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Ansprechverhalten von Motoren messen

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amc VIP   
amc

Da das Thema Ansprechverhalten immer mal wieder aufkommt, hier mal ein Diskussionsthread um Ideen zu sammeln.

 

Fragestellung:

Wie kann man - zumindest so einigermaßen - das Ansprechverhalten von Motoren im Fahrzeug messen? 

 

Natürlich muss man vor einem Vergleich klären worum es überhaupt im Detail geht. Ausgehend von welcher Drehzahl soll gemessen werden? Nur Gasan- oder auch Wegnahme? Wenn es um niedrige Drehzahlen geht - nach Anliegen von Ladedruck kurz vorher (bei Turbos) oder aus länger konstanter Drehzahl heraus?

 

Mir geht es aber primar um die Messung an sich. Vielleicht muss man mehrere Methoden kombinieren.

 

1) Beschleunigungssensor ist sicher eins - der in manchen modernen Mobiltelefonen ist schon ziemlich genau.

2) Drehzahl via OBD dagegenhalten um den richtigen Startzeitpunkt zu finden?

3) Ladedruck via OBD

4) Beim kombinieren fragt sich wie man die Zeitlinien genau genug synchronisiert.

 

Mehr Ideen?

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Tom_H CO   
Tom_H

Damit das nachmessbar bleibt, sollte ein möglichst einfacher Versuchsaufbau gewählt werden - OBD-Schnittstellen machen das schon wieder zu aufwändig.

 

Vorschlag:

1. Schubbetrieb (Gaspedal 0%) mindestens 4 Sekunden - bis zum unterschreiten der halben Maximaldrehzahl (roter Bereich / 2).

2. Vollgas (Gasbedal 100%) und starten der Zeitmessung.

3. Stop der Zeitmessung bei 75% der Maximal- Beschleunigung (das erste lokale Maximum seit Messbeginn).

Soetwas sollte problemlos in einer Handy-App unterzubringen sein.

 

Das Verfahren ist beliebig "betrügbar" und auch nicht besonders genau.

Allerdings liefert es mit einfachsten Mitteln mal reproduzierbare Werte.

 

mfg, Tom

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amc VIP   
amc

Mit etwas einfachem zu starten ist sicher gut.

 

Aber ob die Maximalbeschleunigung funktionieren würde? In meinem Fall müsste ich dafür auf jeden Fall im 3. Gang oder höher starten damit Traktionseinflüsse halbwegs weg sind.

 

Und da die Motorcharakteristik bei dieser Methode einen Einfluss hat - ein Ferrari 488 würde wohl ziemlich schlecht abschneiden durch die Drehmomentdrosselung untenherum, der würde wohl recht lange brauchen um zu einem lokalen Maximum zu kommen - weiss nicht was uns das wirklich sagen würde.

 

Vielleicht müssen wir die Methode so erweitern: einmal so messen wie von Dir vorgeschlagen, und einmal unter Last die Einstiegsdrehzahl durcheilen. Wenn man die Beschleunigungskurven übereinanderlegt müsste man den Punkt finden können an dem voller Ladedruck anliegt. Fragt sich ob die Werte dafür genau genug sind. Vor allem: wie findet man den Startpunkt sicher? Deswegen dachte ich daran OBD zu integrieren - auch um über die Drehzahlveränderung vielleicht den Startpunkt sicherer zu finden - ich will ja zeitlich möglichst dicht an die Bewegung des Gaspedals heran.

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Thorsten0815 CO   
Thorsten0815

Ich würde vorschlagen den Motor auszukuppeln und einfach zu prüfen wie lange der Motor aus dem Standgas braucht, um auf die Drehzahl zu kommend, in der die grösste Leistung anliegt. Ergänzend jede Messung ab 40% max. Drehzahl wiederholen und dem Ergebnis hinzufügen.

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amc VIP   
amc

Das geht zumindest bei einem M5 nicht, da regelt die Elektronik einiges ab und anders. Angefangen damit daß er im Leerlauf bei spätestens 4000 den Saft abdreht.

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Thorsten0815 CO   
Thorsten0815

Also können die "M5 Proleten" im Gegensatz zu den "Ferrari Proleten" den Motor in der Wilhelmstrasse gar nicht so hoch drehen lassen und deswegen hört sich das so komisch an? O:-) 

 

Spass beiseite, das wusste ich nicht, habe aber auch keine Erfahrungen mit BMW.

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planktom VIP   
planktom

das abregeln passiert nur im stand..

