TESTAPPARATUUR EN DIAGNOSE - ECMD

Hoofdstuk 8
TESTAPPARATUUR EN
DIAGNOSE
8. I INLEIDING
Bij storingen in de aandrijflijn kunnen met voldoende inzicht in de opbouwen werking
van de functiegroepen en met voldoende ervaring uit de verschijnselen veel fouten
direct worden afgeleid. Niet alle fouten zijn echter eenvoudig te diagnostiseren.
Soms is een uitgebreide proefrit of een test op een vermogensrollentestbank noodzakelijk.
Storingen in de aandrijflijn kunnen ontstaan door slijtage, door verkeerde afstellingen,
ten gevolge van verkeerd gebruik of ten gevolge van andere storingen. Als tot
reparatie of vervanging wordt overgegaan, is het tevens van belang te weten wat de
oorzaak van de storing was en dient ook deze oorzaak opgeheven te worden. Kunnen
meer fouten de oorzaak zijn van de storing, dan moeten al deze fouten worden gelokaliseerd.
Daarbij is ten behoeve van de aandrijfiijn als geheel weinig of geen meet- en
testapparatuur beschikbaar. Men is hier sterk atbankelijk van de ervaring en het vakmanschap
van degene die de diagnose stelt. Is de storing eenmaal gelokaliseerd, dan
kan de definitieve fout worden vastgesteld nadat het onderdeel is gedemonteerd en
afzonderlijk gecontroleerd, getest of nagemeten.
Voor het demonteren, het nameten, het testen en weer monteren van onderdelen van
de aandrijfiijn zijn behalve het algemene gereedschap vaak bijzondere garagehulpmiddelen
beschikbaar. Soms zijn deze speciale gereedschappen zelfs noodzakelijk
om demontage en montage mogelijk te maken. Deze gereedschappen zijn merk- en
modelgebonden en komen daarom in dit boek niet aan de orde. Uitsluitend algemene
hulpmiddelen worden in dit hoofdstuk beschreven (zie 8.3), terwijl ook aandacht
wordt besteed aan de vermogensrollentestbank (8.4). Voor het vaststellen van veel
defecten is echter eerst een proefrit gewenst (8.2.1). Na de proefrit of aan de hand van
verkregen gegevens over een storing in de aandrijfiijn kan het stellen van de diagnose
in de werkplaats worden voortgezet (8.2.2).
8.2 DIAGNOSE
8.2. I De proefrit
Voor de meeste garagebedrijven is de proefrit nog steeds het middel om een auto te
testen op de prestaties van de motor en op de werking van de motor en de functiegroepen
in de aandrijflijn.
429

Het is tegenwoordig niet gemakkelijk, vooral in en om de grotere steden, geschikte
wegen voor dit doel te vinden. Om tot goede tests van verschillende functies te komen,
moeten er verschillende soorten wegen beschikbaar zijn. Om deze wegen te
bereiken, moeten dan vaak grote afstanden worden afgelegd hetgeen veel tijd vergt
en risico's met zich meebrengt.
De conclusie bij het testen van het motorvermogen tijdens een proefrit is bovendien
sterk afhankelijk van degene die de proef uitvoert. Een beeld kan worden verkregen
door een acceleratieproef met stopwatch of door de maximaal haalbare snelheid te
bepalen. Dat levert echter niet alleen gevaarlijke situaties op maar is, gezien de wettelijk
voorgeschreven beperking van de maximale snelheid, ook strafbaar.
Daarentegen kan het motor- of wielvermogen objectief met een vermogensrollentestbank
(zie 8.4) worden vastgesteld. Ook is het daarmee vaak mogelijk de verliezen in
de aandrijflijn vast te stellen. Verschillende andere functies zijn wél door een proefrit
te testen.
De koppeling kan worden gecontroleerd op het goed vrijkomen als het pedaal volledig
is ingetrapt. Het aangrijpen moet zonder schokken of stoten plaatsvinden. Er
wordt gecontroleerd of de koppeling niet slipt. De bediening van de koppeling wordt
getest en tevens wordt er geluisterd of de koppeling dan wel het ontkoppelingslager
geluiden produceert in gekoppelde of ontkoppelde toestand.
De wisselbak met handbediening wordt gecontroleerd op bijgeluiden, eventueel bij
ontkoppelde en gekoppelde koppeling. De synchroniseerinrichtingen worden op
goed functioneren gecontroleerd en de wissel bak moet soepel schakelen. De bedienings-
en schakelinrichting moet op trillingen en spelingen worden gecontroleerd.
De aandrijfas moet op trillingen door spelingen in kruiskoppelingen, schuifstukken,
ophanglagers en door onbalans worden gecontroleerd.
De eindaandrijving (eindreductie en differentieel) wordt tijdens de testrit gecontroleerd
op bijgeluiden zowel tijdens vooruit- en achteruitrijden, als in een bocht.
Het spreekt vanzelf dat tijdens een proefrit meer voertuigdelen aandacht krijgen zoals
de motor, de remmen, de stuurinrichting, de vering en wielgeleiding, de schokdempers,
'carrosserie-rammeltjes', de instrumenten enzovoort. Storingen aan deze
functiegroepen vallen echter buiten het bestek van dit Steinbuch-deel. Ook is het
mogelijk dat de fabrikant of importeur in het werkplaatshandboek speciaal wijst op
bepaalde facetten tijdens de proefrit.
8.2.2 Inspectie van de aandrijftijn
Het is niet altijd mogelijk door een proefrit de oorzaak van de storing vast te stellen.
Daarom is het vaak nodig het onderzoek in de werkplaats, bij voorbeeld op een hefbrug,
voort te zetten om de juiste diagnose te stellen. De oorzaak van een aantal
storingen in de aandrijflijn kan worden vastgesteld zonder dat tot uitbouwen en uit
elkaar nemen (demonteren) wordt overgegaan. In deze sub paragraaf wordt nader
ingegaan op het stellen van een diagnose zonder demonteren. Verder zij hier verwezen
naar de laatste paragrafen van de hoofdstukken 3 tot en met 7.
Een slippende koppeling kan onder andere worden veroorzaakt doordat het ontkoppelingslager
blijft aanlopen (geen vrije slag). Bij een mechanische bedieningsinrichting
van de koppeling kan dan de vrije slag van het pedaal worden gecontroleerd en bij
een hydraulische bediening moet de bedieningshefboom bij de werkcilinder enige
430

