Waren in den 80er und 90er Jahren vor allem die ökologischen Aspekte der Ressourcenschonung und Emissionsverringerung starke Triebkräfte für Effizienzsteigerungen bzw. Verbrauchssenkungen beim Pkw, so spielt in jüngster Zeit immer mehr der hohe Kraftstoffpreis eine ausschlaggebende Rolle beim Kauf eines Fahrzeugs. Somit kommt der Konstruktion von verbrauchsarmen Kraftfahrzeugen eine wettbewerbsentscheidende Rolle zu. Exemplarisch sei hier auf den seit einigen Jahren stetig wachsenden Anteil der mit Dieselmotor ausgerüsteten Fahrzeuge verwiesen. Dieser geforderten Verbrauchssenkung wirkt das durch Modeströmungen geprägte Käuferverhalten entgegen, das teilweise den aus der Sicht der effizienten Kraftstoffnutzung nicht optimalen Fahrzeugformen wie z.B. Geländewagen Vorzüge einräumt. Hauptansatzpunkt zur Erzielung einer Verbrauchsverringerung ist – neben Modifikationen bzw. Innovationen bezüglich des Motors und dessen Peripherie – eine Absenkung der Fahrwiderstände. Daher gewinnen Messmethoden zur Bestimmung von Luft- und Rollwiderstand zunehmend an Bedeutung. Dies drückt sich u. a. in hohen Investitionen aus, die in die Windkanal- und Simulationstechnik getätigt werden. Unerlässlich bei allem technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Simulation ist jedoch der Vergleich der so gewonnenen Ergebnisse mit Werten, die aus realen Fahrversuchen ermittelt werden, um so den Gütegrad der Simulation feststellen und überwachen zu können. Wichtige Instrumente zur Ermittlung von Fahrwiderständen auf der Straße sind unter anderem Schlepp- und Höchstgeschwindigkeitsversuche sowie die im folgenden näher erläuterten Ausrollmessungen. Sie ermöglichen - im Gegensatz zu Höchstgeschwindigkeitsmessungen - eine von Schwankungen der Motorvolllastkennlinie unabhängige Bestimmung von Fahrwiderständen.
Ausrollversuche stellen generell eine messtechnisch relativ einfache Methode zur Ermittlung von Roll- und Luftwiderstand unter realistischen Bedingungen dar. Die in diesen Ausrollversuchen ermittelten Daten dienen u.a. als Grundlage für die Einstellung von Rollenprüfständen, um beispielsweise Verbrauchsmessungen gemäß ECE-R 15 zu ermitteln. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher zuerst ein allgemeiner Überblick über Ausrollmessungen gegeben sowie die Durchführung der Versuche erläutert. Die dort ermittelten Ergebnisse werden anschließend verarbeitet, die Ergebnisse gegenübergestellt, diskutiert und bewertet.
Dr. Adrian Mahr
Inhaltsverzeichnis
Verzeichnis der Formelgrößen und Einheiten
Verzeichnis der Konstanten V Abkürzungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
1 Einleitung
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Fahrwiderstand
2.2 Luftwiderstand
2.3 Rollwiderstand
2.4 Steigungswiderstand
2.5 Beschleunigungswiderstand
3 Messmethoden für Ausrollmessungen
3.1 Versuchsdurchführung gemäß SAE
3.1.1 Messausrüstung
3.1.2 Testfahrzeug
3.1.3 Testbedingungen
3.1.4 Versuchsvorbereitung
3.1.5 Ausrollmessung
3.2 Versuchsdurchführung gemäß IVK
3.2.1 Messprinzip
3.3 Versuchsfahrzeug
4 Messtechnik
4.1 Messung der Fahrgeschwindigkeit
4.2 Bestimmung des Fahrbahnprofils
4.3 Messung der Fahrzeuganströmung im Fahrbetrieb
4.4 Messdatenerfassung
5 Voruntersuchungen
5.1 Bestimmung der Massenträgheitsmomente
5.2 Bestimmung des Einflusses der Massenträgheitsmomente
5.3 Berechnung von mred für das Versuchsfahrzeug
5.4 Nullmessungen
6 Ausrollversuche und deren Ergebnisse
6.1 Auswertung auf Mittelwertbasis
6.1.1 Darstellung des Geschwindigkeitsverlaufs
6.1.2 Darstellung von Wind und Steigung
6.1.3 Darstellung der mittleren Geschwindigkeit
6.1.4 Berechnung der Verzögerung
6.1.5 Verzögerung als Funktion der Geschwindigkeit
6.1.6 Berechnung der Widerstandsbeiwerte
6.2 Auswertung durch Korrekturrechnung
