3.9   Fahrleistungsprüfstand

3.9.1   Verfahren zur Kalibrierung des Fahrleistungsprüfstands

3.9.1.1   Allgemeines

Dieser Abschnitt beschreibt das Verfahren zur Bestimmung der von einem Fahrleistungsprüfstand aufgenommenen Leistung. Diese umfasst die durch die Reibung und die von der Bremse aufgenommene Leistung. Der Fahrleistungsprüfstand wird auf eine Geschwindigkeit angetrieben, die größer ist als die höchste Prüfgeschwindigkeit. Dann wird der Antrieb abgestellt; die Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Rolle verringert sich. Die kinetische Energie der Rollen wird von der Bremse und der Reibung aufgebraucht. Hierbei wird die unterschiedliche innere Reibung der Rollen bei belastetem und unbelastetem Zustand nicht berücksichtigt. Ebenfalls unberücksichtigt bleibt die Reibung der hinteren Rolle, wenn sie leerläuft.

3.9.1.2   Kalibrierung der Leistungsanzeige in Abhängigkeit von der aufgenommenen Leistung

Die Leistungsanzeige muss bei den Geschwindigkeiten 80 km/h, 60 km/h, 40 km/h und 20 km/h kalibriert werden.
Nachstehend wird der Vorgang für die Geschwindigkeit 80 km/h beschrieben. Die Kalibrierung ist für die übrigen genannten Geschwindigkeiten zu wiederholen, wobei die Anfangs- und Endgeschwindigkeiten sinngemäß zu wählen sind.
Messung der Drehgeschwindigkeit der Rolle, falls nicht schon erfolgt. Dazu kann ein fünftes Rad, ein Drehzahlmesser oder eine andere Einrichtung verwendet werden.
Das Fahrzeug wird auf den Prüfstand gebracht oder es wird eine andere Methode benutzt, um den Prüfstand in Gang zu setzen.
Verwendung eines Schwungrades oder eines anderen Schwungmassensystems für die entsprechende Schwungmassenklasse.
Der Prüfstand wird auf eine Geschwindigkeit von 80 km/h gebracht.
Aufzeichnung der angezeigten Leistung (Pi).
Erhöhung der Geschwindigkeit auf 97 km/h.
Lösung der Einrichtung zum Antrieb des Prüfstands.
Aufzeichnung der Verzögerungszeit des Prüfstands von 88 km/h auf 72 km/h.
Einstellen der Bremsbelastung auf einen anderen Wert.
Wiederholung der beschriebenen Vorgänge so lange, bis der Leistungsbereich auf der Straße abgedeckt ist.
Berechnung der aufgenommenen Leistung nach folgender Formel:

Formel

hierbei bedeuten:
Pa:
aufgenommene Leistung in kW
M1:
äquivalente Schwungmasse in kg (unberücksichtigt bleibt die Schwungmasse der leerlaufenden hinteren Rolle)
v1:
Anfangsgeschwindigkeit in m/s (88 km/h = 24,4 m/s)
v2:
Endgeschwindigkeit in m/s (72 km/h = 20 m/s)
t:
Zeit für die Verzögerung der Rolle von 88 km/h auf 72 km/h.
Diagramm der angezeigten Leistung bei 80 km/h in Abhängigkeit von der aufgenommenen Leistung bei der gleichen Geschwindigkeit:

3.9.2   Fahrwiderstand eines Fahrzeugs

3.9.2.1   Allgemeines

Mit den nachstehend beschriebenen Verfahren soll der Fahrwiderstand eines Fahrzeugs, das mit konstanter Geschwindigkeit auf der Straße fährt, gemessen und dieser Widerstand bei einer Prüfung auf dem Fahrleistungsprüfstand gemäß den Bedingungen nach Nummer 3.9.1.2 simuliert werden. Der Technische Dienst kann andere Verfahren zur Bestimmung des Fahrwiderstands zulassen.**)
Fußnote **)
Die Anforderung werden im Verkehrsblatt veröffentlicht.

3.9.2.2   Beschreibung der Fahrbahn

Die Fahrbahn muss horizontal und lang genug sein, um die nachstehend genannten Messungen durchführen zu können. Die Neigung muss auf ± 0,1 Prozent konstant sein und darf 1,5 Prozent nicht überschreiten.

