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Verfahren zur Leistungsprüfung von Kraftfahrzeugen
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und Vorrichtung zu dessen Durchführung Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Leistungsprüfung von Kraftfahrzeugen, bei den das Kraftfahrzeug eine
Prüfrolle eines Leistungsprüfstandes, sowie einen mit dieser verbundenen Rotor antreibt,
dessen Drehung mit Hilfe einer Bremsvorrichtung unter Wärmeentwicklung abgebremst
wird und die dabei entwickelte Wärme durch Flüssigkeitskühlung abgeführt wird, sowie
einen Leistungsprufstand für Kraftfahrzeugc
für die Durchführunc;
des genannten Verfahrens mit mindestens einer Prüfrolle und einem mit dieser verbundenen
Rotor, sowie einer Bremsvorrichtung, die ein dem Drehmoment des Rotors entgegenwirkendes
Drehmoment erzeugt, welches durch eine Meßvorrichtung bestimnbar ist.
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Ferner betrifft die Erfindunqeine. Verwendung der zur Leistungsprüfung
geeigneten erfindungsgemäßen, sowie bereits bekannten Leistungsprüfstände.
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Zur Feststellung der von einem Kraftfahrzeug unter variablen Verhältnissen
erbringbaren Leistung hat man Leistungsprüfstände entwickelt, um die Unsicherheitsfaktoren,
die einer Probefahr auf der Straße anhaften, zu vermeiden und die Möglichkeit zu
haben, unterschiedliche Fahrbedingungen durch kontinuierliche Veränderung der einem
Fahrzeug auferlegten Belastung zu simulieren und das Fahrzeugverhalten meßtechnisch
festzuhalten.
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In einem Leistungsprüfstand werden durch die Antriebsräder des zu
prüfenden Fahrzeuges eine oder mehrere Rollen angetrieben, deren Drehmoment mit
Hilfe einer
sogn. Leistungsbremse abgebremst wird. Diese Bremse
gibt durch das Abbremsen der Rollen eine Leistung ab, die andererseits vom Fahrzeug
aus durch Antrieb der Rolle wieder überwunden werden soll. Die von der Bremse abgegebene
Leistung läßt sich durch verschiedene Meßeinrichtungen bestimmen. Die Meßwerte lassen
unter Berücksichtigung durch Versuche festgestellter Verlustdaten Rückschlüsse auf
die von dem Fahrzeug tatsächlich erbrachte Leistung zu.
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Als Leistungsbremsen kennt man heute die sogn. mechanische Leistungsbremse,
dieeine praktische Anwendung des Prony'schen Bremszaums darstellt, und die Wirbelstrombremse,
welche durch Erzeugung von Induktionsströmen die Bewegung der RolLen abbremst und
die in der Reparaturwerkstätte bisher am häufigsten verwendete Wasserwirbelbremse.
Bei letzterer erfolgt die Bremswirkung durch Verwirbelung einer bestimmbar veränderlichen
Wassermenge in einem Gehäuse, in welchem ein mit den von dem Kraftfahrzeug angetriebenen
Rollen des Prüfstandes verbundener Rotor die gewählte Wassermenge durch in dem GehAuse
vorhandene Wirbelkammern bewegt. ueber das pendelnd aufgehängt4Gehäuse der Bremse
kann über eine Meßbrücke eine Meßanzeige über die jeweils vorhandene Leistung gewonnen
werden.
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Bei allen Bremsen wird Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt, die
durch Luftkühlung oder in einem Flüssigkeitskühlkreislauf abgeleitet wird. Ein Prüfstand
mit einer mechanischen Bremse hat den Nachteil, daß das Reibmoment wegen Veränderung
des Reibkoeffizienten zwischen den Reibpaaren der Bremse nur schwer konstant zu
halten ist und damit nur für geringere Abbremsleistungen in Betracht kommt. Eine
Wirbelstrombremse hat zwar ein weites Anwendungsfeld, da sie sowohl für langsam
als auch für schnell laufnde Motoren bei annähernd qleicher Maximalleistung und
auch bei Motoren mit sehr unterschiedlicher Leistung bei annähernd gleicher Drehzahl
eingesetzt werden kann. Doch ist dieser weite Anwendungsbereich mit einem gegenüber
den Wasserwirbelbremsen beträchtlich höheren Kaufpreis zu bezahlen.
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Die Wasserwirbelbremsen haben andererseits aber wieder den Nachteil,
daß sie auf konstante Wasserdrucke angewiesen sind und den Einbau einer entsprechenden
Regeleinrichtung in die Zuleitung benötigen. Außerdem ist ihr Wasserverbrauch sehr
hoch,
was .sich wiederum in den Betriebskosten ungünstig auswirkt.