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J.M.G.   
J.M.G.

Ich mache es wie folgt: Zur Messung nutze ich ein 10 Hz GPS (RaceLogic Performance Box). Parallel dazu lasse ich eine GoPro mit Fokus auf den Tacho mitlaufen, damit man den Geschwindigkeiten Drehzahlen zuordnen kann. Anschließend werte ich die Daten entsprechend aus.

 

Für mich sind folgende Messpunkte interessant: 2000 / 3000 / 4000 u/min.

 

Messverfahren:

Fahren des Fahrzeugs im Schubbetrieb für mehrere Sekunden und dann Wechsel bei entsprechender Drehzahl in den Zugbetrieb (100% Gaspedalstellung). Anhand der Beschleunigungskurve lässt sich schön bestimmen, wenn die volle Beschleunigung anliegt. Ich versuche diese Spielchen zudem bei uns an einem Berg zu machen. Bergauffahrt sorgt dafür, dass nicht zu schnell Drehzahl aufgebaut wird und man das echte Ansprechverhalten bekommt. Die von mir so ermittelten Werte dienen natürlich nur dem Vergleich unter meinen Messwerten, da mein Messaufbau schon speziell ist, zugegeben. Es objektiviert jedoch einen ersten Fahreindruck ganz anschaulich.


Ich hatte einige Zeit (bei Mercedes) die im COMAND angezeigten Motordaten mitgefilmt, musste aber konstatieren, dass hier angezeigt wird, was denen passt. Das musste nicht zwingend etwas mit den tatsächlich anliegenden etwas zu tun haben.

 

Optimal wäre natürlich ein Prüfstand, bei dem man dann einen Betriebspunkt anfahren kann...

bearbeitet von J.M.G.

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tollewurst CO   
tollewurst

Geht es ums Ansprechverhalten oder Leistungsentfaltung?

Ansprechverhalten ist die Zeitspanne zwischen ich hämmer das Pedal ins Bodenblech bis Motor nimmt Gas an, sprich er spricht an.

 

 

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J.M.G.   
J.M.G.

Ansprechverhalten. 6te Gang z.B. beim 335i (E90 N54) bei 2.000 u/min am Berg und Volllast. Da dauert es tatsächlich in der Größenordnung von 2 Sekunden, bis volle Beschleunigung anliegt.

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amc VIP   
amc

Das dauert bei mir in dieser Situation sogar sehr viel länger bis volle Beschleunigung anliegt. Die gibt es nunmal nicht bei 2000, sondern irgendwo viel weiter oben - auch wenn man im 6. dann schon Luftwiderstand dagegenrechnen muss. Und dafür muss der Wagen ja auch erst einmal einiges an Geschwindigkeit zulegen.

 

Insofern verstehe ich Dein Meßszenario nicht. Sogar die Neigung des Berges wird sich da noch auswirken. Du misst Doch letztlich nur: "wer gewinnt, wenn wir bei 2000 im 6. Gang am Berg ein Rennen fahren ohne zu schalten".

 

Das ist nicht das was ich mit Ansprechverhalten meine. Es geht mir auch nicht um den absoluten Vortrieb im Vergleich zu einem Sauger. Mir geht es tatsächlich um die Zeitspanne zwischen Betätigen des Gaspedals bis zur Auswirkung des vollen Ladedrucks am Rad. Da tut der Turbo weh, und da sind die Unterschiede zwischen den Turbos (und ihren jeweiligen modi) gravierend. Ob das bei 4000 U/Min 100ms, 200ms oder 400ms braucht ist gefühlt eine Welt an Unterschied.

 

Bei 2000 U/Min im 2. Gang habe ich im Throttle Sport Plus Modus eine sofortige Reaktion - auch aus dem Schubbetrieb heraus. Aber wieviel Prozent des Ladedrucks habe ich? Sehr schwer zu sagen - innerhalb weniger als einer Sekunde drehe ich ja auch schon sehr viel höher und es liegt schon von der Leistungskurve des Motors eine ganz andere Leistung an. Was von dem 1s-Erlebnis war nun Leistungskurve, was anschwellender Ladedruck?