vrije slag maken (bij zelfinstel1ende koppelingen is meestal geen vrije slag aanwezig).
Ook kan worden gecontroleerd of de bedieningsinrichting soepel werkt door te kijken
of al1e delen op het juiste moment meebewegen. De omgeving van de koppeling moet
droog (vrij van olie en vet) zijn.
Komt de koppeling niet of niet goed vrij, dan wordt gecontroleerd of de vrije slag te
groot is. Is een hydraulische bedieningsinrichting toegepast, dan kan de zuiger van de
bedieningscilinder of de werkcilinder lek zijn; er kan ook lucht in het systeem zitten.
Door het pedaal één keer, of meer keren achter elkaar, snel in te trappen, ontstaat
een duidelijke indicatie: de lucht wordt dan gecomprimeerd en de bediening wordt
merkbaar beter. Spelingen in een mechanische bediening kunnen visueel of met de
hand worden gecontroleerd.
Van de wisselbak met handbediening zijn spelingen in de scharnieren van de uitwendige
bedieningsinrichting zichtbaar en met de hand voelbaar. Deze spelingen veroorzaken
vaak tril1ingen in de bedieningshendel. Voor diagnose aan het inwendige van
de wisselbak moet tot demontage worden overgegaan. Door de smeerolie afte tappen
en deze te controleren op metaaldeeltjes kan een indicatie worden verkregen over
inwendige slijtage; ook de (magnetische) aftapplug moet hierbij worden gecontroleerd.
Het lager van de uitgaande as wordt op speling gecontroleerd door er aan te
voelen. Een lekkende keerring veroorzaakt een vochtig wisselbakhuis.
Spelingen in kruiskoppelingen, schuifstukken en ophanglagers van de aandrijfas kunnen
worden vastgesteld door eraan te voelen. Tril1ingen worden soms ook veroorzaakt
doordat de aandrijfas gedeukt of krom is; dit kan visueel worden vastgesteld.
Controleer plooimanchetten op scheuren als het smeermiddel bij homokinetische
koppelingen weglekt.
Geluiden in de eindaandrijving worden vaak door overmatige slijtage veroorzaakt.
Door het smeermiddel af te tappen en te controleren op de aanwezigheid van metaaldeeltjes
(bekijk ook de aftapplug) kan mogelijk een diagnose worden gesteld. Indien
de pignonas en de uitgaande assen bereikbaar zijn, kan een eventuele speling worden
gevoeld. Lekkage van het huis van de eindaandrijving kan visueel worden vastge- I
steld; controleer het oliepeil.
8.3 SPECIAAL GEREEDSCHAP
Koppel ingsge reedschap
Speciaal gereedschap voor demontage, montage en controle van de koppeling is er
weinig.
Na demontage kan de koppelingsplaat op slingeren worden gecontroleerd met een
meetklok (zie hoofdstuk 3, afb. 3.51) en de drukplaat wordt op vlakheid gecontroleerd
met een rei (een zuiver vlakke meetlat) en een voelmaat (afb. S.la).
De drukplaat kan op een speciale vlakbank die in gespecialiseerde bedrijven aanwezig
is, worden gevlakt.
De kracht van de schotelveer of de schroefveren van de drukgroep wordt met een
veertester gemeten, dezelfde die ook voor het testen van klepveren van de verbrandingsmotor
wordt gebruikt (zie deel 7 van de Steinbuch-serie).
Voor het centreren van de koppelingsplaat bij het monteren van de koppeling gebruikt
men een centreerdoorn (ook wel 'klutspiloot' genoemd, naar het Engelse
431
\
)

a
Afb. 8.J. Speciaal gereedschap voor de koppeling (Volkswagen)
a controle van de drukplaat op vlakheid met een rei en een voelmaar
b koppelingsmontage met een centreerdoom
Afb. 8.2. Speciaal gereedschap voor de wisselbak (Volkswagen)
a universele tandwieltrekker (buirentrekker)
b mestrekker voor tandwielen en lagers
'c1utch pilot') (afb. 8.lb). Behalve dergelijke per koppelingstype verschillende centreerdoorns
bestaat er ook universeel centreergereedschap.
De revisie van de hydraulische bedieningsinrichting verloopt op dezelfde wijze en met
hetzelfde gereedschap als bij het hydraulisch remsysteem (zie deel 4 van de Steinbuch-serie)
.
Wisselbakgereedschap
Behalve van het normale handgereedschap maakt men in de garage voor het demonteren
en monteren van de wisselbak gebruik van een montagehamer, een doorslag,
een pendrijver of drevel, een veerringtang, een universele binnen- en buitentrekker,
een slagtrekker , een splijt- of mestrekker , een keerringtrekker en een hydraulische pers
met stempels voor het monteren van keerringen (afb. 8.2).
432
b

Voor het verrichten van controlemetingen gebruikt men de schuifmaat, de schroeF
maat, de meetktok (al dan niet met hulpstukken of magnetisch statief), de dieptemaat
en de voetmaat (afb. 8.3). Afhankelijk van het automerk en het model is het dealerbedrijf
bovendien uitgerust met speciaal gereedschap. Daarbij zal in ieder geval een
montagebok niet ontbreken; daarin kan de wisselbak tijdens de montagewerkzaamheden
worden opgehangen.
a b
Afb. 8.3. Enke/e contro/emetingen aan de wisse/bak (Vo/kswagen)
a mer een diep/emaar
b mer een meerk/ok
Gereedschappen voor de aandrijfas
Voor demontage en montage van de kruisstukken van de cardankoppelingen is gereedschap
nodig om de borgveren te verwijderen. Het demonteren en monteren van
de rubber stofhoezen bij homokinetische koppelingen gebeurt met speciaal gereedschap.
Om de naaldlagerbussen te verwijderen en later weer te monteren, is een hydraulische
pers onontbeerlijk.
Het balanceren van een aandrijfas geschiedt op een speciale machine die in garagebedrijven
niet aanwezig is.
Gereedschap voor de eindaandrijving
Het belangrijkste gereedschap dat gebruikt wordt bij werkzaamheden aan de eindaandrijving
is nodig om de pignon op de juiste diepte af te stellen en het kroonwiel
hierop in te stellen met het juiste tandcontact en de juiste voorspanning van de lagers.
Verder is het bekende sleutel-, slag-, trekker- en persgereedschap voor tandwielen en
lagers benodigd (afb. 8.4a; zie ook onder 'Wisselbakgereedschap').
Voor het vaststellen van dikten voor het afstellen van de pignondiepte wordt vaak een
meetdoorn met hulpstukken en een meetklok gebruikt (zie afb. 6.12). Het moment,
nodig om een ingesteld kroonwiel te roteren, wordt gemeten met een universele momentmeter
(afb. 8.4b). De tandflankspeling meet men met een meetklok (zie afb.
6.13) en het tandflankencontact wordt zichtbaar gemaakt door de flanken met toucheerverf
(zie 6.4) in te smeren en daarna het kroonwiel te verdraaien.
433

