Kdo by si nechtěl změřit výkon motoru svého vozu, že ? :-) Tak se na to vrhnem, ať tomu rozumíte a sami svépomocí to umíte :)
Omáčka Kdysi (tuším roku 1775) jeden chytrý člověk (tuším pan Watt) představil světu definici práce. Stanovil, že jeden statný kůň je schopný za jednu minutu vyzvednout do vzduchu břemeno o hmotnosti 150 liber a urazí při tom 220 stop. Z toho nám plyne 150 lb x 220 ft / 60 s = 550 ft-lb/s. A z toho plynou naše oblíbené "koně" :) Za předpokladu, že vaše auto vytáhne 15000 liber za 60 sekund a urazí dráhu 220 stop, pak má sto koní :)
No... tak jdeme ty koně přepočítat, ne ? Pokud posuneme nějaký objekt o nějakou vzdálenost, vykonáme práci. Pokud vykonáme určitou práci za určitý čas, máme určitý výkon.
A jak tedy ten výkon změřit ? V praxi je používají tři druhy měření výkonu:
1) motorová brzda Motor je mimo auto a je bržděn systémem, který simuluje odpor motoru v praxi. Nejčastěji se používají rotační vodní brzdy, ale nebudeme se zde zabývat systémem vodní brzdy do detailu. Snímají se otáčky motoru a měří se jeho výkon. Tento výkon je čistý výkon motoru.
2) válcová brzda Při tomto způsobu měření výkonu zůstavá motor v autě, poháněná kola se postaví na bržděné válce a údaje se snímají z válců. Naměřený výkon motoru ovlivňuje odpor převodovky, rotační hmota kol, odpor alternátoru a dalších zařízení připojených k motoru.
3) reálná brzda V tomto případě se auto měří přímo na silnici. Systém je hodně podobný měření na rotační brzdě, pouze se auto při měření pohybuje. Naměřený výkon motoru nám ovlivňuje vše uvedené v předchozím případě, navíc pak valivý odpor pneu-vozovka a hlavně odpor vzduchu, který stoupá se čtvercem rychlosti.
Jak na to ? Jak vidíte, máme tři možnosti. Můžeme si postavit motorovou brzdu, ale popravdě - mně se nechce neustále vyndavat motor z auta, abych si ověřil, že větší tryska v karburátoru přinesla positiva :) Mohli bychom si tedy postavit válcovou brzdu, ale zase nemám tolik místa v garáži, abych tam mohl mít dva válce a i rámus a výfukové splodiny by nenašly pochopení u ostatních obyvatelů. Takže nám nezbyde nic jiného, než využít reálné brzdy a odbrzdit si auto na silnici :)
Sakra... už konečně řekni jak na to :) Výše jsem zmínil, že práce je posunutí objektu po nějaké dráze a výkon je práce za čas. Pojďme posouvat naše auto a měřit výkon motoru. Jednou veličinou je čas. Ten je neúprosně jasný a neúprosně přesný. Dále bychom potřebovali měřit vzdálenost, po které posunujeme naše auto. Bohužel ve škodovkách není přesný a jednoduchý způsob, jak přesně stanovit ujetou vzdálenost. Jediná přesná veličina kterou můžeme snímat jsou otáčky. Budeme tedy snímat otáčky v čase.
Systém měření výkonu motoru Abychom je mohli snímat, musíte si postavit následující udělátor. Jedná se o moji vlastní konstrukci, která by měla fungovat vždy a všude. Kolega Gotrek von Wrschowitz se nechal slyšel, že v rovině teoretické je to nesmyslné zapojení a v rovině praktické je vůbec zázrak, že to funguje. Připouštím, že správně by tam mělo být minimálně o dvě diody a jeden rezistor víc... Avšak kdo šetří, má za tři :) Obvod používáte na vlastní nebezpečí.