Da das Wasser in der Wasserbremse die abgebremste Energie aufnimmt und diese in
Wärme umsetzt, ist entweder das Wasser ständig abzuleiten und zu erneuern oder ein
entsprechend dimensionierter Wärmetauscher zu verwenden. Da zur Simulierung verschiedener
Belastungsstufen die Menge der in der Bremse jeweils befindlichen Wassermenge gewandert
werden muß, entstehen bei der Leistungsprdfung Leerlaufzeiten, die eine kontinuierliche
Meßweise nicht erlauben.
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Der Erfinder hat sic nun die Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung zur Leistungsprüfung zu entwickeln, die die genannten Nachteile
der bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen nicht aufweisen und sowohl in den
Anschaffungs-, als auch in den Betriebskosten gegenüber den bekannten Verfahren
und Vorrichtungen zurückbleiben.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kühlflüssigkeit
in einen Heizkreis geschaltet ist, in dem sie die im Leistungsprüfstand beim Abbremsen
des Rotors entwickelte Wärme zu Heizzwecken abgibt. Gemäß der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist die Bremsvorrichtung
durch eine in ein im geschlossenen
Kreislauf geführtes fließendes Medium eingeschaltete Pumpe mit sich drehenden Innenteilen
gebildet und stromabwärts von der Pumpe ist ein zur Delastungsregulierung dienendes
Regelventil vorgesehen.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung von Leistungsprüfständen für
Kraftfahrzeuge, bei denen das durch das Kraftfahrzeug erzeugte Drehmoment abgebremst
und die dabei erzeugte Wärme abgeleitet wird, wird diese Wärme wiedergewonnen und
für lleizzwecke genützt.
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Da das Pumpmedium bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem geschlossenen
Kreislauf geführt ist, bleibt dessen Volumen während der gesamten Leistungsprüfung
konstant. Es fallen Leerlaufzeiten zwischen den einzelnen Prüfungen weg. Das Bremsmedium
wird nicht verbraucht, sondern bleibt filr alle Bremssituationen unverändert in
der Bremse erhalten.
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Anstelle der bei der Wasserwirbelbremse zur Veränderung des Bremsmomentes
bei gleicher Drehzahl des Rotors notwendigen Veränderung der Wassermenge,ist gemäß
der Erfindung,in dem Kreislauf des Pumpmediums ein Regelventil vorgesehen. Nach
Maßgabe des Durchlaßvermögens
dieses Regelventils wird das flremsmoment
bei gleicher Drehzahl verändert, so daß kontinuierlich sich verändernde Leistungsbctdingungen
simuliert werden können, die beispielsweise verschiedenen Straßensteigungen oder
Fahrzeugbelastungen entsprechen.
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Ein weiterer Vortcil des erfindungsgemäßen Leistungsprüfstandes ist
seine Verbindung mit einem Heizkreis, um die bei dem Bremsvorgang in Wärme umgewandelte
kinetische Energie nicht ungenützt zu verlieren, sondern zu Heizzwecken zurückzugewinnen.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung
anhand eines Ausführungsbeispiels. Hierin zeigt die einzige Fig. in schematischer
Darstellung den Schaltkreis des erfindungsgemäßen Leistungsprüfstandes.
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Ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug fährt in Pfeilrichtung mit seinen
Antriebsrädern in die Mulde zwischen einem sich über die gesamte Fahrzeugbreite
erstreckenden Rollenpaar 1 a,b, um die Antriebsachse des Fahrzeuges einer Leistungsprüfung
unterziehen zu können. Die Rolle lb ist die sogn. Prüfrolle, während
die
Rolle la durch eine Leerlaufrolle gebildet ist und gegebenenfalls zur runktionsprüfung,
z.B. einer Uberprüfung der Geschwindigkeitsanzeige des Tachometers des zu prüfenden
Fahrzeuges herangezogen werden kann. Die Rolle lb ist an ihrem einen Ende mit der
Welle des Laufrades 2b einer Kreiselpumpe 2 verbunden, die im geschlossenen Kreislauf
einer Ölleitung 3 liegt. Stromabwärts in Förderrichtung der Pumpe 2 ist ein Regelventil
4 in die Ölleitung 3 eingebaut.
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Parallel zur Kreiselpumpe 2 liegt ein Magnetventil 5, welches bei
Stromausfall in Offenstellung gelangt. Ferner ist als Sicherheitsventil stromabwärts
von dem Regelventil 4 ein auf Uberdruck öffnendes Ventil 6 vorgesehen, welches dann
öffnet, wenn bei vollständiger Offnung des Regelventils 4 in der Ölleitung 3 immer
noch ein Überdruck vorliegt.