a b
Afb. 8.4. Speciaal gereedschap voor de eindaandrijving (Volkswagen)
a universele binnentrekker
b universele momentmeter voor het bepalen van de wrijvingsweerstand van het kraallwiel
8.4 DE ROLLENTESTBANK
8.4.1 Soorten en meetprincipe
Als vervanging van de proefrit is de rollentestbank (afb. 8.5) een uitstekend gereedschap,
niet alleen om vermogensmetingen te doen. Er zijn bijzondere mogelijkheden
omdat verschillende functiegroepen onder belasting getest kunnen worden, terwijl
onderwijl functiegroepen bekeken en beluisterd kunnen worden, zeker wanneer de
auto ook aan de onderzijde toegankelijk is, zoals bij een combinatie van een rollentestbank
en een werkkuil.
Met sommige banken kunnen de op de weg optredende weerstanden zoals voertuiggewicht,
rol- en luchtweerstand en zelfs de helling- of stijgingsweerstand worden nagebootst.
Ook kunnen bepaalde ritten (zoals de stadsrit bij de ECE-test ten behoeve
van uitlaatgasmetingen) worden gesimuleerd.
De vermogenstestbank kan in combinatie met allerlei andere test- en meetapparatuur
worden gebruikt (diagnosetester , oscilloscoop, brandstofverbruiksmeter , uitlaatgasemissiemeters
enzovoort).
Dat de vermogenstestbank nog lang niet algemeen in garagebedrijven wordt toegepast,
valt te verklaren uit de aanzienlijke investering die moet worden gedaan. Toch
kunnen de technisché voordelen van betekenis zijn, maar er moet een economisch
rendement haalbaar zijn. Vindt een remmen testbank (ook met rollen) steeds meer
toepassing, vooral ingegeven door de verplichte Algemene Periodieke Keuring
(APK), bij de aanschaf van vermogenstestbanken blijft er aarzeling, ondanks het feit
dat er intussen banken op de markt zijn voor de prijs van een remmentestbank, waarmee
ook vermogensmetingen kunnen worden gedaan.
Er zijn drie soorten rollentestbanken: de vermogenstestbank, de functietestbank en
de gecombineerde vermogens-functietestbank.
Met een vermogenstestbank (zie 8.4.2 en 8.4.3) kan het vermogen worden gemeten
door met een rem de aangedreven wielen over een breed motorrotatiefrequentiegebied
of omtreksnelheidsgebied van de wielen af te remmen. De wielen worden daar-
434
.,
1 i \ jo{
V'
(

toe op rollensets geplaatst, waarvan er één geremd wordt en de andere vrij meedraait
en ervoor zorgt dat het wiel en dus de auto op zijn plaats blijft. Elke meting wordt bij
een constante snelheid verricht.
De fllnctietestbank is niet voorzien van een reminrichting, maar uitsluitend van vliegwielen
die naar behoefte aan de rollen gekoppeld kunnen worden. Daardoor wordt
een bepaalde hoeveelheid massatraagheid toegevoegd, waarmee de massa van de te
testen auto tijdens versnellen en vertragen kan worden gesimuleerd. Omdat het niet
mogelijk is bij een dergelijke bank een belasting in te stellen, is de functietestbank
niet zonder meer geschikt voor een vermogensmeting: de bank is voöral bedoeld om
de verschillende voertuigfuncties zoals de ontsteking of de mengselvorming (het zogenaamde
'overneemgedrag' onder dynamische omstandigheden) tijdens accelereren
en decelereren te controleren.
Afb. 8.5. Een moderne
vierwielvermogens rol/entestbank,
geschikt voor al/Io.s
met permanente
vierwielaandrijving (Mahll,
type LPS 13)
De door de vliegwielen tijdens accelereren opgenomen energie wordt tijdens het decelereren
weer afgestaan; de auto rijdt dan als het ware nog een tijd door, net als op de
weg. Het is dus mogelijk te testen zonder gas te geven als de auto 'uitrijdt'. Ook kan
de motor ontkoppeld en afgezet worden, waarna door de betrekkelijk lange 'uitrijtijd'
ruimschoots gelegenheid is geluiden in de aandrijftijn waar te nemen. Een
functietestbank is relatief goedkoop. )
Dankzij de opkomst van de elektronica is het tegenwoordig ook mogelijk, met een
functietestbank een vermogensmeting te doen (zie 8.4.4).
Er bestaan ook gecombineerde vermogens-fllnctietestbanken. Deze zijn opgebouwd
uit een rem die traploos instelbaar is en vliegwielen die afhankelijk van de massa van
de auto aan de rollen kunnen worden gekoppeld (zie 8.4.3).
Het verschil tussen deze soorten banken komt er dus neer op de vraag, of de bank al
dan niet van een rem of een vliegwiel is voorzien. In principe kan de rem mechanisch,
hydraulisch of elektrisch werken, maar in de praktijk komen alleen de laatste twee
soorten voor.
Men maakt verder onderscheid tussen twee- en vierwieltestbanken (zie voor de laatste
bij voorbeeld afb. 8.5). De rollen kunnen ongedeeld (uit één stuk, zie bij voorbeeld
afb. 8.14) of gedeeld zijn. De gedeelde rollen kunnen gekoppeld of niet-gekoppeld zijn
uitgevoerd.
435