 

Mache ich das gleiche im 6. Gang bei 2000 habe ich mehr Zeit zum "erfühlen", aber es ist eben auch sehr viel weniger praxisrelevant. Gleichzeitig ist die Beschleunigung so verhalten daß es auch wieder nicht einfach ist. Da liegen grob 160 PS Motorleistung an - kombiniert mit sehr langer Übersetzung (selbst der 5. reicht schon bis Tacho 300 km/h) ist das einfach keine Offenbarung mehr.. 8-)

 

Also, mit Gefühl geht das nicht, da muss man messen, und die Beschleunigung als solche wird auch nicht reichen - woran machst Du konkret fest wo Du auf der Kurve den maximalen Ladedruck ankreuzt? 

 

 

 

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Thorsten0815 CO   
Thorsten0815

Zu meinem simplen Vorschlag oben:

Stell den BMW doch auf einen Rollenprüfstand und mach die Messung "den Motor auszukuppeln und prüfen wie lange der Motor aus dem Standgas braucht, um auf die Drehzahl zu kommend in der die grösste Leistung anliegt" doch in der Zeit in der die Anlage (Rollenprüfstand) ausläuft. Damit müsste die im Stand greifende Drehzahlbegrenzung schon ausgehebelt sein. Oder?

 

Das wäre dann doch einfach zwischen den unterschiedlichen Fahrzeugen zu vergleichen.

Bei den meisten ist auch kein Rollenprüfstand erforderlich, da deren Motoren auch im Stand auf die entsprechende Drehzahl gehen.

 

Dann ist einfach zu vergleiche welcher Motor von der Standgasdrehzahl x bis zur Nenndrehzahl y wie lange braucht.

Also ab dem Zeitpunkt in dem das Gaspedal durchgetreten wird, bis die Max. Leistung bereitsteht.

 

Gut, Sauger mit grossem Drehzahlband sind da etwas im Nachteil könnte man meinen, aber für das definierte, zu messende Ergebnis ist das nicht relevant. Du willst ja wissen welcher Motor, ohne störende Einflüsse wie Wind, Steigung, Getriebeart, Reifenbreite, usw. wie schnell seine Kraft aufbauen kann. Oder?

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tollewurst CO   
tollewurst

Man muss schon beide Motoren im optimalem Drehzahlbereich haben, sprich Sauger bei 6000 und Turbo bei 4000. Dann in den Schubbetrieb gehen und nach ca 2-3 Sekunden wieder Vollgas. Der Zeitraum zwischen Vollgas und Schlag in den Nacken ist für mich das Ansprechverhalten.

bearbeitet von tollewurst

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amc VIP   
amc

Hm, optimal wäre bei meinem Turbo ab 5.800. :P

 

In Deinem Szenario bekomme ich den ersten Schlag schon wenn ich vom Gas gehe - wenn ich das nicht sanft mache. Dein Szenario kann ich jedenfalls vernünftig messen, da nehme ich die erste steile Flanke in der Beschleunigungskurve. Gefühlt ist das "quasi sofort", aber im Vergleich zu einem giftigen Sauger ein wahrnehmbare Verzögerung.

 

Ich probiere das mal aus - das schwierigere Szenario der niedrigen Drehzahlen müssen wir aber auch noch lösen.  

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TomSchmalz   
TomSchmalz

Hi

 

"Ansprechverhalten" würde ich meinen, betätigen Gaspedal > Karosserievortrieb aus Leerlaufdrehzahl heraus

 

Tom

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GeorgW CO   
GeorgW

...normalerweise versteht man unter dem Ansprechverhalten die Dauer des Augenblicks von der Änderung der Gaspedalstellung bis zur dementsprechenden Änderung des Drehmoments.

 

Gruß, Georg

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Thorsten0815 CO   
Thorsten0815

Das lässt sich auf einem Prüfstand sicher messen, oder?

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amc VIP   
amc

Das Kernproblem ist und bleibt folgendes:

 

Wenn ich berücksichtigen will wann die Verzögerung durch den Turbolader abgeschlossen ist, sprich der volle Ladedruck vorliegt muss ich das irgendwie messen.

 

Entweder:

 

1) Direkt: via OBD, zeitsynchronisiert mit anderen Messungen

oder

2) Indirekt: abgeleitet aus Beschleunigungsentwicklung o.ä.

 

Wenn wir 1) nicht wollen - ich befürchte fast man kommt nicht daran vorbei - brauchen wir für 2) objektive Kriterien an welchen Messwerten man das ableitet/festmacht.

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tollewurst CO   
tollewurst

Auf dem Rollenprüfstand. Da kann man sich die Drosselklappenstellung und die Drehmomentkurve bzw die Drehzahlkurve anzeigen lassen, sollte aber auch bei Fahren via OBD gehen. Dann muss man nur die Zeit zwischen beiden Punkten ermitteln.