6.2.1 Darstellung des Geschwindigkeitsverlaufs
6.2.2 Darstellung der Fahrbahnsteigung
6.2.3 Darstellung der Windeinflüsse
6.2.4 Verzögerung als Funktion der Geschwindigkeit
6.2.5 Berechnung der Widerstandsbeiwerte
6.3 Ergebnisdarstellung
7 Fehlerbetrachtung
8 Zusammenfassung und Ausblick
Anhang
Literaturverzeichnis
Erklärung
Verzeichnis der Formelgrößen und Einheiten
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Verzeichnis der Konstanten
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abkürzungsverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Komponenten des Fahrwiderstandes
Abbildung 2: Fahrwiderstand als Funktion der Fahrgeschwindigkeit
Abbildung 3: Das Versuchsfahrzeug im Fahrzeugwindkanal der Universität Stuttgart
Abbildung 4: Die für die Versuche verwendete Reifen / Felge – Kombination
Abbildung 5: In der Reserveradmulde des Audi A6 installierter Correvit-Sensor
Abbildung 6: LCD – Display im Sichtfeld des Fahrers
Abbildung 7: Darstellung der Winkel
Abbildung 8: Anordnung der kreiselstabilisierten Plattform im Versuchsfahrzeug
Abbildung 9: Darstellung der im Text beschriebenen Systeme
Abbildung 10: Lage der Druckmessbohrungen
Abbildung 11: Sensoren zur Messung der Druckdifferenzen
Abbildung 12: Darstellung der Winkelreihe zur Anströmwinkel- berechnung für das Versuchsfahrzeug
Abbildung 13: Darstellung der Winkelreihe zur Berechnung der Anströmgeschwindigkeit beim Versuchsfahrzeug
Abbildung 14: Im Fahrzeugfond installierter Rechner
Abbildung 15: Flachbildschirm zur Datendarstellung
Abbildung 16: Difilares Pendel
Abbildung 17: Darstellung der Geschwindigkeit / Zeit – Verläufe für ein Ausrollen von 120 bis 40 km/h
Abbildung 18: Darstellung der Geschwindigkeit / Zeit – Verläufe für ein Ausrollen von 130 bis 40 km/h bzw. von 130 bis 50 km/h
Abbildung 19: Darstellung der Verläufe von Anström-, Fahr- sowie Windgeschwindigkeit beim Ausrollen von 120 bis 40 km/h in Süd-Nord-Richtung
Abbildung 20: Darstellung der Verläufe von Anström-, Fahr- sowie Windgeschwindigkeit beim Ausrollen von 120 bis 40 km/h in Nord-Süd-Richtung
Abbildung 21: Darstellung des Verlaufs der Fahrbahnsteigung
Abbildung 22: Darstellung der gemittelten Geschwindigkeit fürAusrollmessungen im Geschwindigkeitsbereich von 130 bis 40 km/h
Abbildung 23: Darstellung des a-t-Verlaufs in Nord-Süd- sowie Süd-Nord-Richtung
Abbildung 24: Verzögerung über der Geschwindigkeit aufgetragen (für das Geschwindigkeitsintervall 130 bis 40 km/h)
Abbildung 25: Verzögerung über der Geschwindigkeit aufgetragen (für das Geschwindigkeitsintervall 120 bis 40 km/h)
Abbildung 26: Geschwindigkeit / Zeit – Diagramm
Abbildung 27: Darstellung des Verlaufs der Fahrbahnsteigung und der Nickwinkel
Abbildung 28: Darstellung des Karosserie-Nickwinkels relativ zur Fahrbahn in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit
Abbildung 29: Fahr-, Anström- und Windgeschwindigkeit während des Versuchs
Abbildung 30: Aus dem Geschwindigkeitsverlauf errechnete Verzögerung
Abbildung 31: a / t – Verlauf mit und ohne Korrekturen
Abbildung 32: Ermittelte Luftwiderstandsbeiwerte
1. Einleitung
Steigende Lebenshaltungskosten, die vor allem durch stetig anwachsende Energie-kosten für Privat- und Kleinverbraucher verursacht werden, zwingen diese zu Einsparungen und Verhaltensveränderungen. Diesem Trend kann sich naturgemäß die Automobilindustrie nicht entziehen. Waren in den 80er und 90er Jahren vor allem die ökologischen Aspekte der Ressourcenschonung und Emissionsverringerung starke Triebkräfte für eine Effizienzsteigerung in Form von bspw. Verbrauchssenkungen beim Pkw, so spielt in letzter Zeit immer mehr der durch die zu Beginn genannte Energieverteuerung getriebene hohe Kraftstoffpreis eine ausschlaggebende Rolle beim Kauf eines Fahrzeugs.
