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[[Datei:EVALUATION AND DEVELOPMENT CONTROL ROOM AT EPA'S ANN ARBOR MOTOR VEHICLE EMISSIONS TEST CENTER - NARA - 549684.jpg|mini|350px|Abgasmessung auf dem Motorenprüfstand (1973)]]
'''Motorprüfstände''' dienen dazu, [[Motor]]en ([[Elektromotorenprüfstand|Elektro]]-, Hydraulik- oder [[Verbrennungskraftmaschine|Verbrennungskraft-]]Maschinen) unabhängig von ihrem normalen Einsatzumfeld zu untersuchen. Handelt es sich nur um die Grundparameter [[Drehzahl]] und [[Drehmoment]], aus denen dann die [[Leistung (Physik)|Leistung]] berechnet werden kann, spricht man im Allgemeinen von einer Leistungsprüfanlage. Ist die Messwerterfassung weiter ausgebaut ([[Kraftstoffverbrauch]], [[Abgas]], Geräusch, [[Schwingung]], Temperaturverhalten), ist der Begriff des [[Prüfstand]]es gebräuchlich.

Für Fahrzeuge kommen neben den Motorprüfständen auch [[Rollenprüfstand|Rollenprüfstände]] zum Einsatz, auf denen das gesamte Fahrzeug überprüft werden kann. Bremsenprüfstände und Getriebeprüfstände (kurz Aggregateprüfstände) dienen der Prüfung passiver Komponenten und benötigen eine entsprechende [[Belastungsmaschine]].

== Verwendungszweck ==
Ein Motorenprüfstand kann zwei Zwecken dienen:
* Untersuchung der Motorfunktion. Dabei werden die oben genannten Parameter gemessen und dokumentiert. Ziel ist entweder die Überprüfung auf Einhaltung vorgegebener Sollwerte (z. B. in der Produktion), oder die Optimierung von Eigenschaften wie Energieverbrauch und Umweltbelastung (im Entwicklungsprozess).
* Untersuchung der Motorhaltbarkeit. In diesem Fall werden die Motoren unter Extrembedingungen betrieben, um in einer gegenüber der üblichen Nutzung stark verkürzten Zeit Schwachstellen von Motorbauteilen zu korrigieren.

== Funktion ==
Traditionelle Motorenprüfstände gestatten es, einzelne [[Arbeitspunkt]]e des zu prüfenden Motors stationär einzustellen, wobei die zu messenden Parameter meist in einem Drehzahl/Drehmoment-Diagramm eingetragen werden. Hier genügen als verhältnismäßig einfache Belastungsmaschinen Bremsen, mit deren Hilfe man das vom Prüfling (Motor) aufzubringende Drehmoment einstellen kann.

Die heute einzuhaltenden Randbedingungen machen es zumindest für die Motorhersteller notwendig, auf Prüfständen auch dynamische Zyklen („Fahrkurven“) zu fahren, die sich den realistischen Einsatzbedingungen des Motors annähern. Da dazu sowohl schnelle Änderungen von Drehmoment und Drehzahl, als auch eine Umkehr der Drehmomentrichtung (Schubbetrieb) notwendig sind, kommen in diesem Fall nur elektrische Belastungsmaschinen zum Einsatz.

[[Datei:Prüfstand3a.jpg|mini|hochkant|Verbrennungsmotor auf einem Prüfstand mit Gleichstrom-Pendelmaschine]]

== Aufbau eines Prüfstands ==
Mit einer auf dem Prüfstand angebrachten Bremseinrichtung wird die zu prüfende [[Motor| Antriebsmaschine]] gekoppelt (über [[Antriebswelle]], [[Welle (Mechanik)|Gelenkwelle]], ggf. [[Getriebe]]).
Das Bild zeigt einen traditionellen, heute jedoch veralteten Prüfstandsaufbau:
# Drehmomenten-[[Waage]] (mechanische Drehmoment-Messeinrichtung)
# Gleichstrom-[[Pendelmaschine]] (Belastungsmaschine)
# [[Tachogenerator]] (Drehzahl-Messeinrichtung)
# [[Gegenkolbenmotor]] (zu prüfende Antriebsmaschine)

== Belastungsmaschinen ==
Die Belastungsmaschine muss so ausgelegt sein, dass sie die volle Leistung des Prüflings aufnehmen und dessen maximales Drehmoment abfangen kann; sie muss für die maximale Drehzahl des Prüflings geeignet sein.
Für Testzustände im Schubbetrieb muss sie geeignete Drehzahlen und Drehmomente erbringen können.

