроению.  А  может   он   как   “черный” крупье  в казино  знает какой выбрать для  данного  клиента  в  данную  погоду!

Давайте посмотрим  на примере нашего Nissan Skyline GT-R34, как  влияет  выбор  стандарта  коррекции  на  РЕЗУЛЬТАТ:

В момент  замера  мощности   нашего  “Ниссана”, строка  температуры и давления   показывает 18 гр  и 1017 мБа.

Замеренные   371  л.с.     после  корректировки   к  нормированным   условиям   давления и температуры превращаются в

354.4 лс   по  ISO

354.2 лс   по  EES

354.2 лс    по  SAE

366.3 лс    по JIS

368.4  лс    по  DIN

Что  декларировать   окружающему миру   из   шести  представленных  величин – от  354,2 л.с. до 371 л.с. – решать ВАМ.

Мы предпочитаем – стандарт  ISO 1585.   Именно  он  и был  выбран при замере Skyline GT-R34 (и всех  других). 371 л.с. – это  сила, которая вращала ролики, и это – не  фальшивка. Если  к  стенду  не подключены датчики температуры и давления, то он  не  пересчитает вам замеренные 371 лс   к  корректируемым. Но  кто  мешает вам  сделать  это самому, вручную.

Пример второй и третий: Ford Fiesta и Lada Vesta

Взглянем на графики Lada Vesta, сделанные на трёх разных передачах (третьей, четвёртой и пятой):

Колесная мощность на пятой передаче – самая маленькая, но потери – максимальные. В среднем диапазоне – мощность выше, чем на 4-й и 3-й передачах. Именно поэтому и момент  при данном замере оказался выше. Что касается измеренной мощности, то разница составляет 1-3 лошадиные силы, при таком ощутимом перепаде скорости. И  надо  учесть, что   резина была зимняя фрикционная (многие называют “липучка”).

Четвёртая передача в КПП данной модели – более всего приближена  к “прямой” передаче, и это определяет – какому замеру стоит  доверять.

Однако, не всегда получается замерять мощность на прямой  передаче. Например, в силу  отсутствия  информации о передаточных числах КПП. Или если машина не имеет таковой (скажем, спортивная “Лада Калина” класса “Национальный”, на 5-й  передаче имеет передаточное число 1,129).

Ford Fiesta оказался   автомобилем по  которому  сложно  было  найти точные данные  о передаточных числах и  замер  проводился на повышенной передаче. Автомобиль с 6-ступенчатой роботизированной КПП. Замер производили вначале на 5-й передаче, и при достижении 5750 об/мин – “робот” самостоятельно перепрыгивал на 6-ю  передачу. У нас, к сожалению, нет инструмента – заставить “мозг” управления ДВС довести  обороты на 5-й  передаче  до   максимально   возможных… Остается вариант – произвести  замеры и на  6-й  передаче. На фото внизу: “форд_фиеста1” – это замер на 5-й передаче, “форд_фиеста2” – это замер на 6-й передаче. Скорости   разные (!):

Замер на 6-й передаче отдельно:

А вот колёсная   мощность  повторяет  друг  друга – несмотря  на большую  разницу в скорости!  В отличии от “ВЕСТЫ” (на которой стояли зимние фрикционные шины), “Фиеста” была “обута” в летнюю резину. Отличаются только силы “ВЫБЕГА”:

Шестая передача  позволила выйти  на  БОЛЬШИЕ обороты,  на  которых  есть БОЛЬШЕ  мощности. Если  бы  замер   на  5-й  передаче   позволил  дотянуться  до 6250 об/мин, то  мехпотери скорее всего были бы на  5-6 л.с меньше.  Мысленно продлите  график  черного цвета   с  5760  об/мин  до 6250 об/мин  и сравните  разницу мехпотерь. Умозаключаем, что на  5-й  передаче  мы  могли ИЗМЕРИТЬ (130,3 л.с. – 5,6 л.с.) =  124,7 л.с.

И  уже  замеренные  124.7 лс   корректируем по  ISO 1585 – получим 118,3 л.с

Производитель   заявляет  120 л.с.

Возможно, Ford корректирует по другому стандарту? Не думаю. Но  на все  есть  ответы.

Ребята с сайта autotest.pro, пригнавшие Ford Fiesta для измерений,  после  посещения  стенда,  запросили информацию по передаточным числам КПП у производителя машины – Ford Sollers, и получили её.

