Wie läuft eine Messung auf dem Leistungsprüfstand ab???

Wie funktioniert eine Leistungsmessung? Moderne Allradprüfstände arbeiten mittels einer Wirbelstrombremse. Alle vier Räder des Fahrzeugs laufen in je einem Rollensatz. Bei der Lastsimulation wird über die Bremse bei voller Beschleunigung die Zugkraft an vorher festgelegten Geschwindigkeits- und Drehzahlpunkten aufgenommen und im Rechner abgelegt. Danach löst die Bremse und fährt den nächsten Messpunkt an.

Die Summe der Messpunkte wird am Ende in Diagrammform dargestellt. Der ganze Vorgang ist binnen weniger Minuten erledigt. Das Fahrzeug wird mit betriebswarmem Motor auf den Prüfstand gestellt. Zusätzliche Sicherungsseile fixieren den Kandidaten in seiner Position.

Alle Messdaten werden direkt über die Bremse des Prüfstands in den Zentralrechner eingespeist. Als notwendige Zusatzinformationen braucht der Rechner nur Drehzahl und Ansauglufttemperatur. Die Messung startet bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit, meistens im Bereich um 50 km/h, und immer im vorletzten Gang, also im Fall des Audi RS 4 in der fünften Fahrstufe.

Unter ohrenbetäubendem Lärm wird das Auto im Messgang voll beschleunigt, bis der Drehzahlbegrenzer dem tosenden Treiben bei zirka 7200/min ein Ende setzt. Auf freier Wildbahn entspräche dies einem Tempo von gut 250 km/h. Theoretisch lassen sich auf solchen Prüfstanden Geschwindigkeiten von über 300 km/h simulieren.

Dieser erste Messteil dient der Ermittlung der so genannten Radleistung. Es wird also jene Kraft protokolliert, die an den Antriebsrädern – ob Front-, Heck- oder Allradantrieb – anliegt. Der Wert fällt für einen Unkundigen immer relativ ernüchternd aus, denn in der Messung ist natürlich noch nicht die Kraft enthalten, die der Motor aufbringen muss, um die rotierenden Massen anzutreiben.

Diese Schlepp- oder Verlustleistung wird beim Ausrollen direkt im Anschluss ermittelt: Wenn die Drehzahlgrenze erreicht ist, nimmt der Prüfpilot den Fuß vom Gas und kuppelt aus. Die Schleppleistung wird über eine beaufschlagte Zugkraft der Wirbelstrombremse errechnet und ausgewiesen. Perfekt ist diese Messmethode nicht, aber unter den gegebenen Umständen und am fertigen Objekt - sprich dem vorhandenen Auto - die einzig sinnvolle.

Mit voller Genauigkeit sind die Leistungsdaten eines Motors nur auf einem Motorleistungsprüfstand zu ermitteln, also im ausgebauten Zustand – was wenig praktikabel ist. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass alle anfallenden Daten über die Wirbelstrombremse des Rollensatzes erfasst werden, mit Ausnahme von Drehzahl und Ansauglufttemperatur.

Bei modernen Prüfständen werden Ansauglufttemperaturfühler mitgeliefert, die die motoreigene Messsensorik an ihrer ursprünglichen Position ersetzen. Die Ansauglufttemperatur ist vor allem bei aufgeladenen Motoren außerordentlich wichtig, weil beim Überschreiten einer gewissen Temperaturspanne die Motorelektronik die Leistung über eine Reduzierung des Ladedrucks zurücknimmt.

Im Fall des Testprobanden Audi RS 4 liegt dieser Wert bei rund 60 Grad. Deswegen ist es wichtig, den Messfühler dort zu platzieren, wo auch das bordeigene Steuergerät misst. Nur so sind korrekte Werte sichergestellt. Der serienmäßige Sensor sitzt beim RS 4 direkt im Saugrohr, kurz vor dem Zylinderkopf.