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Sobald ein Fahrzeug auf die Prüfrolle lb fährt, dreht sich das Laufrad
2b der Pumpe 2 und versetzt das Öl in der Ölleitung 3 in Umlauf. Bei vollständig
geöffnetem Regelventil 4 treten hierbei nur geringe Wärme verluste infolge der Reibung
in der Pumpe 2 und der Ölleitung 3 auf. Bei Drosselung des Regelventils 4
wird
jedoch die Drehbewegung des Laufrades 2b der Pumpe 2 erschwert und damit ein Bremsmoment
auf die Prüfrolle lb und über diese auf die Räder des Fahrzeuges ausgeübt. Durch
dieses Bremsmoment kommt das Laufrad 2b der Pumpe jedoch nicht zum Stehen, sondern
es läuft infolge seiner Kopplung mit der Prüfrolle lb und dadurch mit der Antriebswelle
des Kraftfahrzeuqes aufgrund von dessen unverminderter Geschwindigkeit ebenfalls
mit unveränderter Geschwindigkeit weiter. Nach dem Grundsatz actio est reactio wird
aber ein gleiches Reaktionsmoment erzeugt, welches durch Vermittlung des Pumpenmediums
an den Stator 2a oder das Gehäuse der Pumpe 2 übertragen wird. Die Messung des Reaktionsmomentes
ist gleichbedeutend mit der Messung der von den Antriebsrädern des Fahrzeugs abgegebenen
Zugkraft. Infolge einer pendelnden Lagerung des Pumpengehäuses 2a gelingt es, das
auf dieses übertragene Reaktionsmoment an ein Kraftmeßgerät 7 weiterzuleiten, welches
so gestaltet ist, daß es das Pumpengehäuse 2a an einer Drehbewegung hindert und
die hierzu erforderliche Kraft auf einer Skala anzeigt. Nach Eichung des Gerätes
ist es möglich, die an dem Mengerät 7 abgelsenen Werte mit der jeweiligen Leistung
des Kraftfahrzeuges in Beziehung zu bringen.
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Bei der hier gezeigten AusfÜhrung eines Leistungsprüfstandes ist als
Meßeinrichtung 7 ein Dehnmeßstreifen gewählt.
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Der im Kraftfahrzeug befindliche Prüfer hat nun die Möglichkeit, über
ein Fernbedienungsgerät die Einstellung des Regelventils 4 zu stcuern und damit
unterschiedliche Belastungszustände für das auf dem Prüfstand befindlichc Kraftfahrzeug
zu simulieren.
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Die bei Drosselung des Ventiles 4 erzeugte Bremsenergie wird von dem
Pumpenmedium aufgenommen und in Wärme umgesetzt, so daß das Medium mit erhöhter
Temperatur den Kreislauf durchströmt. Würde jedoch die aufgenommene Wärme des Pumpmediums
nicht abgeführt, wäre sehr bald sein Siedepunkt erreicht und es könnte keine weitere
Energie mehr aufgenommen werden. Der Kreislauf des Pumpmediums ist daher durch einen
Wärmetauscher 8 geführt, der als Ölbehälter mit einer Kühlschlange 9 ausgebildet
ist. Die Kühlschlange 9 ist Teil eines HeizkreiseSlO, in welchem die in der Kühlschlange
9 zurückgewonnene Wärmeenergie wiederum zu Heizzwecken verbraucht wird, so daß der
Kühlschlange 9 aus dem Heizkreis fortlaufend wieder gekühltes Wasser zugeführt wird.
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Es läßt sich berechnen, daß bei Betrieb eines Leistungsprilfstandes
gemäß der Erfindung bei einer täglichen Nutzung von ca. 1 his 1 1/2 Stunden so viel
kinetische Energie in Wärme umgesetzt wird, daß bei Umsetzung dieser Energie in
lIeizleistung Heizkosten in IIöhe von ca. 15.000,-- DM jährlich eingespart werden
können. Der Aufwand und Einbau eines Leistungsprüfstandes mit Wärmetauscher wird
damit in kurzer Zeit amortisiert.
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Die Nutzung der durch Vernichtung des Bremsmoments erzeugten Wärme
im Rahmen eines freizkreises ist jedoch nicht auf den in der Zeichnung wiedergegebenen
Leistungsprüfstand beschränkt. Vielmehr können auch die herkömmlichen Leistungsbremsen
mit Wärmetauschern ausgestattet und letztere in einen Heizkreis eingebaut werden,
da, gleichgültig welches Prinzip für die Leistungsbremse verwendet wird, immer die
durch Vernichtung des Bremsmomentes erzeugte Wärme frei wird und in der angegebenen
erfindungsgemäßen Weise genützt werden kann.
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Nicht dargestellt ist die Verwendung eines Meßgerätes, weiches anstelle
des Dehumcßstreifens zwischen Rotor 2b
und Gehäuse 2a der Pumpe
eingeschaltet sein kann. In diesem Falle ist das Pumpengehäuse 2a nicht pendelnd
sondern fest angeordnet.
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