=== Passive Belastungsmaschinen (Bremsen) ===
* [[Wasserwirbelbremse]]n (Einstellung des Drehmoments durch Änderung der Wasserführung)
* [[Wirbelstrombremse]]n (Einstellung des Drehmoments durch Änderung des Stroms und damit des Magnetfelds)
* [[Hysteresebremse]]n
* [[Magnetpulverbremse]]n
Sie gestatten nur den Betrieb in zwei Quadranten, d. h. der Prüfling treibt an, die Belastungsmaschine bremst, in beide Drehrichtungen.

[[Datei:Wasserwirbelbremse Schönebeck.jpg|mini|hochkant|Wasserwirbelbremse des VEB [[Dieselmotorenwerk Schönebeck]]]]

=== Aktive Belastungsmaschinen ===
* [[Gleichstrommaschine]]n
* [[Asynchronmaschine]]n
* [[Drehstrom-Synchronmaschine]]n

Passive wie auch aktive Arten kommen am Motorenprüfstand im generatorischen Betrieb (Prüfling treibt an) zum Einsatz, die aktiven Belastungsmaschinen hingegen auch im Schubbetrieb (Prüfling wird angetrieben). Die Einstellung des Drehmoments erfolgt jeweils mit Hilfe von aufwändigen [[Leistungselektronik]]-Komponenten. Besonders die für Asynchronmaschinen erforderlichen [[Frequenzumrichter]] stellen einen hohen Kostenfaktor dar. Trotzdem befinden sich heute wegen ihrer guten dynamischen Eigenschaften und wegen ihrer Robustheit überwiegend Asynchronmaschinen im Einsatz. In der Vergangenheit nutzte man häufig die Möglichkeit, Gleichstrommaschinen mit Hilfe eines [[Leonardsatz]]es zu regeln.

== Messverfahren ==
Die recht einfache Messung der '''Drehzahl''' am Prüfstand erfolgt heute üblicherweise digital mit Hilfe von [[Inkrementalgeber]]n, [[Absolutwertgeber]]n oder [[Resolver]]n. Letztere kommen insbesondere dann zum Einsatz, wenn bis zum Stillstand, daher Drehzahl 0, geregelt werden soll. Traditionell kamen [[Tachogenerator]]en zum Einsatz.

Die Messung des '''Drehmoments''' erfolgt auch heute noch in vielen Bereichen mittels einer drehbar gelagerten Belastungsmaschine ([[Pendelmaschine]]). Der [[Stator]] stützt sich über einen Hebelarm mit definierter Länge auf einer [[Kraftmessdose]] ab. So ist die Bestimmung des Lastmomentes aus der Abstützkraft (Reaktionsmoment) heraus möglich. Dieses Verfahren hat jedoch die gravierenden Nachteile, dass die Pendellagerreibung das gemessene Drehmoment verringert und die hohe Masse des Stators wie ein [[Tiefpassfilter]] wirkt und somit hochfrequente Anteile herausfiltert. Die genannten Nachteile werden mit den zunehmend zum Einsatz kommenden mitdrehenden Drehmoment-Messeinrichtungen gelöst. Diese sind im Antriebsstrang zwischen Prüfling und Belastungsmaschine angeordnet und sind als Welle, Flansch, Nabe, elastische Kupplung oder [[Hardyscheibe]] erhältlich, wobei der Drehmomentmessflansch aufgrund seiner geringen Baugröße, hohen Steifigkeit und je nach Messprinzip (Scherung oder Biegung) hohen Genauigkeit die größte Verbreitung in Prüfständen der Automobilindustrie findet. Die Übertragung des Messsignals vom Rotor an den Stator erfolgt [[Telemetrie|telemetrisch]] oder seltener über [[Schleifring]]e.