Die Ansauglufttemperatur hat einen großen Einfluss auf das Messergebnis: Denn sie hängt erstens von der Temperatur der Umgebungsluft ab – und unterliegt somit jahreszeitlich bedingten Schwankungen. Dieser Umstand wird bei der späteren korrekturberechneten Normleistung noch wichtig.
Zweitens hängt die Temperatur der Ansaugluft von der Luftdurchströmung der Kühler ab. Stationäre Prüfstände besitzen den Nachteil, dass das Auto steht, also kein Fahrtwind die Kühler anströmen kann. Deshalb ist ein Kühlluftgebläse notwendig, dessen Dimension, Position und Aufstellung von entscheidender Bedeutung für eine korrekte Leistungsmessung ist. Denn ohne Kühlluft keine Kühlung, also hohe Ansauglufttemperaturen und folgerichtig schlechte Messwerte. Diese Feststellung gilt für Saugmotoren, aber ganz besonders für turboaufgeladene Motoren. Weil die Ansaugluft durch die Verdichtung im Turbolader stark erhitzt wird, ist eine effektive Anströmung durch ein Kühlluftgebläse unabdingbar. Die größten verfügbaren Gebläse können bis zu 12 000 Kubikmeter Luft pro Stunde umwälzen – das entspricht einer realen Fahrtgeschwindigkeit von annähernd 180 km/h. Wichtig auch, dass das Gebläse nicht nur die vorhandene Raumluft umschichtet, sondern auch wirklich kühle Frischluft von aussen ansaugt und den Kühlern zuführt. Im Übrigen spielen beim Thema Leistungsmessung Fahrereinflüsse eine eher untergeordnete Rolle, weil das Messprozedere kaum Spielraum für Manipulationen zulässt.

Speziell bei extrem leistungsstarken Sportwagen mit Heckantrieb kann Radschlupf die Messgenauigkeit beeinflussen. In der Regel ist dies aber an einem dellenförmigen Einsacken der ermittelten Leistungskurve deutlich zu erkennen.

Erst bei Leistungen von über 800 PS kommen moderne Prüfstände an ihre Grenzen. Der allradgetriebener Audi RS 4 hat keine Probleme, seine nominell 380 PS auf die Rolle zu bringen.

Die Ermittlung der Rad- und der entsprechenden Verlustleistung wird vom Computer zur Motorleistung addiert. Mit diesem Wert bewegt man sich bereits in der Nähe der vom Hersteller angegebenen Leistung. Doch vor den Lohn endgültiger und verbriefter Ergebnisse hat der Gesetzgeber den Schweiß gesetzt. Weil weitere variable Faktoren die Leistungsmessung eines Motors beeinflussen, wurden Normen erlassen, um in der Summe vergleichbare Werte zu erhalten.

Über Korrekturparameter werden die Meereshöhe und meterologische Daten wie Luftdruck und Lufttemperatur zum Errechnen der so genannten Normleistung herangezogen. Diese Daten werden im Rahmen der Leistungsermittlung automatisch erfasst und aufgezeichnet.

Die Sache wird dadurch kompliziert, dass unterschiedliche Normen gelten, nach denen berechnet werden kann. Denn die Frage lautet ja: Welchen Stand auf Meereshöhe oder welchen Luftdruckwert setzt man als Norm ein, auf den die real ermittelten Werte dann hinkorrigiert werden?

Die alte und eigentlich zur Typprüfung nicht mehr gebräuchliche DIN-Norm nimmt beispielsweise eine andere Meereshöhe als Sollwert als die mittlerweile für die meisten Hersteller verpflichtende EWG-Norm.

Generell ist die DIN-Norm auf Grund ihrer Berechnungsgrundlagen leistungsmäßig im Vorteil: Ein Plus von bis zu 15 PS ist locker drin – ein Schuft, wer Arges denkt, wenn die Leistung seines Autos nach der DIN-Norm gemessen wurde ... Außerdem müssen noch verschiedene gesetzliche Richtlinien und Toleranzwerte berücksichtigt werden.

So gestattet eine weitere Norm den Herstellern eine Streuung bei der Motorleistung von bis zu fünf Prozent nach oben und unten. Im Fall des Audi RS 4 heißt das: Zwischen 361 PS und 399 PS wäre alles im grünen Bereich.
Und natürlich unterliegen auch Leistungsprüfstände Toleranzen: Je nach Modell, Equipment, Hersteller und der Einhaltung der Vorschriften zur Eichung und Wartung schwanken die Angaben zwischen zwei und fünf Prozent.

So kämen im Extremfall noch einmal bis zu 20 PS als Abweichung hinzu, die theoretisch mögliche Spanne würde also in unserem Fall bei 340 PS beginnen und erst bei 440 PS enden ...