Het meetprincipe
Om het voor de aandrijving aan de wielen beschikbare vermogen te meten, zullen in
elk geval twee gegevens door de vermogenstestbank moeten worden opgenomen,
want:
[W] (8.1)
waarin P d en F d respectievelijk het onder de wielen beschikbare aandrijfvermogen en
de onder de wielen beschikbare aandrijfkracht voorstellen en Ww de wielhoeksnelheid.
Om de proefrit bij stilstaande auto te simuleren, moet deze op roterende rollen worden
geplaatst. Op deze wijze wordt niet de auto aangedreven, maar de rollen en aan
deze roterende rollen worden de metingen verricht. De aangedreven rol moet worden
afgeremd en dat kan in principe op drie manieren gebeuren: mechanisch, hydraulisch
en elektrisch.
G
3
Afb. 8.6. De 'vang van Prony':
mechanische rem
1. voertuigwiel
2. vrij draaiende rol
3. afgeremde rol
Het principe van de vermogensmeting met een mechanische rem is eenvoudig: bij de
zogenaamde 'vang van Prony' (afb. 8.6) worden de twee delen van de rem vast om de
rol geklemd tot het wrijvingskoppel Tw zo hoog is dat er evenwicht ontstaat met het
aandrijfkoppel T d van de rol:
[Nm] (8.2)
De rotatiefrequentie van de rol n rol kan eveneens worden gemeten, zodat het vermogen
wordt:
[W] (8.3)
Zou men het principe van de vang van Prony in een rollentestbank toepassen, dan
ontstaat door de mechanische wrijving veel slijtage en wordt er veel warmte ontwikkeld.
Men zal dan ook bij voorkeur hydraulisch of elektrisch afremmen, dat wil
zeggen een waterrem of een wervelstroomrem toepassen.
436

8.4.2 De rollentestbak met hydraulische rem
De complete meetopstelling met een hydraulische of waterrem is schematisch in afbeelding
8.7 weergegeven. Een waterrem is eigenlijk niets anders dan een vloeistofkoppeling
(zie band 8) waarbij één van de rotors (het pompwiel) aan een rol van de
testbank is gekoppeld. De andere rotor (hier de stator) zit vast aan het huis dat kantelend
is opgehangen en via een hefboom met een krachtopnemer is verbonden.
Zoals in band 8 uiteengezet, wordt het koppel dat in deze waterrem ontstaat, bepaald
door het waterniveau in de ruimte tussen de rotor- en de statorschoepen en door de
rotatiefrequentie van het pompwiel. Dit koppel is tevens het remkoppel aan de rol.
Door dit remkoppel wil het gehele huis waarin de koppeling is ondergebracht gaan
roteren omdat dit kantelbaar is opgehangen. Dit wordt belet door een hefboom die
aan het uiteinde op een sensor drukt. De drukkracht wordt in een elektrisch signaal
omgezet en naar een meet-en-regeleenheid gevoerd. Door een rotatiefrequentiemeter
wordt de rotatiefrequentie van de rol opgenomen, die een maat is voor de omtreksnelheid
van de aangedreven voertuigwielen.
De regeleenheid berekent het vermogen P d uit deze gegevens of naar wens de aandrijfkracht
Fd, dan wel het aandrijfkoppel Td. Op het instrumentenpaneel van de
vermogenstestbank zijn, afhankelijk van de uitvoering, afleesbaar: de voertuigsnelheid,
het vermogen, het aandrijfkoppel of de aandrijfkracht.
Door een printer aan de meetkast te koppelen, kan een uitdraai worden verkregen die
het verloop van het vermogen als functie van de voertuigsnelheid weergeeft.
1. vermogensmeter
2. snelheidsmeter
3. rotatiefrequentiemeter
4. vrij draaiende steunrol
5. voertuigwiel
6. aandrijvende rol
7. koelwatertoevoer
8. stator
9. koelwaterafvoer
10. rotor
11. remwaterafvoer
12. ontlastklep
Afb. 8.7. De hydraulische rem (C/ayton)
a principe-opstelling in een vermogensro//entestbank
13. thermostatische regelklep
van het koelwater
14. filter
15. watertoevoer
16. belastingsklep
17. krachtsensor
437

25
1. a-ring
2. ringmoer
3. borgplaat
4. a-ringen
5. trommel
6. a-ringen
7. ingaande as
8. lager
9. huls
10. lagerhuis aan onderstel
21
5
11. opsluitmoer
12. moer
13. deksel
14. smeermiddel
15. hoofdlagers
16. warmtewisselaar
17. afstandsring
18. slingerring
19. afdichtingsring
Afb. 8.7b. doorsnede van de rem met warmtewisselaar
20. afdichtingsring
21. stator
22. speling
23. spie
24. rotor
25. huis
26. plug
27. magnesium plug
28. as
De watertoe- en -afvoer naar en van de waterrem wordt geregeld door respectievelijk
een belastingsklep en een ontlastklep. Wordt de belastingsklep geopend dan neemt
het waterniveau, en dus het remkoppel, toe; opent de ontlastklep, dan daalt het waterniveau
en daarmee het remkoppel. Er is nauwelijks doorstroming van het water. Alle
energie die door de auto wordt toegevoerd aan de rem wordt in warmte omgezet en
het is derhalve nodig de rem te koelen. In de rem is daartoe een warmtewisselaar
opgenomen. De doorstroomsnelheid van het koelwater wordt door een thermostatische
regelklep zodanig bepaald dat de temperatuur niet hoger oploopt dan 85 oe.
De vermogenstestbank van Clayton (afb. 8.7) kan op afstand worden bediend. De
bank kan van vliegwielsets worden voorzien, waardoor een gecombineerde vermogens-junctietestbank
ontstaat zodat de voertuigmassa kan worden nagebootst en acceleratieproeven
kunnen worden gedaan.
Carl Schenck AG, een Duitse fabrikant van vermogensrollentestbanken, brengt een
tweetal testbanken voor personen- en bedrijfsauto's op de markt waarbij van een
hydraulische rem (Dynabar) gebruik gemaakt wordt die elektronisch wordt geregeld
(afb. 8.8). De rollen zijn ongedeeld en kunnen pneumatisch worden geblokkeerd om
438