Ve schématu vidíte cívku, což je indukční cívka vozu. Je označena kontakty 1 a 15. Zakreslený spínač je kladívko v rozdělovači a přerušuje proud do cívky. Paralelně na cívku jsou připojeny přes odpor dvě diody. Dioda má tu vlastnost, že propouští proud pouze v jednom směru. My však využijeme jinou její vlastnost a sice že za každého proudu je na křemíkové diodě úbytek napětí vždy cca 0.7V. Pokud bude kladívko sepnuté, bude svítivá dioda napájena přes odpor z autobaterie. Jakmile dojde k rozepnutí, cívka nám díky indukci vydá záporný impulz. Z jedné diody pak budeme zaznamenávat signál. Já pro zaznamenávání použil MP3 přehrávač, protože je malý a přenosný. Můžete však použít i notebook, nebo jakékoliv jiné audio záznamové zařízení. Následující schéma vám pomůže, pokud chcete měřit bezpečně z indukčního kabelu... (doplněno na základě reakce čtenáře)
Test provedeme tak, že na absolutní rovině v absolutním bezvětří zařadíme nejnižší rychlostní stupeň, při kterém nám nebudou hrabat kola, rozjedeme se na nejnižší možné otáčky, při kterých nám auto pojede, zmáčkneme record a šlápneme na plyn a maximálně zrychlíme. Zrychlujte až po maximální otáčky kam si troufnete, pak přestaňte nahrávat. Stejnou nahrávku opatřete i v opačném směru pro pozdější korekci případných chyb.
Proč proboha MP3 přehrávač ? Protože je to malé, relativně levné zařízení, na které lze nahrát mnoho měření. Ta lze pak v klidu domova zpracovat a analyzovat. Pokud to okolnosti nevyžadují, je zbytečné s sebou na měření tahat notebook.
Mně se to s tím MP3 nahráváním nezdá, funguje to ? Ano, samozřejmě že to spolehlivě funguje. Přerušovač generuje impulzy pro cívku. Za jednu otáčku rozdělovače vygeneruje čtyři impulzy. Odpovídá to dvěma impulzům za otáčku kliky motoru. Pokud bychom uvážili, že měříme motor točící se 10000 otáček, odpovídá to 166 otáčkám za sekundu, to jest 333 impulzů. Pokud při nahrávání použijeme vzorkovací frekvenci 44100kHz, znamená to, že máme k dispozici 44100 vzorků za sekundu, ve kterých můžeme vytvořil 22050 impulzů, což je 66x více, než bychom pro 10000 otáček potřebovali.
A co ta MP3 komprese ? MP3 komprese nemá na počet a rozmístění impulzů vliv. My potřebujeme o impulzu vědět pouze to, že nastal. Nepotřebujeme znát naprosto přesný průběh. Až se vám podaří signál přenést do počítače, uvidíte jednotlivé impulzy na cívce :
Teorie zpracování Teď musíme signál nějak zpracovat. Konvertujte jej na MONO 44100Hz 8bitů. Nyní máme kupu dat v souboru WAV. Ze začátku odečteme 52 bytů, což je hlavička souboru a zbývají nám jen data signálu. V každém bytu máme jednu hodnotu v 1/44100 sekundy. Jak z toho proboha dostaneme otáčky ?