Somit kommt der Konstruktion von verbrauchsarmen Kraftfahrzeugen – ähnlich wie in den 70er Jahren, damals bedingt durch die Ressourcenverknappung während der „Ölkrisen“ – eine wettbewerbsentscheidende Rolle zu. Exemplarisch sei hier auf den seit einigen Jahren stetig wachsenden Anteil der mit Dieselmotor ausgerüsteten Fahrzeuge verwiesen.
Dieser geforderten Verbrauchssenkung wirkt das durch Modeströmungen geprägte Käuferverhalten entgegen, das teilweise den aus der Sicht der effizienten Kraftstoffnutzung nicht optimalen Fahrzeugformen wie z.B. Geländewagen Vorzüge einräumt. Die hier bauartbedingt gegebenen Nachteile bestmöglich zu kompensieren ist ein Hauptziel der Forschungs- und Entwicklungsarbeit, welche durch die angesprochenen Optimierungsmethoden zur reinen Verbrauchsreduzierung eine stimmige Ergänzung findet.
Hauptansatzpunkt zur Erzielung einer Verbrauchsverringerung ist – neben Modifikationen bzw. Innovationen bezüglich des Motors und dessen Peripherie – eine Absenkung der Fahrwiderstände[1]. Daher gewinnen Messmethoden zur Bestimmung von Luft- und Rollwiderstand zunehmend an Bedeutung. Dies drückt sich einerseits in hohen Investitionen aus, die in die Windkanal- und Simulationstech- nik getätigt werden, andererseits aber auch in der großen Zahl der auf diesem Gebiet tätigen Naturwissenschaftler und Ingenieure. Unerlässlich bei allem technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Simulationstechnik ist jedoch der Vergleich der so gewonnenen Ergebnisse mit Werten, die aus realen Fahrversuchen ermittelt werden, um so den Gütegrad der Simulationen feststellen und überwachen zu können.
Wichtige Instrumente zur Ermittlung von Fahrwiderständen auf der Straße sind unter anderem Schleppversuche[2], Höchstgeschwindigkeitsversuche[3] sowie die im folgenden näher erläuterten Ausrollmessungen. Sie ermöglichen - im Gegensatz zu Höchstgeschwindigkeitsmessungen - eine von Schwankungen der Motorvoll-lastkennlinie unabhängige Bestimmung von Fahrwiderständen.
Ausrollversuche stellen generell eine messtechnisch relativ einfache Methode zur Ermittlung von Roll- und Luftwiderstand unter realistischen Bedingungen dar. Die in diesen Ausrollversuchen ermittelten Daten dienen u.a. als Grundlage für die Einstellung von Rollenprüfständen, um beispielsweise Verbrauchsmessungen gemäß ECE-R 15 zu ermitteln. Um auf diese Weise Verbrauchswerte zu erzielen, die denen unter realen Fahrbedingungen möglichst genau entsprechen, ist es nötig, dass die als Grundlage dienenden Ausrollversuche in der richtigen Art und Weise (d.h. unter genauer Beachtung der jeweiligen Vorgaben) durchgeführt werden.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird daher zuerst ein allgemeiner Überblick über Ausrollmessungen gegeben, deren Sinn und Zweck dargestellt sowie die Durchführung von Versuchen erläutert. Die dort ermittelten Ergebnisse werden anschließend verarbeitet, die ermittelten Ergebnisse gegenübergestellt, diskutiert und bewertet.
Zur Form dieser Diplomarbeit sei abschließend angemerkt, dass aus Gründen der für den Studiengang „technisch orientierte Betriebswirtschaftslehre“ maßgeblichen Zitierrichtlinien vereinzelte Abweichungen von den sonst in Ingenieurwissenschaften gängigen Zitierweisen möglich sind.