Передаточное соотношение — автомобили с двигателем 1.5L/1.6L (Ti-VCT) Sigma

Передача	Передаточное число	Главная передача
Заднего хода	3,507	4,353
1-я	3,917	3,895
2-я	2,429	3,895
3-я	1,436	4,353
4-я	1,021	4,353
5-я	0,867	3,895
6-я	0,702	3,895

Оказалось, что 5-я передача – не эталон для замера, а оптимальнее всех приближена к прямой передаче – 4-я.

Проведем параллели между “Вестой” и “Фиестой”. “Веста” на повышенной передаче (пятой) “бьёт”  на пару  сил  меньше (в пике оборотов), чем при  замере на  пониженной передаче (четвёртой). “Фиеста” тоже может на 4-й  передаче добрать КОРРЕКТИРУЕМЫЕ 1,5-2  л.с. И  тогда  можно  сказать – БРАВО  FORD! Копейка  в копейку!!!!!!!

Остаётся произвести замер на 4-й передаче. И его стоило сделать, когда машина стояла на стенде (наше упущение)…

Ford – Молодец! Но и Cartec – молодец!  Бытует  мнение, что  колесный стенд  не  так  точен,  как  моторный. Не  соглашусь.

 

Пример  четвертый  (бонусный)

ВАЗ 2111 (мотор стандартный, восьмиклапанный). На  стенд заехал – как  учебное пособие.

На этом “чемодане” была протестирован   эффект от  присадки к маслу.

Замер мощности на старом масле. Затем – замена  масла.

Замер мощности на  новом масле. Сделали обработку цилиндров первым составом.

Замер мощности после пробега – 700км.  Делаем  обработку цилиндров вторым составом.

Замер мощности после пробега – 400км.

Но, это  тема  отдельного  материала… Нас  же  интересует СТЕНД.

Предоставляем два замера, сделанные друг  за другом. Разница  по  графикам   очевидная: 103 л.с. (графа Мощность двигателя (корр.):

и 78 л.с. (графа Мощность двигателя (корр.):

График  колесной  мощности, она одинаковая (некоторая разница есть,  но это моменты – связанные с реагентом… не обращаем внимание на это):

На втором фото – большая разница мехпотерь. На 4800 об/мин – разница мехпотерь составляет 30 л.с.:

 

Можно  пять  раз  замерить  и  получить  все  разы по 100 сил.  Это фокус. Расскажу поподробнее…

Занятие, которое  проводилось со  студентами,  желательно   сделать  интересным (напомним, что замеры делаются в  качестве  обучения студентов). Студентам  было  предложено   ответить на вопрос:

– В связи с  чем, после  посадки  в  автомобиль трёх студентов – стенд  зафиксирует  большую  мощность?

Мощность, как  видите – получилась не просто мощная, а сверхмощная!

26%  прибавки – этому может позавидовать любой чип-тюнинг.  Студенты вылезают из машины и снова делаем замер…  мощность  снова – 78 л.с.  Студенты  (уже  другие)  садятся в машину, снова  замеряем  – 100  сил. Фокус интересный. Как вес автомобиля  мог  повлиять  столь  сильно на измерения в замере?  Ну  очевидно – в мехпотерях!!!!!  Которые  на экране  видят  студенты.

Это тест  на внимательность.  После достижения  отсечки  по  оборотам (или  правильнее сказать  на грани отсечки), мы отпускаем педаль  газа и переключаемся КПП на нейтральную передачу.  Студенты  должны обратить внимание, что  оператор  не переключился на “нейтраль”, и процесс выбега происходит  на включенной 4-й передаче.

Второй момент  на внимательность: по  достижении  45 км/ч (глаза оператора  фиксируют скорость по спидометру) –  уже  происходит  переключение на нейтраль.  Стоит  надеяться,  что  студенты это увидят и  дадут  внятный  ответ  на поставленный вопрос.

Можно  побаловаться  и   посадить в машину  не трёх  студентов,  а полтора студента.  Вспомните мультик про полтора  землекопа.  Один – в  багажник (лёжа),  второй – в салон.  И  стенд  покажет уже прибавку не 25  сил, а в полтора раза меньше. Замерщику  нужно аккуратно переключится с 4-й  передачи на 5-ю, и тогда выбег произойдет  уже с меньшим торможением  двигателя.

Мораль  нашего последнего  примера в следующем. Очень  много  современных  машин  напичканы  электроникой, и не каждая КПП-автомат позволит  вам переключиться на  “нейтраль”.  Полученная  мощность  может не соответствовать ожидаемой.  Но на все  есть  ответ.

Артём Киргизин

Фото: autotest.pro, автора, студентов КНИТУ-КАИ