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JazP   
JazP

An Deiner Stelle würde ich zwei Messungen durchführen: Die erste Messung ist die Referenzmessung, bei der Du einmal aus dem Drehzahlkeller voll durchbeschleunigst. Hier erhälst Du die Maximalbeschleunigung, die Dein Antrieb in der Praxis schafft.

 

Die zweite Messung ist Deine Vergleichsmessung. Schub für 4s, dann tip in (wurde oben bereits vorgeschlagen). Die Zeit, bis 95% zur Referenz (d.h. zur ersten Messung) hergestellt sind, ist die Ansprechzeit.

 

 

Fragt sich noch, welche Größe Du misst. Drehmoment oder Leistung wären ideal. Einfacher sind aber Motordrehzahl oder Geschwindigkeit. Da Du das Ansprechverhalten vermutlich eh auf die Motordrehzahl beziehen möchtest, empfehle ich sie. So sparst Du Dir eine Messgröße. Übrigens, die Beschleunigung direkt zu messen, halte ich nicht für sinnvoll: Du wirst sie vermutlich nicht annähernd genau ermitteln können. Außerdem ist sie sowieso nur die Ableitung der Geschwindigkeit, Du kannst sie also später berechnen und dann als Vergleich nehmen. Warum Du sogar auf den Ladedruck ausweichen möchtest - keine Ahnung. Wenn ich Gas gebe, möchte ich beschleunigen. Wie er das macht, also ob mit Ladedruck oder ohne, ist mir doch egal.

 

Also, mein Vorschlag (wurde oben schon ähnlich genannt):
-Motordrehzahl und Zeit per OBD loggen
-Versuch auf gerade Strecke und in beide Richtungen fahren. Alternativ: Immer die selbe Strecke nehmen (dann nur untereinander und nicht mit anderen vergleichbar).
-Schub für ca. 4s bis gewünschte Messdrehzahl im 3. Gang erreicht ist
-Tip in und Durchbeschleunigen
-Für die Auswertung dann Messung mit Referenz vergleichen: Die Zeitdauer, bis 95% der Drehzahländerung pro Zeiteinheit ("Drehzahlbeschleunigung") gegenüber der Referenz erreicht werden, ist Deine Ansprechdauer


P.s.: Wenn Du nur das Ansprechverhalten des Motors (nicht des Antriebs) messen möchtest, musst Du bei Wandlerautomaten natürlich darauf achten, dass deren Kupplung geschlossen ist.

bearbeitet von JazP

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amc VIP   
amc
vor 19 Minuten schrieb JazP:

Übrigens, die Beschleunigung direkt zu messen, halte ich nicht für sinnvoll: Du wirst sie vermutlich nicht annähernd genau ermitteln können. Außerdem ist sie sowieso nur die Ableitung der Geschwindigkeit, Du kannst sie also später berechnen und dann als Vergleich nehmen. Warum Du sogar auf den Ladedruck ausweichen möchtest - keine Ahnung. Wenn ich Gas gebe, möchte ich beschleunigen. Wie er das macht, also ob mit Ladedruck oder ohne, ist mir doch egal.

Die Beschleunigung kann ich über die inzwischen recht genauen Sensoren des iPhone 6 messen, das ist keine abgeleitete Größe. Die Geschwindigkeitsupdates via OBD werden eher ungenauer sein. Nicht vergessen, wir müssen - mindestens - auf 20ms Intervalle runter. Über die Drehzahl zu gehen halte ich aber für praktikabel.

 

vor 19 Minuten schrieb JazP:

-Für die Auswertung dann Messung mit Referenz vergleichen: Die Zeitdauer, bis 95% der Drehzahländerung pro Zeiteinheit ("Drehzahlbeschleunigung") gegenüber der Referenz erreicht werden, ist Deine Ansprechdauer

Mal schauen wie genau das wird - wird man sehen wenn man die gleiche Sache 5 mal hintereinander macht. Ich muss ehrlich gesagt sagen daß ich skeptisch bin - bei Beschleunigungsversuchen direkt hintereinander auf der gleichen Strecke zwischen z.B. 120 und 160 habe ich in VBox-Messungen auch schon Unterschiede von >100ms gesehen. Da hat ein Rad mal einen Hauch Schlupf und schon ist es passiert. 

 

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JazP   
JazP
vor 1 Stunde schrieb amc:

Die Beschleunigung kann ich über die inzwischen recht genauen Sensoren des iPhone 6 messen, das ist keine abgeleitete Größe.