2. Theoretische Grundlagen
Die Fahrwiderstände beeinflussen in ihrer Summe maßgeblich die Fahrleistungen und den Kraftstoffverbrauch eines Kraftfahrzeugs. Sie setzen sich unter anderem aus dem fahrzeugspezifischen Rollwiderstand und dem Luftwiderstand zusammen. Eine gewichtige Rolle spielen hierbei die Luftkräfte[4], da sie mit dem Quadrat der Geschwindigkeit anwachsen; der zu ihrer Überwindung erforderliche Leistungsbedarf erhöht sich gemäß Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten sogar in der dritten Potenz.
2.1 Fahrwiderstand
Der Fahrwiderstand FW eines PKW setzt sich aus den Summanden
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
zusammen, so dass
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (1)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Komponenten des Fahrwiderstandes
Einen Überblick über die Verläufe von Luft- und Rollwiderstand bei Fahrt in der Ebene mit konstanter Fahrgeschwindigkeit vermittelt das folgende Diagramm[5]:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Fahrwiderstand als Funktion der Fahrgeschwindigkeit
Um einen Einblick in den Verlauf der Relation Rollwiderstand/Fahrgeschwindigkeit zu erhalten ist es hilfreich, den Fahrwiderstand FW zu betrachten. Dieser lässt sich durch ein quadratisches Polynom gemäß
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (2)
beschreiben.[6] Aus Versuchen wurde die Erkenntnis gewonnen, dass die Koeffizienten F0 und FW jeweils einen masseproportionalen Rollwiderstandsanteil enthalten. Diese Anteile sind fahrzeugspezifisch zu ermitteln. Quadratisch mit der Geschwindigkeit anwachsende Rollwiderstandsanteile bleiben bei Geschwindig-keiten bis ca. 120 km/h jedoch unbedeutend.
2.2 Luftwiderstand
Durch die Anströmung des Fahrzeugs wird gemäß
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (3)
eine der Bewegungsrichtung entgegengerichtete Kraft FLW hervorgerufen.
Aus (3) ergibt sich für den Luftwiderstand der Beiwert cw, der sich im Wesentlichen aus den Beiwerten des induzierten Widerstands, des Druckwiderstands sowie des Reibungswiderstands zusammensetzt.
Neben der Fahrzeugform haben folgende Größen Einfluss auf den cw-Wert:
- Der Anstellwinkel des Fahrzeugs bezüglich der Strömung. Dieser ändert sich bspw. durch Luft- und Antriebskräfte sowie die Beladung.
- Der Bodenabstand und somit das Strömungsverhalten zwischen Fahrzeug und Fahrbahn.
- Der Einfederzustand der Räder in die Radhäuser und damit der Lüfterwiderstand der Räder und die Grenzschicht in den Radkästen.[7]
Hieraus wird leicht ersichtlich, dass sich der Luftwiderstandsbeiwert mit Änderung der Fahrzustände fortwährend ändert und keineswegs konstant ist. Eine Möglichkeit, einen der Realität entsprechenden Wert zu ermitteln stellt der Ausrollversuch dar.
2.3 Rollwiderstand
Der Rollwiderstand lässt sich gemäß
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (4)
in Abhängigkeit von Fahrzeugmasse m, Rollwiderstandsbeiwert f sowie eines eventuell vorhandenen Steigungswinkels α darstellen. Für kleine Winkel ist jedoch die Vereinfachung
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (5)
üblich. Der Rollwiderstand entsteht während der Fahrt hauptsächlich durch die Verformung der Reifen. Die Hauptkomponenten des Rollwiderstands am Luftreifen sind:
- Die innere Reibung des Reifenwerkstoffs bei der Verformung. Die hierdurch der Fortbewegung entzogene Energie wird im Reifen in Wärme umgesetzt. Diese Komponente verursacht ca. 90% des Rollwiderstands.
- Reib- und Gleitvorgänge in der Berührfläche des Reifens mit der Fahrbahn.[8]
Zur Betrachtung der Geschwindigkeitsabhängigkeit des Rollwiderstandes sei an dieser Stelle auf die unter Gliederungspunkt 2.1 gemachten Ausführungen verwiesen.