Jednoduše. Budeme hledat špičky signálu a měřit časovou vzdálenost mezi nimi. Klidová poloha má hodnotu 128, špičku definujeme jako absolutní hodnotu rozdílu signálu proti klidové poloze. Pokud tato absolutní hodnota překročí 64, můžeme předpokládat špičku. Nyní budeme čekat na klidový stav (absolutní hodnota rozdílu signálu a klidového stavu < 10). Těch deset jsme zvolili pro eliminaci možného šumu. Pokud hodnota bude <10 po dobu 20 vzorků, lze předpokládat klidový stav a čekat na další špičku. Otáčky = 30 / čas mezi impulzy / 44100 (čtyřválec, čtyřtakt, dva impulzy na otáčku) Mechanické nepřesnosti rozdělovače je nutné kompenzovat průměrováním několika po sobě jdoucích impulzů. Tak tady víme otáčky a teď musíme zjistit dráhu, kterou jsme urazili... Otáčky kola = otáčky motoru / stálý převod * převodový poměr rychlosti Z otáček kola stanovíme jednoduše ujedou dráhu Dráha = otáčky kola * 3.14 * průměr kola Takže víme váhu auta, ujetou dráhu a čas... Nebudu vás více trápit... samozřejmě jsem na výpočet výkonu motoru napsal program :)
DynoAnalyzer
Dyno Analyzer (17.6kb) Protože mnoho chyb vzniká samotným převodem signálu, vytvořil jsem analyzátor signálu, který vám ukáže průběh otáček v čase. Křivka musí být co nejhladší a bez chyb. Levým a pravým kliknutím myši na grafu vyberete začátek a konec měření (od místa, kde se křivka začne plynule zvedat až k místu ke začne padat). Uložením se signál převede do digitální podoby pro následné zpracování.
DynoAnalyzer 2.1.xx
DynoAnalyzer 2 je schopný mimo výše popsané vlastnosti spočítat výkon i kroutící moment. V levé části vidíte graf s otáčkami. Průběh otáček se analyzuje a program stanoví křivku. V pravé části vidíte okamžitě příslušný výkon a kroutící moment.
Tento program nadále vyvíjím a zdokonaluji jeho funkce. V budoucnu by měl uměl zpracovat několik měření výkonu a s vhodným měřícím zařízením bude schopný generovat grafy a video s průběhem otáček, rychlosti, zařazeného stupně a okamžitého kroutícího momentu a výkonu v daném čase. Tato verze je zatím ve stádiu vývoje. První testy budou na mé RS, takže je na co se těšit.
Výsledky z Dyno Analyzeru Rapid - motor favorit 135 - normální vačka - eRková vačka a výměna rozvodů
Tadeáščin heRkules - 110R motor 120
Petrův Kostkáč - 110R motor Schwejko favorit
Sporák - měření na plyn a na benzín - 120L
StreetDyno Samozřejmě mimo mou vlastní tvorbu jsou zde i další programy. Například StreetDyno.
Stahuj free StreetDyno (954.1kb) V programu StreetDyno otevřete buď zdrojový WAV nebo ještě lépe digitální výstupní soubor z DynoAnalyzeru, navolte příslušné hodnoty a generujte graf. StreetDyno neumí vykreslit grafy s hodnotou kroutícího momentu pod 100Nm !
Přeji mnoho úspěchů při ladění motoru a přidávání dalších koní... Mám problém s formátem WAV Klikněte na nabídku START, zvolte SPUSTIT a napište SNDREC32 a enter. Zobrazí se vám malý prográmek ve kterém dáte Soubot>Otevřít a otevřete nahraný wav. Dále klikněte Soubor>Uložit jako a dole je format a tlačítko Změnit. Vyberte PCM 44100kHz, 8bit Mono a uložte
Program DynoAnalyzer je Freeware, tzn je volně ke stažení a je určen pouze pro osobní potřebu. Není dovoleno jej využívat ke komerčním účelům, prodávat jej nebo jinak za úplatu šířit či provozovat. Autor neručí za případné škody vzniklé používáním tohoto programu.
Udělal jsem si tu krabičku podle toho druhého schéma a funguje velice dobře, nejsou tam skoro žádný červený čárky. Jen mě štve že to měřím na 10kW motorce a tam ta křivka je dost nízká a dlouhá, protože na stupnici jsou nejmenší hodnoty do 25kW, nešlo by s tím něco udělat? Aby se dala zobrazit stupnice kde maximální hodnota bude třeba 15kW. Moc díky
Čau, kdysi jsi tu psal že se do programu přidáš možnost uložit a načíst konfiguraci. Chystáš něco takového? Dneska mi přišly součástky na snímání otáček z kabelu tak zítra to snad vyzkouším, zatím jsem zkoušel vlastní schéma o dost jednodušší, ale to bohužel nefugovalo moc dobře při vyšších otáčkách byly samé chybné impulzi. Je to uplně supr program a doufám že ho budeš i nadále vylepšovat
Ta volba by se bez důvodu neměla používat Je tam spíš tak "na hraní". Rozdíly jsou u zpracování jednotlivých křivek - některé jsou více průměrované, jiné méně.