a
c
b
Afb. 8.8. Vermogensrol/entestbank met hydraulische
rem en rijwindventilateur (Carl
Schenck AG)
a overzicht
b doorzichttekening van de hydraulische rem
c afstandsbediening
het op- en afrijden te vergemakkelijken. De elektronische regeling van de rem vindt
plaats door de waterafvoer met een regelklep te beïnvloeden. De regelklep wordt
door een elektrische stappenmotor ingesteld. Het doorstromende water dient als arbeidsmedium
en tevens als koelvloeistof.
Het water treedt binnen in een ringvormige kamer en verplaatst zich via doorboringen
in de stator naar het centrum van de wervelkamer tussen de schoepen (afb. 8.8b). De
werking is verder gelijk aan die van een vloeistofkoppeling op het moment dat vanuit
stilstand wordt weggereden.
Ten behoeve van de meting van de aandrijfkracht is aan het pendelend huis een hefboom
bevestigd die aan het uiteinde in een krachtmeetdoos uitmondt en een variabele
weerstand in de vorm van een rekstrookje bevat. De gemeten weerstandswaarde
wordt via een elektronische regeleenheid omgezet, waarna de aandrijfkracht analoog
439

wordt weergegeven. De aandrijfkrachtmeetinrichting kan met behulp van contragewichten
worden geijkt.
Voor de snelheidsmeting is aan de as van één rol een tandkrans bevestigd die langs een
sensor roteert. De afgegeven wisselspanning wordt in de elektronische regeleenheid
omgezet en de snelheid wordt analoog weergegeven op het instrumentenpaneel.
Uit de snelheid en de aandrijfkracht kan het vermogen worden berekend, dat eveneens
analoog wordt weergegeven.
In de meetkast (afb. 8.8a) zijn het elektrische regelsysteem, de afleesinstrumenten
(analoog of digitaal) en de bedieningsinrichting ingebouwd. De meetkast is op een
verrijdbare tafel geplaatst. Met drukknoppen kunnen de volgende testprogramma's
worden ingesteld:
F in het gehele snelheidsgebied wordt de aandrijfkracht constant gehouden;
v = constant de snelheid wordt onafhankelijk van de belasting constant gehouden;
F-v 2 de aandrijfkracht neemt kwadratisch toe met de snelheid (F = k.v 2 ):
de luchtweerstand wordt dan net als bij een werkelijke rit elektronisch
nagebootst;
extern nu wordt op een afzonderlijke ingang overgeschakeld waarbij door
een externe functiegenerator een grenswaarde voor het koppel of de
waterdruk in de rem, in de vorm van een gelijkspanning van 0... 10 V,
kan worden geleverd.
De grenswaarden voor de aandrijfkracht en de snelheid kunnen naar keuze door een
potentiometer in de meetkast of in het afstandsbedieningsapparaat worden ingesteld.
In deze afstands-handbediening (afb. 8.8c) zijn verder de F- en v-schakelaar en een
schakelaar om de voorste dan wel de achterste rol te blokkeren aangebracht.
Ten behoeve van het testen van auto's met voorwielaandrijving zijn speciale geleidings-aanlooprollen
verkrijgbaar om te voorkomen dat de wielen tegen het testbankframe
lopen.
8.4.3 De rollentestbank met wervelstroomrem
De vermogensrollentestbanken die in autobedrijven worden gebruikt, zijn overwegend
uitgerust met een elektrische wervelstroomrem. Dergelijke testbanken worden
op de markt gebracht door onder andere AHS (A. und H. Schneider), Bosch, Clayton,
Hofmann, HPA (H.P. Anderson), Maha (Maschinenbau Haldenwang GmbH,
West-Duitsland), Schenck en Sun.
Het principe is in afbeelding 8.9a weergegeven. Met de schakelaar in stand 1 zijn de
spoelen van de elektromagneten stroomloos: er wordt geen magnetisch veld opgebouwd
en de schijf of rotor kan zonder tegenwerking draaien. Het gewicht zal snel
naar beneden zakken.
Wordt de schakelaar in stand 2 geplaatst, dan zal een gelijkstroom door de spoelen
gaan vloeien: in de kernen wordt een magnetisch veld opgebouwd. In de roterende
schijf worden nu spanningen geïnduceerd die zogenaamde wervelstromen veroorzaken.
De wervelstromen veroorzaken magnetische velden waarvan de veldlijnen zodanig
gericht zijn dat ze trachten de oorzaak van hun ontstaan tegen te werken (zie de
Wet van Lenz in deel 8 van deze serie). De magnetische velden in de rotor veroor-
440

Afb. 8.9. De wervelstroomrem
a werkingsprincipe
b opbouw (Te/ma)
c de schakeling van de spoelen
1. stator met spoelen
2. rotor met rotatierichting
3. koelventilatorschoepen voor
luchtkoeling
spoel 3
2 schakelaar
':]
a batterij
+
2 b
c
zaken een kracht die het roteren van de schijf tegenwerkt. In de atbeelding zal het
gewicht langzamer naar beneden bewegen.
Bij een vermogensrollentestbank is de remrol verbonden met de rotors, één aan iedere
zijde van de spoelen die in de stator zijn geplaatst (afb. 8.9b). De stator is kantelbaar
aan het frame opgehangen en voorzien van een hefboom. Dezé hefboom drukt
op een krachtopnemer, net als bij de hydraulische rem. De stator heeft meestal acht
spoelen die twee aan twee in serie zijn geschakeld (afb. 8.9c).
Alle energie die aan de wervelstroomrem wordt toegevoerd, wordt in warmte omgezet.
Deze warmte moet worden afgevoerd. Daartoe kan de rem met lucht of met
water worden gekoeld. Luchtkoeling is het meest eenvoudig: de rotors zijn dan voorzien
van schoepen die een luchtstroom doen ontstaan; deze voert de warmte af. Voor
de wervelstroomrem met waterkoeling is een regelinrichting nodig om het koelwater
op constante temperatuur te houden.
Er zijn ook vermogenstestbanken die een deel van de remenergie omzetten in elektrische
energie die wordt teruggeleverd aan het elektriciteitsnet. Dat gebeurt dan met
behulp van de in de sterkstroomtechniek bekende Ward-Leonard-schakeling, genoemd
naar Harry Ward Leonard (1870 ... 1915), medewerker van Thomas A. Edison
en eertijds verbonden aan de ingenieursopleiding van het Massachusetts Institute of
Technology (MIT), die als eerste een bruikbaar elektrisch remsysteem met energieterugwinning
ontwikkelde.
Afbeelding 8.10 toont de karakteristieken van de wervelstroomrem en de hydraulische
rem. Duidelijk is te zien dat de wervelstroomrem in het lagesnelheidsgebied een
betere werking heeft. Verder reageert de wervelstroomrem sneller op veranderende
situaties door een kortere aanspreektijd.
441