2.4 Steigungswiderstand
Befährt ein Fahrzeug eine Fahrbahn mit dem Steigungswinkel α, so wirkt nach
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (6)
auf das Fahrzeug eine der Bewegungsrichtung entgegengerichtete Kraft FSt. Für Strecken mit Gefälle ist diese Kraft von ihrer Richtung her der Fahrzeugbewegung gleichgerichtet.
2.5 Beschleunigungswiderstand
Jeder massebehaftete Körper hat die Eigenart, seine Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung beizubehalten. Soll nun die Geschwindigkeit oder die Bewegungsrichtung des Körpers geändert werden, so ist - gemäß des zweiten Newton’schen Gesetzes - hierzu eine Kraft von Nöten.
Im Falle einer Verlangsamung oder Beschleunigung kann diese Kraft zu
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten (7)
angegeben werden.
Im speziellen Fall des verzögerten oder beschleunigten Fahrzeugs ist noch die Drehbeschleunigung des Antriebs und der Räder zu berücksichtigen. Auf die hierfür notwendige Vorgehensweise bei der Berechnung des Beschleunigungswiderstandes wird in Kapitel 5 eingehend eingegangen.
3. Messmethoden für Ausrollmessungen
Ziel von Ausrollmessungen ist die Bestimmung von Luft- und Rollwiderstand. Mit Hilfe der Ausrollmessungen kann eine unter realistischen Fahrbedingungen ermittelte Aussage über die wirkenden Widerstandskräfte gemacht und somit eine Grundlage zur Berechnung der Widerstandsbeiwerte geschaffen werden.
3.1 Versuchsdurchführung gemäß SAE
Die Umsetzung der ihrer Theorie nach relativ einfachen Ausrollversuche in die Praxis erfordert – um eine Reproduzierbarkeit und somit wissenschaftliche Verwendbarkeit sicherzustellen – die Berücksichtigung verschiedener Gesichtspunkte. Hierzu wurden diverse Aufsätze veröffentlicht; es sei an dieser Stelle auf eine Anleitung zur Durchführung von Ausrollversuchen Bezug genommen, die 1996 von der Society of Automotive Engineers publiziert wurde[9]. Sie gibt einen guten Einblick in die Problematik der Durchführung der Versuche und wird daher im Folgenden kurz dargestellt. Diese Methode liefert ein standardisiertes Testverfahren zur Messung des Fahrwiderstandes eines Fahrzeugs als Funktion der Fahrzeug-Geschwindigkeit.
Das Verfahren umfasst die Messung des Fahrwiderstands auf einer geraden, ebenen Straße bei Geschwindigkeiten kleiner als 113 km/h.
3.1.1 Messausrüstung
a) Messgeräte: alle verwendeten Messgeräte müssen kalibriert werden.
b) Geschwindigkeits- / Zeitmessung: die verwendete Ausrüstung muss folgende Bedingungen erfüllen:
b1) Zeitnahme:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3.1.2 Testfahrzeug
a) Testfahrzeug: Das Testfahrzeug ist auf dem auf Seite 16 dargestellten Versuchsprotokollblatt zu be-schreiben. Hier sind auch sämtliche Modifikationen, die (abweichend vom Normalzustand des Test-fahrzeugs) durchgeführt wurden, aufzuführen.
3.1.3 Testbedingungen
a) Umgebungstemperatur: Die Tests sind bei Temperaturen zwischen 3°C und 32°C durchzuführen. Temperaturen außerhalb dieses Intervalls können nicht durch Umrechnung normiert werden.
b) Nebel: Bei Nebel können keine Tests durchgeführt werden.
c) Wind: Der Test kann nur für eine durchschnittliche Wind - geschwindigkeit < 16km/h durchgeführt werden. Windböen müssen, soll der Test erfolgreich durchgeführt werden, < 20km/h sein. Die Durchschnittsgeschwindigkeit der senkrecht zur Teststrecke anfallenden Windkomponente darf 8km/h nicht überschreiten.
d) Straße: Die Straße muss trocken, sauber und eben sein, d.h., sie darf eine Steigung von 0,5% nicht überschreiten. Die Steigung sollte konstant sein, da Abweichungen von der Durchschnittssteigung oder Kurven das Ergebnis der Versuche signifikant verfälschen können. Des Weiteren sollte der Straßenbelag eine gute Beschaffenheit aufweisen (bspw. gewalzter Asphalt), da raue Oberflächen eine starke Beeinflussung des Rollwiderstandes ergeben.
e) Ausrollgeschwindigkeit: Die Anfangsgeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit, mit der der Ausrollversuch begonnen wird, ist durch die Länge der Ausrollstrecke vorgegeben. Diese Geschwindigkeit sollte – abhängig von den gegebenen Platzverhältnissen – möglichst hoch sein. Das Intervall
[ Anfangsgeschwindigkeit I Endgeschwindigkeit ]
muss 80km/h einschließen und sollte eine Spanne von 100km/h bis 50km/h überdecken.