Doch, es ist die erste Ableitung der Geschwindigkeit und damit der Motordrehzahl :)

 

 

vor 1 Stunde schrieb amc:

Ich muss ehrlich gesagt sagen daß ich skeptisch bin - bei Beschleunigungsversuchen direkt hintereinander auf der gleichen Strecke zwischen z.B. 120 und 160 habe ich in VBox-Messungen auch schon Unterschiede von >100ms gesehen. Da hat ein Rad mal einen Hauch Schlupf und schon ist es passiert. 

Irgendwo im zweistelligen ms Bereich würde ich die Messgenauigkeit ohnehin vermuten. Ich finde das schon ganz ordentlich. Da bist Du ja schon bald im Bereich der Rechenraster der ECUs.

bearbeitet von JazP

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J.M.G.   
J.M.G.
Am 15.8.2016 um 10:18 schrieb amc:

Das dauert bei mir in dieser Situation sogar sehr viel länger bis volle Beschleunigung anliegt. Die gibt es nunmal nicht bei 2000, sondern irgendwo viel weiter oben - auch wenn man im 6. dann schon Luftwiderstand dagegenrechnen muss. Und dafür muss der Wagen ja auch erst einmal einiges an Geschwindigkeit zulegen.

...

Insofern verstehe ich Dein Meßszenario nicht. Sogar die Neigung des Berges wird sich da noch auswirken. Du misst Doch letztlich nur: "wer gewinnt, wenn wir bei 2000 im 6. Gang am Berg ein Rennen fahren ohne zu schalten".

 

Ich denke wir können uns darauf einigen, dass die Beschleunigung in einem Gang im Bereich des maximalen Drehmoments am größten ist. hat man - wie bei vielen Turbomotoren - annähernd ein Drehmomentplateau, so steigt die Beschleunigung in diesem Bereich linear mit der Drehzahl (und somit mit der Geschwindigkeit) an. Diesen Effekt kann man sehr sauber herausrechnen und somit einen Leistungsanstieg aus dem Turboloch heraus anständig darstellen.

 

Mein Versuchsaufbau zielt darauf ab, eben möglichst keine oder nur geringe Drehzahländerungen zuzulassen. Deshalb der Berg. Der Berg ist der steilste mit hier zur Verfügung stehende. Im Optimalfall habe ich nur eine minimale Beschleunigung und dadurch fast konstante Drehzahlen. Variiert aber bei einer Drehzahl die Beschleunigung, so ist dies das Maß für das Ansprechverhalten.

 

Beispiel: Stemmt ein Motor ein saugmotorisches Moment von 200Nm bei 2000 u/min und mit voller Aufladung dann 400Nm, so ist die Beschleunigung bei 2000 u/min mal eben doppelt so groß. Bei meinem Messaufbau versuche ich darzustellen, wie lange der Motor braucht, um am Berg bei 2000 u/min die Beschleunigung des Fahrzeugs zu verdoppeln (ohne Drehzahlanstieg!).

Das klappt übrigens ausgezeichnet. Optimal wäre natürlich ein Leistungsprüfstand, bei dem der Motor Lastunabhängig bei der gleichen Drehzahl gehalten werden kann. Hier kann man unter Laborbedingungen alle gewünschten Werte schön erfahren.

bearbeitet von J.M.G.

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F400_MUC CO   
F400_MUC

Ich würde das Ansprechverhalten mit dem Popo messen. 

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tollewurst CO   
tollewurst

Ich habe heute mal bei einem 12 Zylinder Sauger aus 94 versucht zu schauen ob ich das Gaspedal durchtreten kann bevor der Motor anspricht. 

Keine Chance, sobald man das Pedal bewegt gehts nach vorne ohne spürbare Verzögerung.

Drosselklappen werden über Seilzug betätigt.

Beim Lupo GTI 1.6 Sauger kann ich das Pedal durchtreten und es dauert gut eine halbe Sekunde bis etwas passiert. Bei höheren Drehzahlen gehts schneller, dort liegt es aber an der Applikation des E Gas. Das hat bewusst etwas Verzögerung um nicht zu ruppig zu sein.

F10 M5 ist schneller im Ansprechverhalten, aber kein Vergleich zu einem bissigem Sauger. Wir sprechen zwar nur über 1/100 oder 1/10 Sekunden, aber gefühlt sind das Welten zu einem Sauger.

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