Supr ta expresní volba se mi hodí. Docela by se mi líbilo kdyby šlo do grafu výkonu otevřít jiný graf, že by pak šlo dobře vidět rozdíl například po úpravách, takový porovnání dvou grafů. A ještě mam dotaz, jaký jsou rozdíly u C Spline, T Spline, B Spline a bezeir?? Dík
čau, dalo by to to použít i na motorky? Asi jo, ale potřeboval bych vědět jak je brána ta čelní plocha vozu, to je v cm čtverečních? A ty ztráty to jsou v motoru? To bude čím menší motor tím menší ztráty? Dík, program se ti hodně povedl.
Zdravím. Prvně bych chtěl moc poděkovat, že svoji práci dáváš k dispozici ostatním. Chtěl bych tvůj program a zapojení použít pro měření výkonu u motokáry. Ale budu to muset udělat na ty válce. Nedá se s motokárou takhle jezdit. vzhledem k odstředivé převodovce. Uvažuji že bych použil brzdu z rotopedu. Ale bude ten program počítat i dvoutakt? A je něco co by podle tebe bránilo tomu aby to fungovalo? Na každých závodech máme moc práce s laborováním s triskováním..... pokaždé to nastavíme a pak jedem tréning jestli je to lepší nebo ne a pilot místo aby trénoval trať řeší motor. Díky moc za odpověď. Dan
...ještě dodatek - podobně to měří i fa IMFSOFT, ale tam se měří jen derivace při vytáčení (nejspíš ani nedochází k měření přesných čísel, pouze to nakreslí průběh, který ale na lazení taky stačí)
To zas tak problém není, dá se to změřit tak, že se motor vytočí a pak se dá plyn na minimum, nebo v lepším případě se vypne zapalování (na volnoběh má motor stejně jen tak dvacetinu výkonu takže to vypínání není zas tak nutný), tím se zjistí setrvačnost a pak se jen dopočítá moment potřebný k dosažení stejné derivace otáček jako při vytočení naprázdno. Jinak poznámka typu "že to nebude stíhat" je od věci, v tomto případě by se musely otáčky motoru rovnou v terénu zderivovat operačním zesilovačem a nejlíp je posílat rovnou do PC přes RS232 nebo derivované napětí prohnat PWM modulátorem a nahrát to zas do MP3. Jianak pěknej prográmek, průběhy to kreslí nádherně (a velmi přesně), horší je to však s konkrétními hodnotami (u maximálního momentu a výkonu se to občas brutálně sekne, což je ale ovlivněno hlavně špatným odhazem např. plochy, součinitele odporu, atd.) Luba 100.200@seznam.cz
Ano, to je přesně ten problém. Další problém by byl v tom, že kladený odpor by byl příliš malý na to, aby bylo měření alespoň trochu přesné.
Podobná metoda existuje, jeden válec se odpojí, aby vytvářel zátěž pro zbylé tři válce. Krom akcelerace je potřeba též měřit deceleraci a z toho se stanoví ztráty. Ty se pak použijí pro výpočet. Toto by se mělo dělat i u měření "na silnici", ale zde se hodnoty ztrát zadávají teoreticky a vzhledem k hmotnosti auta lze označit nepřesnost mezi reálnými a výpočtenými ztrátami za zanedbatelnou.
Je tam spíš tak "na hraní". Rozdíly jsou u zpracování jednotlivých křivek - některé jsou více průměrované, jiné méně.