3.1.4 Versuchsvorbereitung
a) Einfahrvorschrift: Das Testfahrzeug sollte bei Versuchsbeginn eine Mindest-Laufleistung von 500km erbracht haben. Die Reifen sollten mindestens 160km gelaufen sein sowie noch über mindestens 75% der ursprünglich- en Profiltiefe verfügen. Zusätzlich sollten – falls ein Rollenprüfstand ergänzend benutzt werden soll – die Reifen der Antriebsachse mindestens 1Stunde mit 80km/h auf diesem Prüfstand gelaufen sein, bevor der Prüfstand auf die genauen Fahrwiderstände für den Test eingestellt wird. Der Einfahrvorgang der Reifen sollte auf dem Testfahrzeug oder unter damit vergleichbaren Last-Bedingungen erfolgen.
b) Versuchsdurchführung: Die folgenden Angaben sollten vor Testbeginn mit den Herstellerangaben verglichen und auf dem Versuchsprotokollblatt vermerkt werden:
- Reifentyp, Größe, Reifenluftdruck;
- Radgröße, Vorhandensein und Zustand von eventuellen Radabdeckungen;
- Bremseinstellung
- Schmierstoffe im Antriebsstrang und in den Lagern der Nicht-Antriebsräder;
- Aufhängungshöhen des Fahrzeugs.
c) Messausrüstung: Die Geschwindigkeit-/Zeit-Messeinheit und weiteres benötigtes Zubehör muss derart installiert werden, dass weder die Bedienung des Fahrzeugs behindert noch die Eigenschaften des Fahrzeugs verändert werden.
d) Gewicht vor Testbeginn: Das Gewicht des Testfahrzeugs ist vor Versuchs-beginn auf Übereinstimmung mit den Vorgaben (bspw. zulässiges Gesamtgewicht) zu überprüfen. Es muss hier auch das durch die Messausrüstung zusätzlich hinzugekommene Gewicht berücksichtigt werden.
e) Reifenluftdruck: Die Fahrzeugreifen sind auf den vom Hersteller genannten Luftdruck zu bringen. Bei Testbeginn ist eine Druckanpassung zum Ausgleich einer u.U. von der Temperatur bei der Versuchsvorbereitung abweichenden Umgebungstemperatur durchzu-führen. Der Reifendruck ist für je 1°C um 0,01bar (1kPa) zu verändern. Die Temperaturen und der Reifenluftdruck sind zu vermerken.
f) Fahrzeug-Stirnfläche: Die Fahrzeug-Stirnfläche muss bekannt sein, gemessen oder zumindest angenähert werden. Zur näherungsweisen Ermittlung der Stirnfläche kann folgende Gleichung angenommen werden:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
g) Betriebstemperatur: Das Fahrzeug muss direkt vor dem Versuch mindestens 30 Minuten mit einer Durchschnitts-geschwindigkeit von 80 km/h gefahren werden.
3.1.5 Ausrollmessung
a) Richtungen: Mindestens 10 Durchgänge sind in entgegen-gesetzten Richtungen durchzuführen. Die Durch-gänge müssen paarweise erfolgen, um eine Fehler-reduktion zu erzielen.
b) Durchführung: Die Fahrzeugfenster müssen geschlossen sein. Vor Beginn der Messung ist das Fahrzeug auf eine mindestens um 8 km/h über der späteren Anfangsgeschwindigkeit liegende Geschwindigkeit zu beschleunigen. Die Messgeräte werden sodann aktiviert, der Leerlauf eingelegt und der Motor mit Leerlaufdrehzahl betrieben. Die Kupplung muss eingerückt sein. Beim Erreichen einer Geschwindigkeit, die unterhalb der unteren Grenze des Messintervalls liegt, wird die Messung gestoppt und ein neuer Durchgang gestartet.