mis
--- snelheid v
Afb. 8.10. Karakteristieken van de
hydraulische en de wervelstroomrem
Ook bij de vermogensrollentestbanken met wervelstroomrem wordt de rotatiefrequentie
van de rollen gemeten. De krachtsensor- en de rotatiefrequentiegegevens
worden in de meetkast verzameld en elektronisch omgerekend naar de aandrijfkracht,
het aandrijfkoppel, de snelheid en het vermogen, een en ander afhankelijk
van merk en type van de testbank. De meetgegevens worden ook hier analoog of
digitaal weergegeven en soms kunnen de gegevens worden geprint.
Omdat een vermogensmeting op een rollentestbank met rem meestal enige tijd duurt,
moet tijdens de test vóór de auto een rijwindventilateur worden geplaatst om te voorkomen
dat de motortemperatuur te hoog oploopt. Deze wordt meestal automatisch,
samen met de rollentestbank, in werking gesteld.
De vermogensrollentestbank LPS 13 van Maha (LPS staat voor 'Leistungsprüfstand')
is qua principe en uitvoering, tot en met de kleur van de meetkast, nagenoeg gelijk
aan de Road-a-Matic XII van Sun. Zoals te zien is in afbeelding 8.5 is een dubbele set
rollen leverbaar om auto's met permanente vierwielaandrijving te kunnen testen.
Aan iedere rollenset is een luchtgekoelde wervelstroomrem van 200 kW gekoppeld.
De asafstand kan hydraulisch worden versteld tussen 2,00 m en 3,00 m om auto's met
een verschillende wielbasis te kunnen testen. Er kunnen ook vliegwielen worden gemonteerd,
zodat een gecombineerde vermogens-functietestbank ontstaat, waarmee
een ECE-stadsrit kan worden gesimuleerd.
In de normale uitvoering van de LPS 13 wordt het aandrijfkoppel door een luchtgekoelde
wervelstroomrem opgenomen en wordt de energie volledig geabsorbeerd
en omgezet in warmte. De bank is voorzien van gedeelde rollen met een diameter van
318 mmo De voorste, de aandrijvende rollen, zijn gekoppeld, terwijl de achterste, de
vrij draaiende rollen, niet-gekoppeld zijn (afb. 8.lla).
Om de werking over het gehele gebied van snelheids- en belastingsinstellingen te
kunnen regelen, wordt van elektronica gebruik gemaakt. In de sensor zijn rekstrookjes
in een zogenaamde brugschakeling (zie deel 8 van de Steinbuch-serie) geplaatst
om de aandrijfkracht in een elektrisch signaal om te zetten, dat wordt doorgegeven
naar de meet-en-regelkast. De standaard kast heeft twee grote meters die de snelheid
in km/h, het vermogen in kW en de aandrijfkracht in kN analoog (of naar wens digitaal)
weergeven. De voertuigmassa, de luchtweerstand en de rolweerstand kunnen
worden gesimuleerd en digitaal worden ingesteld. Dat is het geval als de schakelaar in
de 'timing' -stand staat. Met de schakelaar in de 'power' -stand wordt de aandrijfkracht
weergegeven en in de 'cyclus'-stand kan een stadsrit worden nagebootst. Er zijn een
digitale rotatiefrequentiemeter en oliedrukmeter in de kast ingebouwd. De vermogensmeter
kan worden omgeschakeld van 1 : 1 naar 1 : 2 of van 1 : I naar 2 : 1.
Als extra kan bij de 'LPS 13 Analoog' een beeldscherm worden geleverd (afb. 8.11b),
442

4
I. aandrijvende, gekoppelde roldelen
2. wervelstroomrem
3. krachtopnemer
4. vrijdraaiende, niet-gekoppelde
rollen
5. voertuiglift
Afb. 8.11. Vermogensrollentestbank
met wervelstroomrem (Maha)
a opstelling van de rollen en de
wervelstroomrem
b de meterkast met beeldscherm en
printer b
a
een digitale stopwatch met begin- en eindsnelheidsinstelling voor acceleratiemetingen
en een 'LPS Plot', een vierkleuren-schrijf-en-rekeneenheid. Het motorvermogen
wordt verrekend en uitgetekend als functie van de snelheid (afb. 8.12). Het wielvermogen
('P Rad ') en het vermogen om de aandrijfweerstanden te overwinnen worden
afzonderlijk gemeten en later opgeteld (zodat 'PMo.' ontstaat) en weergegeven, zowel
grafisch als in een getalwaarde. Er vindt een automatische omrekening plaats naar een
'genormaliseerd vermogen' door de heersende luchtdruk en aanzuigluchttemperatuur
met de meetresultaten te verrekenen. Ook is er een instelmogelijkheid voor een
wisselbak met handbediening en een automatische wisselbak. De slip in de koppelomvormer
(vermogensverlies) wordt automatisch verrekend.
Verder kan een computergestuurde rij hulp worden ingebouwd om een cyclusrit (bij
2
3
443

, ~ kW J
• • l~~
PNorm
PMot
PRad
138 (kW)
135 (kW)
112 (kW)
I':iB
max. Leistung bei 4920 Umin
ANSAUGLUFT =~r~~K9~~.gpa
Afb. 8./2. Grafische weergave van het
gemeten vermogen (naar Maha)
PNMm genormaliseerd vermogen
PMot motorvermogen
PRad vermogen aan de wielen
Lees voor 'Umin': min-I en voor 'hpa': hPa
(hectopascal = 10 2 Pa = I mbar)
13
1
2 3
F' _......-....+lL t
t
12.(i) (j)6
~ ~
11
10
Afb. 8.13. Afstandsbediening met de functies
van de knoppen (Maha)
1. voertuiglift omlaag
2. constante aandrijfkracht
3. constante rotatiefrequentie (alleen in
combinatie met LPSrotatiefreq
uentiemeter)
4. voertuiglift omhoog
5. rijweerstand
6. schakelaar voor hellingweerstand en
constante snelheid of aandrijfkracht
7. instelknop voor constante snelheid (in
km/h) en aandrijfkracht (in kN)
(grenswaarden)
8. bedieningsknop van printer en plotter
9. afstandsbediening rijwindventilateur
10. bedieningsknop van printer en plotter
11. fijnafstelling van de constante
grenswaarden
12. schakelaar voor aandrijfkracht
(omhoog) en vermogen (omlaag)
13. constante snelheid
voorbeeld een stadsrit) na te bootsen in verband met uitlaatgasonderzoek. Het brandstofverbruik
kan automatisch worden berekend als een verbruiksmeetapparaat is
aangesloten. Alle gegevens die op een eventueel beeldscherm worden weergegeven,
kunnen ook via de 'LPS Plot' worden geprint. De datum en de tijd worden automatisch
vermeld.
444
4
5
7
8