3.9.2.3   Meteorologische Bedingungen

Während der Prüfung darf die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 3 m/s nicht überschreiten bei Windböen von weniger als 5 m/s. Außerdem muss die Windkomponente in Querrichtung zur Fahrbahn weniger als 2 m/s betragen. Die Windgeschwindigkeit ist 0,7 m über der Fahrbahn zu messen.
Die Straße muss trocken sein
Die Luftdichte während der Prüfung darf um nicht mehr als ± 7,5 Prozent von den Bezugsbedingungen P = 100 kPa und t = 293,2 K abweichen.

3.9.2.4   Zustand und Vorbereitung des Prüffahrzeugs

3.9.2.4.1
Das Fahrzeug muss sich in normalem Fahr- und Einstellungszustand befinden. Es ist zu prüfen, ob das Fahrzeug hinsichtlich der nachgenannten Punkte den Angaben des Herstellers für die betreffende Verwendung entspricht:
  1. Räder, Zierkappen, Reifen (Marke, Typ, Druck)
  2. Geometrie der Vorderachse
  3. Einstellung der Bremsen (Beseitigung von Störeinflüssen)
  4. Schmierung der Vorder- und Hinterachse
  5. Einstellung der Radaufhängung und des Fahrzeugniveaus
  6. usw.
3.9.2.4.2
Das Fahrzeug ist mindestens bis zu seiner Bezugsmasse zu beladen. Das Fahrzeugniveau muss so eingestellt sein, dass sich der Beladungsschwerpunkt in der Mitte zwischen den „R“-Punkten der äußeren Vordersitze und auf einer durch diese Punkte verlaufenden Geraden befindet.
3.9.2.4.3
Bei Prüfungen auf der Fahrbahn sind die Fenster zu schließen. Eventuelle Abdeckungen für Klimaanlagen, Scheinwerfer usw. müssen sich in den Stellungen befinden, die sich bei ausgeschalteten Einrichtungen ergeben.
3.9.2.4.4
Unmittelbar vor der Prüfung muss das Fahrzeug auf geeignete Weise auf normale Betriebstemperatur gebracht werden.

3.9.2.5   Messverfahren für die Energieänderung beim Auslaufversuch

3.9.2.5.1   Auf der Fahrbahn
3.9.2.5.1.1   Messgeräte und zulässige Messfehler
Die Zeitmessung darf mit einem Fehler von nicht mehr als 0,1 Sekunden, die Geschwindigkeit mit einem Fehler von nicht mehr als 2 Prozent behaftet sein.
3.9.2.5.1.2   Prüfverfahren
  1. Das Fahrzeug ist auf eine Geschwindigkeit zu bringen, die mehr als 10 km/h über der gewählten Prüfgeschwindigkeit v liegt.
  2. Das Getriebe ist in Leerlaufstellung zu bringen.
  3. Gemessen wird die Verzögerungszeit t1 des Fahrzeugs von der Geschwindigkeit v2 = (v + Δv) km/h bis v1 = (v – Δv) km/h, wobei Δv 5 km/h.
  4. Durchführung der gleichen Prüfung in der anderen Richtung zur Bestimmung von t2.
  5. Bestimmung des Mittelwerts T1 aus t1 und t2.
  6. Diese Prüfung ist so oft zu wiederholen, dass die statistische Genauigkeit (p) für den Mittelwert

    Formel

    gleich oder kleiner 2 % ist (p ≤ 2 %).
    Die statistische Genauigkeit wird definiert durch:

    Formel

    dabei bedeuten:
    t:
    Koeffizient entsprechend nachstehender Tabelle
    n:
    Anzahl der Prüfungen
    s:
    Standardabweichung,     Formel
    n456789
    t3,22,82,62,52,42,3

    Formel

    1,61,251,060,940,850,77
    n101112131415
    t2,32,22,22,22,22,2

    Formel

    0,730,660,640,610,590,57
  7. Berechnung der Leistung nach der Formel:

