„The winner takes it all!“ Im Rennsport teilt sich die Welt in Sieger und Verlierer. Der erfolgreiche Fahrer geniesst die Champagner-Dusche. Doch die Vorentscheidung fällt am Teststand der Motorenentwickler. Leistungsstarke Drucksensoren sind der entscheidende Wettbewerbsvorteil.
STS liefert Drucksensoren an Kunden aus der Motorsportwelt, darunter Vertreter aus Formel 1 und NASCAR. Beide Rennserien haben trotz aller Unterschiede eines gemeinsam: Jede Pferdestärke zählt und stellt auf der Strecke den entscheidenden Vorteil dar. Wenn in aufwendigen Tests an Prüfständen um jedes Zehntel einer Pferdestärke gerungen wird, müssen die Testergebnisse bis auf die letzte Dezimalstelle absolut zuverlässig sein.
Druckmesstechnik bei der Motorentwicklung in der Formel 1
Das aktuelle Motorenreglement der Formel 1 wurde 2014 eingeführt. Es werden V-Motoren mit 6 Zylindern, 1,6 Litern Hubraum und Mono-Turbolader gefahren. Die Drehzahlen belaufen sich auf 15.000 min−1. Das Kinetic Energy Recovery System (KERS), ein seit 2009 eingesetztes elektrisches System zur Bremsenergierückgewinnung, wurde durch das Energy Recovery System (ERS) ersetzt. Bei modernen Formel 1 Motoren handelt es sich also um Hybridmotoren. Damit ist die Zukunft in der Formel 1 längst Gegenwart geworden. Die vielleicht weltweit erfolgreichste Rennserie ist auch ein Versuchslabor für die Strasse. Ob Scheibenbremsen oder Computer-Diagnose, viele Technologien, die zum Alltag des Strassenverkehrs gehören, haben ihren Ursprung in den Entwicklungsschmieden der Formel 1.
Das geltende Motorenreglement, das den Rahmen für alle Teams gleichermassen absteckt, macht die ausgiebige Tüftelei am Prüfstand notwendig, um den entscheidenden Vorteil herauszuarbeiten. Jede Pferdestärke zählt. Im Vergleich zu Tests für Fahrzeuge im normalen Strassenverkehr gelten zum Teil andere Anforderungen. Öl- und Wasserdruck sind höher, ebenso wie die auftretenden Temperaturen. Wenn es darum geht, den Verbrauch zu senken und die Leistung zu steigern, sind umfassende Tests unter Rennbedingungen nötig. Drüber hinaus ist die Genauigkeit der Messergebnisse über den geforderten Temperaturbereich von grösserer Bedeutung. In der Formel 1 geht es oft nicht um grosse Sprünge bezüglich der Pferdestärken – schon Verbesserungen im Dezimalbereich sind auf diesem hohen Leistungsniveau Grund zur Freude.
Angesichts dieser Herausforderungen kam ein bekannter Formel 1 Rennstall auf STS zu, da die bis dahin verwendete Sensortechnik den hohen Ansprüchen nicht gerecht wurde. Die eingesetzten Messinstrumente waren zu gross und zu schwer. Noch schwerwiegender war allerdings das Problem, dass zusätzliche Kühltechnik im Prüfstand verbaut werden musste, da andernfalls die Sensortemperatur schnell über das Maximum schnellte. Die Messergebnisse wären somit ohne Wert gewesen.
Ziel des Entwicklers war es also, Drucksensoren zu erhalten, die eine Standardisierung ermöglichen und zusätzliche Kühlelemente obsolet machen. Auch die Themen Gewicht und Grösse spielten eine Rolle – schliesslich beeinflussen diese Faktoren die Performance des Boliden.
STS stellte dem Rennstall den neuen ATM.mini zur Verfügung. Dieser punktet nicht nur mit der geforderten Präzision über den geforderten Temperaturbereich, sondern brachte auch einen weiteren entscheidenden Vorteil, der die Motorenentwicklung nachhaltig optimieren konnte: Unter den bisher verwendeten Sensoren eines anderen Herstellers kam es zur Störungen beim Umschalten auf das seit 2014 verwendete Hybridsystem. Die Folge: Der Prüfstand schaltet sich ab. Langzeitmessungen werden praktisch unmöglich. Die ATM-Sensoren aus dem Hause STS sind störungssicher und ermöglichen somit umfangreiche Tests auf dem Weg aufs Siegertreppchen.
Druckmesstechnik bei der Motorentwicklung bei NASCAR
Zwar sind in den Stock Cars der NASCAR keine Hybridmotoren verbaut, dennoch braucht es umfangreiche Tests, um das Optimum an Leistung zu erreichen. Auch hier setzt ein bekannter Motorenhersteller auf die Druckmesstechnik von STS. Bei den umfangreichen Tests halten in etwa 200 ATM.1ST Druck Transmitter Öl-, Wasser-, Benzin- und Luftdruck im Blick. Von den im Motor eintreffenden Luftdrücken bis hin zur Verbesserung des Ölflusses gilt es, verschiedene Faktoren genau zu untersuchen, um kleinste Leistungssteigerungen zu erzielen (wir bewegen uns hier bei zirka 900 PS). Wie bei der Formel 1 ist höchste Präzision gefordert. Hier geht es um ein Zehntel einer Pferdestärke!
Die Wahl des Herstellers fiel auf den Drucktransmitter ATM.1ST, weil er in Bezug auf die geforderten Leistungsmerkmale weitestgehend konkurrenzlos ist:
- Die Modularität der STS Sensoren erlaubt es dem Hersteller, einen speziellen Druckadapter anzuschliessen.
- Der Gesamtfehler von ≤ ± 0.30 % FS ermöglicht aussagekräftige Analysen zur Verbesserung der Motorleistung.
- Die Langzeitstabilität minimiert den Kalibierungsaufwand erheblich.
- Der Druckmessbereich von 100 mbar…1000 bar wird den auftretenden Drücken bei der Motorenentwicklung gerecht.
- Die hervorragende Temperaturkompensation ermöglich präzise Ergebnisse über einen weiten Temperaturbereich – ein entscheidendes Kriterium bei den rasant ansteigenden Temperaturen während Leistungstests auf höchstem Niveau.
Ob Formel 1 oder NASCAR: Der Weg aufs Siegertreppchen führt über die Prüfstände. Besonders im leistungsstarken Motorsportbereich braucht es dafür Hochpräzisionssensoren, die alle wichtigen Grössen, von Öl- und Wasser- bis Treibstoff- und Luftdruck alles im Blick haben. Neben der Präzision spielt dabei auch die Störungssicherheit eine wichtige Rolle, um die notwendigen Langzeittests mit zuverlässigen Ergebnissen durchführen zu können.