De afstandsbediening biedt vele mogelijkheden voor het instellen van meetfuncties
vanaf de bestuurderszitplaats in de auto tijdens de test. Er zijn twee uitvoeringen bij
de LPS 13 leverbaar. In afbeelding 8.13 is er een schematisch weergegeven, waarbij
tevens de verschillende functies van de schakelaars zijn vermeld.
Ten behoeve van het testen van auto's met voorwielaandrijving zijn speciale spanbanden
vereist om te voorkomen dat de wielen tegen het testbankframe lopen.
8.4.4 De rollentestbank met vliegwiel
Een bijzondere vermogenstestbank van Bosch is het type LPS 002 (afb. 8.14). Deze
bank meet vermogens tot 200 kW bij snelheden tot 200 km/ho De maximaal te meten
aandrijfkracht is 3,6 kN. Dit alles gebeurt op ongedeelde rollen met een diameter van
268 mm waartussen een pneumatische lift is aangebracht en een blokkeerinrichting
voor de rollen om het op- en afrijden te vergemakkelijken (afb. 8.14a). In oprijrichting
gezien, is rechts op de voorste rol een vliegwiel gemonteerd met een massa van
500 kg. Op de rollen is geen rem aangebracht, noch een wervelstroomrem, noch een
hydraulische rem.
Het principe van de meting berust op de massatraagheid van de rollen en het vliegwiel.
Het aandrijfkoppel van rollen en vliegwiel is immers gelijk aan het massatraagheidsmoment
maal de hoekversnelling ervan: T d = J.a. Is de versnelling van de rollen
Afb. 8.14. Een functiero//entestbank
(Bosch. type LPS 002)
a de ro//enset met vliegwiel
b de meetkast
c het handbedienings- en afleesapparaat
d de inductieve klem voor het opnemen
van de motorrotatiefrequenlie
I. aansluiting naar de x-y-schrijver
2. aan-uit-schakelaar
3. keuzeschakelaar voor wisselbak met
handbediening of automatische
transmissie
4. netaansluiting
5. aansluiting voor inductieve klem
6. zekering
7. aansluiting van de rollenset
8. aansluiting naar het bedienings- en
afleesapparaat b
a
8
7
6 2
5 4
3
445

8
7
6
5
Vervolg afb. 8.14.
c
2
3
4
d
1. verbindingskabel naar de meetkast
2. drukknop voor motorrotatiefrequentie
3. snelheidskeuzeschakelaar
4. afstandsbediening voertuiglift
5. keuzeschakelaar voor snelheid,
wielvermogen of motorvermogen
6. schakelaar voor bediening van de
x-y-schrijver
7. waarschuwingslamp voor gas
terugnemen, ontkoppelen of vrijstand
wisselbak
8. digitaal afleesscherm:
motorrotatiefrequentie, rijsnelheid,
wielvermogen en motorvermogen
groot, dan wordt dit dus veroorzaakt door een hoog toegevoerd aandrijfkoppel. Deze
versnellingen zijn meetbaar en zo kan het aandrijfkoppel berekend worden. Wordt
nu tijdens het accelereren ook nog de rotatiefrequentie (in de vorm van de hoeksnelheid
w) van de rollen opgenomen, dan is het mogelijk van lage tot hoge snelheid op
elk ogenblik het onder de wielen beschikbare aandrijfvermogen te berekenen, want
p= T.w.
Uiteraard behoort bij een dergelijke berekening de roterende massa van de testbank
maar ook die van de auto in aanmerking te worden genomen. Nu is het probleem dat
de roterende voertuigmassa van voertuig tot voertuig verschilt, maar Bosch heeft op
grond van omvangrijke theoretische en experimentele onderzoekingen de roterende
massa van de LPS 002 zo vastgelegd dat de afwijking bij de meting aan gangbare
personenauto's verwaarloosbaar klein is. De voor de LPS 002 gedefinieerde waarde
ligt juist tussen twee extremen: een vrije versnelling van de motor zonder aangekoppelde
massa enerzijds en een zeer trage versnelling met extreem hoge aangekoppelde
massa anderzijds.
446