    Formel

    dabei bedeuten:
    P:
    Leistung in kW
    v:
    Prüfgeschwindigkeit in m/s
    Δv:
    Abweichung von der Geschwindigkeit v in m/s
    M:
    Bezugsmasse in kg
    T:
    Zeit in Sekunden
3.9.2.5.2   Auf dem Prüfstand
3.9.2.5.2.1   Messgeräte und zulässige Messfehler
Es sind die gleichen Geräte wie bei der Prüfung auf der Fahrbahn zu verwenden.
3.9.2.5.2.2   Prüfverfahren
  1. Das Fahrzeug wird auf den Fahrleistungsprüfstand gebracht.
  2. Der Reifendruck (kalt) der Antriebsräder ist auf den für den Prüfstand erforderlichen Wert zu bringen.
  3. Einstellen der äquivalenten Schwungmasse I des Prüfstands. Fahrzeug und Prüfstand sind durch ein geeignetes Verfahren auf Betriebstemperatur zu bringen.
  4. Durchführung der beschriebenen Maßnahmen nach Nummer 3.9.2.5.1.2 Buchstabe a bis c, f und g, wobei in der Formel g M durch I ersetzt wird.
  5. Einstellen der Prüfstandsbremse nach Nummer 3.9.1.
3.9.2.5.3
Andere gleichwertige Messverfahren für die Energieänderung beim Auslaufversuch können nach Zustimmung des Technischen Dienstes angewandt werden.

3.9.2.6   Messverfahren für das Drehmoment bei konstanter Geschwindigkeit

3.9.2.6.1   Auf der Fahrbahn
3.9.2.6.1.1   Messgeräte und zulässige Messfehler
  1. Das Drehmoment muss mit einem Messgerät einer Genauigkeit von 2 Prozent gemessen werden,
  2. die Geschwindigkeit muss auf 2 Prozent genau bestimmt werden.
3.9.2.6.1.2   Prüfverfahren
  1. Das Fahrzeug ist auf die gewählte konstante Geschwindigkeit V zu bringen.
  2. Das Drehmoment C(t) und die Geschwindigkeit sind während der Dauer von mindestens zehn Sekunden mit einem Instrument der Klasse 1000 gemäß ISO-Norm Nummer 970 aufzuzeichnen.
  3. Die Veränderungen des Drehmoments C(t) und der Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit dürfen in jeder Sekunde der Aufzeichnungszeit 5 Prozent nicht überschreiten.
  4. Das maßgebliche Drehmoment Ct1 ist das mittlere Drehmoment, ermittelt nach folgender Formel:

    Formel

  5. Durchführung der Prüfung in der anderen Fahrtrichtung zur Bestimmung von Ct2.
  6. Ermittlung des Mittelwerts Ct aus den beiden Werten für das Drehmoment Ct1 und Ct2.
3.9.2.6.2   Auf dem Prüfstand
3.9.2.6.2.1   Messgeräte und zulässige Messfehler
Es sind die gleichen Geräte wie bei der Prüfung auf der Fahrbahn zu verwenden.
3.9.2.6.2.2   Prüfverfahren
  1. Durchführung der unter Nummer 3.9.2.5.2.2 Buchstabe a bis d beschriebenen Maßnahmen.
  2. Durchführung der unter Nummer 3.9.2.6.1.2 Buchstabe a bis d beschriebenen Maßnahmen.
  3. Einstellung der Prüfstandbremse nach Nummer 3.9.1.

3.9.3   Überprüfung der Gesamtschwungmassen des Fahrleistungsprüfstands bei elektrischer Simulation

3.9.3.1   Allgemeines

Mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren soll nachgeprüft werden, ob die Gesamtschwungmasse des Fahrleistungsprüfstands die tatsächlichen Werte in den verschiedenen Phasen der Fahrkurve ausreichend simuliert.

3.9.3.2   Prinzip

3.9.3.2.1   Aufstellung der Arbeitsgleichung
Die an der (den) Rolle(n) auftretenden Kräfte lassen sich durch folgende Gleichung ausdrücken:
F = l · γ = lM · γ + F1
hierbei bedeuten:
F:
Kraft an der (den) Rolle(n)
I:
Gesamtschwungmasse des Prüfstandes (äquivalente Schwungmasse des Fahrzeugs)
IM:
Schwungmasse der mechanischen Massen das Prüfstands
g:
Tangentialbeschleunigung am Umfang der Rolle
FI:
Schwungmassenkraft
Anmerkung:
Diese Formel wird unter Nummer 3.9.3.5.3 für Prüfstände mit mechanisch simulierten Schwungmassen erläutert.
Die Gesamtschwungmasse wird durch folgende Formel ausgedrückt:

Formel

hierbei kann
IM
mit herkömmlichen Methoden berechnet oder gemessen werden,
FI
auf dem Prüfstand gemessen werden,
γ
aus der Umfanggeschwindigkeit der Rollen berechnet werden.
Die Gesamtschwungmasse „I“ wird bei einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsprüfung ermittelt, die gleich oder größer ist als die bei einer Fahrkurve gemessenen Werte.
3.9.3.2.2   Zulässiger Fehler bei der Berechnung der Gesamtschwungmasse
Mit den Prüf- und Berechnungsverfahren muss die Gesamtschwungmasse I mit einem relativen Fehler (Δ I/I) von weniger als 2 Prozent ermittelt werden können.