Die optionale '''Abgasmesstechnik''' umfasst die Probennahme an verschiedenen Stellen der Abgasanlage. Das Gas wird über konditionierte Messgasleitungen mehreren Analysatoren für die Messung gasförmigen [[Schadstoff]]e, für [[Feinstaub|Partikel]] und ggf. für weitere Abgasbestandteile bereitgestellt.

== Prüfstandssteuerung ==
Die [[Steuerungstechnik|Steuerung]] des Prüfstandes erfolgt über eine Beeinflussung von Drehzahl und Drehmoment. Dabei ist es von der Lage der [[Kennlinie]]n im Drehzahl/Drehmoment-Diagramm abhängig, welche Größe vorzugsweise durch Veränderungen an der Belastungsmaschine und welche durch Veränderungen am Prüfling erzielt werden. Bei der Prüfung von [[Verbrennungsmotor]]en wird vorzugsweise die Drehzahl an der Belastungsmaschine und das Drehmoment durch 'Gas geben' am Verbrennungsmotor vorgegeben (wechselseitige Beeinflussung). Motorenprüfstände bauen meist Resonanzen auf, welche die Messungen erheblich erschweren. Hier kann und muss durch geeignete Maßnahmen wie flexiblen Verbindungselementen aus Elastomer / Metall-Elastomer gegengesteuert werden.

== Weitere Komponenten ==
Zur weiteren Ausstattung von Motorenprüfständen gehören diverse Aggregate:
[[Datei:Multicoupling-Docking-System.jpg|miniatur|Prüfstandseitiges Dockingsystem mit zahlreichen Kupplungselementen und separaten Abgaselementen]]
*Kühl- und Sicherheitseinrichtungen
*Abgas- oder [[Absauganlage]]n
*Bei Entwicklungsprüfständen oder in der Motoren-Serienprüfung können horizontal oder vertikal angeordnete [[Multikupplung|Dockingsysteme]], zum automatisierten Kuppeln von fluidischen und elektrischen Leitungen (Kraftstoff, Öl, Luft, Kühlwasser, Abgase, Elektrostecker usw.), die Rüstzeit auf ein Minimum verkürzen.
*Moderne Motorprüfstände sind mit einem rechnergesteuerten Automatisierungssystem zur Abarbeitung von Prüfläufen und zur automatischen Messwerterfassung ausgerüstet.
*Eine besondere Rolle spielt bei Verbrennungsmotoren die kurbelwinkelsynchrone Messung des Drucks im Brennraum (Indiziereinrichtung).
*Sonderausstattungen sind die Ausrüstung des Prüfstands als [[reflexionsarmer Raum| schalltoter Raum]] ([[schallgedämpfter Motorenprüfstand]]), als [[Klimakammer]] (Kälte, Hitze), [[Höhenprüfstand]] oder [[Schwenkprüfstand]].

== Kategorien von Motorenprüfständen abhängig von ihrem Einsatzfeld ==
[[Datei:TitanTestStand_Rev2011.jpg|mini|Transienter Motorenprüfstand]]
* Forschung und Entwicklung von Motoren, typischerweise in Entwicklungszentren der [[Automobilhersteller]]
* Optimierung / Tuning gebräuchlicher Motoren, typischerweise in Servicezentren oder im [[Motorsport]]
* Bandende-Prüfung in Fertigungsstraßen der Automobilhersteller
* besondere [[Strahltriebwerkprüfstand|Prüfstände]] für [[Strahltriebwerk]]e

{{SORTIERUNG:Motorenprufstand}}
[[Kategorie:Antriebstechnik]]
[[Kategorie:Prüftechnik]]

Motorenprüfstand - Versionsgeschichte

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