Behalve uit de rollenset bestaat de proefstand uit een elektronische regeleenheid, een
bedienings- en afleesapparaat (afb. 8.14b) en een inductieve klemaansluiting voor een
bougiekabel om rotatiefrequenties te kunnen meten (afb. 8.14c).
De meting
De LPS 002 meet het dynamisch wielvermogen en het vermogensverlies in de aandrijflijn
en berekent daaruit direct het motorvermogen, dat digitaal op het handbedieningsapparaat
wordt weergegeven.
Eerst worden de rollen met vliegwielen aangedreven en versneld door met volgas te
accelereren. Door de gedefinieerde massatraagheidswerking en de versnelling kan
het wielvermogen worden berekend. De snelheid waarbij wordt gemeten moet, overeenkomstig
de rotatiefrequentie waarbij het motorvermogen maximaal is, worden
vastgesteld. Is deze snelheid bereikt dan wordt de motor ontkoppeld van de aandrijflijn
door het koppelingspedaal in te trappen en het gaspedaal los te laten. De
energie in de rollenset drijft nu de nog met de wielen gekoppelde aandrijOijncomponenten
aan en de bank berekent het vermogen(sverlies) om de rol-, de aandrijf- en de
lagerweerstanden te overwinnen. Uit het wielvermogen en het vermogensverlies berekent
de elektronische regeleenheid het motorvermogen aan de koppeling. De regeleenheid
meet, berekent en verzamelt de wielvermogens en vermogensverliezen
over het gehele snelheidsgebied en slaat deze op in een geheugen. Op ieder moment
kan het wielvermogen of het motorvermogen digitaal worden weergegeven. !
De LPS 002 is zodanig geprogrammeerd dat ook nog rekening wordt gehouden met
wat Bosch vermogensafhankelijke en vermogensonafhankelijke verliezen noemt. )
De vermogensafhankelijke verliezen worden in het rendement van de aandrijving uitgedrukt.
Deze verliezen zijn voor alle voertuigen namelijk min of meer gelijk en ze
worden als een vaste factor in de regeleenheid geprogrammeerd.
De vermogensonaJhankelijke verliezen (zoals de rolarbeid van de banden en de karnverliezen
in de wisselbak en in de eindaandrijving) hebben geen algemene berekenbare
grootte maar leiden tot verschillende waarden, afhankelijk van snelheid, temperatuur,
bandspanning en bandsoort, en moeten dus bij ieder voertuig worden gemeten.
De verwerking van deze beide soorten vermogensverliezen gaat als volgt. Tijdens het
accelereren onder vollast wordt het vermogen gemeten en worden de vermogensafhankelijke
verliezen automatisch verwerkt door de elektronische regeleenheid. De
vermogensonafhankelijke verliezen worden tijdens het accelereren verrekend. Doordat
de metingen onmiddellijk op elkaar volgen, zijn de genoemde invloeden van temperatuur
en bandspanning nog onveranderd. Deze verliezen worden over het gehele
snelheidsgebied vastgesteld zodat het motorvermogen over dit gebied kan worden
gemeten.
De testbank meet met een nauwkeurigheid van:!: 5 %. Volgens de DIN-norm 70020
wordt het motorvermogen gegeven bij 20 oe en een luchtdruk vam 1013 mbar met een
afwijking van 5 %. Afwijkende luchtdrukken en aanzuigluchttemperaturen veranderen
het motorvermogen. Met behulp van correctiefactoren kan het vermogen worden
omgerekend naar het zogenaamde 'normvermogen' , dat dan kan worden vergeleken
met het nominale vermogen, dat is het door de autofabrikant opgegeven vermogen.
Dit vermogen is immers bij genormaliseerde omstandigheden van luchtdruk
en luchttemperatuur bepaald.
447

BO eH
Leistungsprüfstand
Mot.rtl.een
Motorleistung kW
Nenndrehzahl min- 1
Barometerstand mbar
Ansaugtemperatur "e
Auswertuns
Cl~ A!mospMr,.,;he1l Orue_
(!llt'QmOt ••,-,.I.,,(l)
i!"l I\IQ

moet met een afzonderlijke barometer worden gemeten en ook de inlaatluchttemperatuur
wordt apart vastgesteld. Deze waarden worden eveneens op het protocol verwerkt
zoals aangegeven. Met behulp van het testprotocol kan nu het normvermogen
uit het gemeten vermogen worden bepaald. In afbeelding 8.15 is dat gebeurd voor een
gemeten vermogen van 55 kW.
In het linker nomogram (een tot een diagram verwerkte wiskundige vergelijking die
middenop het protocol als waarde van k te vinden is) wordt op de verticale as (1) de
heersende luchtdruk aangegeven en op de horizontale as (2) de heersende luchttemperatuur.
Trekt men vanuit het gemarkeerde luchtdrukpunt een aan de lijnenbundel
parallel lopende schuine lijn omlaag, dan snijdt deze lijn de verticale lijn die vanuit
het luchttemperatuurpunt wordt opgericht. Vanuit dit snijpunt gaat men horizontaal
naar rechts: op de k-schaal vindt men dan een k-waarde. Verbindt men nu dit k-punt
met de op de Pgem-schaal (3) ingetekende waarde van het gemeten vermogen en verlengt
men deze lijn naar de Pnorm-schaal(4), dan vindt men het normvermogen. Vult
men deze waarde in de rechter schaal (5) in, dan vindt men het tolerantiegebied.
Bevindt zich het op deze wijze bepaalde vermogen binnen een tolerantie van :t 5 %
van de nominale waarde, dan is het vermogen in orde. Wijkt het gemeten vermogen af
van de fabrieksgegevens dan zal de oorzaak moeten worden opgespoord, mogelijk
door het aansluiten van andere testapparatuur op de motor. Er zijn dan zeker een of
twee 'testritten' extra nodig om de juiste diagnose te kunnen stellen.
Op de elektronische regeleenheid kan een x-y-schrijver of 'plotter' worden aangesloten.
Hiermee is het mogelijk om behalve het motorvermogen ook aan te geven in
welke rijtoestand zich een onregelmatigheid voordoet.
Afbeelding 8.16a toont het protocol bij een normaal vermogensverloop. Het maximale
wielvermogen bij 140 km/h is 92 kW. Gaat men vanuit dit punt loodrecht omlaag
dan vindt men een vermogensverlies van 28 kW en berekent men een motorvermogen
van 92 + 28 = 120 kW.
In het protocol van afbeelding 8.16b wordt het vermogensverloop weergegeven als
achtereenvolgens de bougiekabels worden kortgesloten. Bij deze cilinderbalanstest
blijkt het vermogensaandeel van de derde cilinder te gering.
Met de LPS 002 kan niet bij een constante snelheid en evenmin bij constant vermogen
a
+-
• f 1
tI-
i1'
+
.~'11
t.
r
I
I
I~.a :g I i
I +h.-H -i-I/I
t:~ ~L~'
'L~ ~-B ,
f-,..I
,
.-l ••• ...•.•._..M_ Til
I , I
f~~ "
t t I I
I t I I I :_;,.J,1J-H
I -I
I
.._ ...•.••. I
"'
,
7 -
~-f' .:lttt
I , , t I
:;.C . ~ + + I
tt I +t-
- ;
t
• M'
,
t-<
i t ,
I t t
t
t ,
I
+ .J.-J4 + ::uI " I1
, ,
Afb. 8.16. Het verloop van het vermogen, zoals weergegeven door de x-y-schrijver (Bosch)
a het normale verloop (Pet! = 92 + 28 = 120 kW)
b resultaten van de cilinderbalanstest: het vermogensaandeel van de derde cilinder is te laag
b
"
4
.;...
,
449

worden gemeten. De gehele test, van het opzoeken van de gegevens tot en met het
vaststellen via het testprotocol verloopt snel (ongeveer 120 s). Maar vooral omdat het
werkelijke meten op de rollentestbank zeer kort duurt (ongeveer 30 s) is geen extra
koelventilateur noodzakelijk en worden de banden ontzien. De aanschafprijs is vergelijkbaar
met die van een rollenremtestbank.
450