c) Spurwechsel: Während des Ausrollens sind Spurwechsel möglichst zu vermeiden. Falls sei doch nötig sein sollten, sind sie möglichst langsam und über eine Entfernung von mindestens 500m durchzuführen.
d) Zu erfassende Daten: Die Richtung und Anzahl der Messfahrten sind derart zu erfassen, dass die Geschwindigkeits-/Zeit-Daten den einzelnen Fahrten zugeordnet werden können. Die Umgebungstemperatur und der Umgebungsluftdruck sind vor Beginn und nach Ende der Versuche zu ermitteln. Erfasst wird dann jeweils der Durchschnitt aus diesen beiden Werten.
Zur genaueren Darstellung der zusätzlich zu erfassenden Daten siehe das im Anhang dargestellte Versuchsprotokollblatt.
e) Fahrzeug-Testgewicht: Nach den Ausrollversuchen ist das Fahrzeug zu wiegen, um das Testgewicht bzw. die Testmasse zu erhalten. Die Messung erfolgt einschließlich der gesamten Messausrüstung und des Fahrers.
f) Achslast: Die Achslasten sind so zu ermitteln, dass die für das Versuchsprotokollblatt nötigen Daten damit dargestellt werden können.
3.2 Versuchsdurchführung gemäß IVK
3.2.1 Messprinzip
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Ausrollversuche werden – wie in Kapitel 6 „Ausrollversuche und deren Ergebnisse“ umfassend erläutert – auf zwei grundsätzlich verschiedene Arten ausgewertet.
- Zum einen wird durch die Bildung von Mittelwerten über möglichst viele Versuche eine Fremdeinflusskorrektur herbeigeführt. Bei dieser messtechnisch sehr einfachen Art der Auswertung gilt es jedoch einige Gesichtspunkte zu berücksichtigen, die wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis besitzen. So ist für Versuche, die auf diese Art ausgewertet werden sollen, unverzichtbar ein höchstens schwach windiger Tag auszuwählen, da der Einfluss von Windböen durch die Mittelwertbildung nicht ausreichend kompensiert werden kann. Ebenso ist ein möglichst ebenes und von Störeinflüssen wie bspw. Schwellen oder Rinnen freies Fahrbahnstück zur Versuchsdurchführung auszuwählen.
- Die zweite der in dieser Arbeit verwendeten Auswertemethoden basiert auf einer messtechnisch aufwendigeren Versuchsanordnung. Es werden hierbei parallel zum Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf des Ausrollversuchs die ergebnisrelevanten Einflussgrößen aufgezeichnet.
Im Speziellen sind dies:
- Fahrbahnprofil
- Fahrzeuganströmung
Diese Einflüsse werden bei der Versuchsauswertung für eine rechnerische Korrektur der erhaltenen Geschwindigkeitsverläufe verwendet. Es ist auf diese Weise möglich, aus lediglich einem Ausrollversuch die gewünschten Ergebnisse zu erhalten.
Die praxisgerechte Umsetzung einer solchen Datenerfassung und Datenaufzeichnung während der Ausrollversuche wird am Beispiel des Versuchsfahrzeugs im folgenden Kapitel aufgezeigt.
3.3 Versuchsfahrzeug
Sämtliche in dieser Arbeit beschriebene Ausrollversuche wurden mit einem Pkw der Marke Audi durchgeführt. Es handelt sich um einen rechtsgelenkten Wagen vom Typ A6 2,4l mit Frontantrieb und 5-Gang Schaltgetriebe.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3: Das Versuchsfahrzeug im Fahrzeugwindkanal der Universität Stuttgart
[...]
[1] Vgl. Kuhn, Richter (1985), S. 643ff
[2] Vgl. Morelli, Nuccio, Visconti (1981), S.1ff
[3] Vgl. Wiedemann, Settgast (ohne Erscheinungsjahr), S.2f
[4] Vgl. Bez (1974), S. 345 ff
[5] Vgl. Wiedemann, Settgast (ohne Erscheinungsjahr), S. 13
[6] Vgl.Wiedemann, Settgast (ohne Erscheinungsjahr), S. 11f
[7] Vgl. Bez (1974), S. 345
[8] Vgl. Wiedemann (2000), S. I/6-2
[9] Vgl. Society of Automotive Engineers SAE (1996), S. 1 ff
-
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