3.9.3.3   Vorschriften

3.9.3.3.1
Die simulierte Gesamtschwungmasse I muss die gleiche bleiben wie der theoretische Wert der äquivalenten Schwungmasse (siehe Nummer 3.5.1), und zwar in folgenden Grenzen:
  1. ± 5 Prozent des theoretischen Werts für jeden Momentanwert,
  2. ± 2 Prozent des theoretischen Werts für den Mittelwert, der für jeden Vorgang der Fahrkurve berechnet wird.
3.9.3.3.2
Die in Nummer 3.9.3.3.1 Buchstabe a genannten Grenzen werden beim Hochfahren eine Sekunde lang und bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe beim Gangwechsel zwei Sekunden lang um jeweils + 50 Prozent geändert.

3.9.3.4   Kontrollverfahren

3.9.3.4.1
Die Kontrolle wird bei jeder Prüfung während der gesamten Dauer einer Fahrkurve durchgeführt. Werden jedoch die Vorschriften unter Nummer 3.9.3.3 erfüllt und liegen die momentanen Beschleunigungswerte mindestens um den Faktor drei unter oder über den Werten, die bei der Fahrkurve auftreten, ist die oben beschriebene Kontrolle nicht erforderlich.

3.9.3.5   Technische Anmerkung

Erläuterung zur Aufstellung der Arbeitsgleichungen.
3.9.3.5.1
Kräftegleichgewicht auf der Straße

Formel

3.9.3.5.2
Kräftegleichgewicht auf dem Prüfstand mit mechanisch simulierten Schwungmassen

Formel

Formel

3.9.3.5.3
Kräftegleichgewicht auf dem Prüfstand mit nicht mechanisch (elektrisch) simulierten Schwungmassen

Formel

Formel

In diesen Formeln bedeuten:
CR:
Motordrehmoment auf der Straße
Cm:
Motordrehmoment auf dem Prüfstand mit mechanisch simulierten Schwungmassen
Ce:
Motordrehmoment auf dem Prüfstand mit elektrisch simulierten Schwungmassen
φ r1:
Trägheitsmoment des Fahrzeugantriebs bezogen auf die Antriebsräder
φ r2:
Trägheitsmoment der nicht angetriebenen Räder
φ Rm:
Trägheitsmoment des Prüfstands mit mechanisch simulierten Schwungmassen
φ Re:
Mechanisches Trägheitsmoment des Prüfstands mit elektrisch simulierten Schwungmassen
M:
Masse des Fahrzeugs auf der Fahrbahn
I:
äquivalente Schwungmasse des Prüfstands mit mechanisch simulierten Schwungmassen
IM:
mechanische Schwungmasse eines Prüfstands mit elektrisch simulierten Schwungmassen
Fs:
resultierende Kraft bei konstanter Geschwindigkeit
C1:
resultierendes Drehmoment der elektrisch simulierten Schwungmassen
F1:
resultierende Kraft der elektrisch simulierten Schwungmassen
Formel:
Winkelbeschleunigung der Antriebsräder
Formel:
Winkelbeschleunigung der nicht angetriebenen Räder
Formel:
Winkelbeschleunigung des Prüfstands mit mechanischen Schwungmassen
Formel:
Winkelbeschleunigung des Prüfstands mit elektrischen Schwungmassen
γ:
lineare Beschleunigung
r1:
Reifenradius der Antriebsräder unter Last
r2:
Reifenradius der nicht angetriebenen Räder unter Last
Rm:
Rollenradius des Prüfstands mit mechanischen Schwungmassen
Re:
Rollenradius des Prüfstands mit elektrischen Schwungmassen
k1:
Koeffizient, der von der Getriebeübersetzung und den verschiedenen Schwungmassen der Kraftübertragung sowie vom „Wirkungsgrad“ abhängig ist
k2:
Übersetzungsverhältnis der Kraftübertragung Formel „Wirkungsgrad“
k3:
Übersetzungsverhältnis der Kraftübertragung · „Wirkungsgrad“
Unter der Annahme, dass die beiden Prüfstandtypen (siehe die Nummern 3.9.3.5.2 und 3.9.3.5.3) die gleichen Merkmale aufweisen, erhält man folgende vereinfachte Formel:

Formel

hierbei ist

Formel