Rollenbank berekent het krukasvermogen van een auto

Betere vermogensbanken...

De resultaten van de betere vermogensbanken echter kunnen wel iets zinnigs zeggen over het krukasvermogen. Maar hier komen we later in dit artikel op terug. Eerst terug naar de basis: wat is een rollenbank precies en hoe komt hij tot zijn metingen?  

Voor het gemak zijn rollenbanken onder te verdelen in twee soorten, twee hoofdtypes: zogenaamde 'dynamische' rollenbanken en 'statische'. Bij een dynamische bank is de rol gekoppeld aan een vliegwiel. De software van de rollenbank weet hoe groot het traagheidsmoment van de combinatie rol-vliegwiel is en daarmee hoeveel kracht ervoor nodig is het vliegwiel in een bepaalde mate te versnellen. 

Aan de hand van de hoeksnelheid van de rollen ten opzichte van de tijd kan de software berekenen hoeveel kracht er op de rollen wordt uitgeoefend en hoeveel vermogen er dus aan de rol wordt geleverd. Er is slechts een korte acceleratie door het hele toerenbereik voor nodig om een vermogensgrafiek te verkrijgen. Het bijbehorende motorkoppel wordt verkregen met behulp van het motortoerental. 

Een statische rollenbank komt heel anders tot zijn resultaten. Bij deze bank worden de rollen afgeremd, in de meeste gevallen met een lucht- of watergekoelde wervelstroomrem. Een vast toerental of een serie toerentallen wordt ingesteld om de meting te kunnen verrichten. Bij volgas remt de wervelstroom de rol zodanig af dat het ingestelde toerental wordt vastgehouden. De rem is zwevend opgehangen en steunt via een hefboom op een krachtopnemer. Op die manier meet de rollenbank dus direct het koppel waarmee de rollen worden afgeremd. Uit het koppel wordt vervolgens het bijbehorende vermogen berekend.

Zowel het statische als het dynamische systeem heeft zo zijn voor- en nadelen. Een dynamische rollenbank is goedkoper en belast de auto minimaal; de auto wordt doorgaans slechts zes tot tien seconden aan de test onderworpen. Het statische systeem belast de auto veel meer, omdat twee minuten lang volgas gereden moet worden om goede resultaten te krijgen. Maar ook de dynamische vermogensbank heeft zo zijn nadelen. 

Het grootste: door de korte meettijd heeft de auto nauwelijks tijd om op te warmen. Dat geeft onherroepelijk een vertekend beeld, omdat de temperatuur een grote invloed heeft op het motorvermogen en op de wrijvingsverliezen van de auto en de bank. Op een statische bank heeft de auto wel voldoende tijd om op te warmen. Maar ook dit heeft zijn schaduwzijde: als de temperatuur te ver oploopt, neemt het vermogen af en kloppen de metingen niet meer. 

Een juiste temperatuur is dus belangrijk voor een betrouwbare meting. Een te lage temperatuur geeft een te groot vermogen, een te hoge temperatuur een te laag vermogen. Om deze reden is het van noodzakelijk belang dat de motor zowel via de radiateur als onder de auto goed wordt gekoeld. Zo ontstaat een temperatuursbalans die ook buiten op de weg voorkomt. Daarnaast is het uiterst belangrijk dat de luchtinlaat van de motor zelf verse, frisse lucht binnenkrijgt. Als de temperatuur van de luchtinlaat te veel stijgt, begint het motormanagement het mengsel te verrijken en daalt het vermogen. 

Goede koeling en aanvoer van verse lucht zijn van cruciaal belang voor een betrouwbare meting. Daarom is het beter om met een open motorkap te meten. Daarnaast is het aan te raden om meerdere runs te maken. In de loop van de runs zal het vermogen stijgen en uiteindelijk stabiliseren, doordat de motor goed op temperatuur komt. Die laatste metingen geven een betrouwbaar resultaat.   

Uit bovenstaande blijkt dat er veel mis kan gaan tijdens een meting op de rollenbank. Te hoge of te lage temperaturen van de motor en/of de uitlaat, een slechte koeling of ventilatie, meten met een dichte motorkap - al deze dingen kunnen de uitkomst van de metingen behoorlijk verdraaien. Daar komt bij dat ook variabelen als luchttemperatuur, luchtvochtigheid rolomtrek en massatraagheid - correctiemogelijkheden die kunnen worden ingevoerd in de software van de rollenbank - foutief kunnen zijn ingevuld, waardoor je een vertekende uitslag krijgt. 

Als het gemeten krukasvermogen uit een rollenbanktest niet overeenkomt met het gegeven vermogen in de technische gegevens van je auto, wil dat dus niet per se zeggen dat fabrikant foute gegevens heeft overlegd. Zorg ervoor dat de test onder de juiste omstandigheden wordt verricht. 

Op bepaalde vormen van vermogensverlies zijn rollenbanken al berekend en deze worden automatisch gecompenseerd. Denk daarbij aan de volgende drie aspecten:

De rollenbank meet niet direct aan de krukas, maar aan de wielen. Tussen de motor en de wielen bevinden zich nog verschillende onderdelen als de versnellingsbak, de differentieel, de aandrijfassen en in sommige gevallen nog een of meerdere tussenbakken. Het overwinnen van de wrijving tussen tandwielen, in lagers en tussen assen een keerringen in de aandrijflijn kost kracht en dus - naarmate de snelheid toeneemt en de toerentallen stijgen - steeds meer vermogen. Om de verliezen die ontstaan door deze wrijving te compenseren wordt vaak een vast percentage bij het berekende motorvermogen opgeteld. Echter - zoals al in het begin van dit artikel is aangehaald - dit percentage geeft vaak een verkeerde uitslag, omdat het bij lange na niet op elke auto van toepassing is.
  

Vermogensverlies wordt verder in de hand gewerkt door de vervorming van de banden. Deze is op de rollen uiteraard groter dan op de weg. Om deze reden is het vermogen aan de wielen altijd lager dan het reële krukasvermogen. 

Het derde aspect geldt alleen voor de dynamische rollenbank. Tijdens de korte acceleratie worden niet alleen de rollen van de bank versneld, maar de krukas, de versnellingsbaktandwielen, het differentieel, de aandrijfassen en de wielen zelf worden ook in rotatie versneld. En ook dat kost energie en leidt tot vermogensverlies. Dit is tevens de reden waarom een dynamische meting doorgaans een lager vermogen oplevert dan een statische meting, waarbij een constant toerental wordt gehanteerd.

Massatraagheid 

De massatraagheid kan vervolgens weer gebruikt worden om uit de dynamische meting het correcte krukasvermogen af te lezen. Dynostar heeft bovendien een speciale elektronische module ontwikkeld waarmee het motortoerental uiterst nauwkeurig kan worden geregistreerd. Dit maakt het ook makkelijker om het startpunt van een meting beter te bepalen, hetgeen de metingen nog preciezer maakt. 

Net als het merendeel van de moderne vermogensbanken meten de rollenbanken van Dynostar op alle vier de wielen.Dit wordt niet alleen gedaan omdat de meeste moderne auto's vierwielaandrijving, maar ook omdat de moderne assistentiesystemen die zijn geïntegreerd in een rollenbank - ESP, tractiecontrole en ABS - ingrijpen als er sprake is van snelheidsverschillen tussen de vooras en de achteras. Alle vier de wielen moeten dus op dezelfde snelheid draaien, anders grijpt het motormanagementsysteem in.

Dynostar heeft dit specifieke probleem opgelost door de voor- en de achterrollen met behulp van diagonaal geplaatste cardanassen met de centraal gemonteerde retarders te verbinden. Men heeft er dus niet voor gekozen elke rol of elke rolas te voorzien van een eigen retarder. Dit omdat het praktischer wordt geacht het remmende gedeelte in een aparte chassis te hebben. 

De Duitse fabrikant Maha heeft juist wel voor de oplossing gekozen elke rol te voorzien van een eigen retarder of eigen elektromotor die het toerental van de rollen gelijk kunnen houden. In vergelijking met de rollenbank van Dynostar levert de rollenbank van Maha minder wrijvingsverschillen op. Maar er zijn nog meer voordelen van deze hypermoderne rollenbank:

• De exacte vermogensmeting tussen voor- en achteras kan gemeten worden;

• Vanwege de elektromotoren in de bank van Maha kunnen er standaard emissie- en homologatiemetingen worden uitgevoerd;

• Circuits kunnen worden gesimuleerd;

• Hellingwaarden kunnen worden ingevoerd;

• Evenals bij Dynostar kan het functioneren van hybridevoertuigen worden gesimuleerd, inclusief met laden en ontladen van accu's.