Telemetrie voor dummy's

"Meten is weten", is de stelling van veel mensen die een oplossing zoeken voor een bepaald probleem. Indien het om bijvoorbeeld de maten of de temperatuur van een goed bereikbaar en stilstaand voorwerp gaat, is het uitvoeren van deze stelling meestal geen probleem. Anders wordt het wanneer het voorwerp zich heel snel beweegt en er een massa gegevens dienen te worden geregistreerd die constant veranderen. En dat is nu net wat zich afspeelt wanneer je een massa aan gegevens -die nodig zijn om een motor perfect af te stellen- wilt registreren.

De elektronica is de technici de laatste jaren te hulp geschoten met meetsystemen die hun opgemeten waarden razendsnel naar het geheugen van een boordcomputer overbrengen, waar ze voor latere interpretatie worden opgeslagen. Toen de computers nog heel zwak en traag waren –vergelijkbaar met het "brein" dan nu deze regels probeert in te tikken- hadden de technici enkel via relatief eenvoudige middelen de mogelijkheid gegevens op rijdende motoren te verzamelen. Honda heeft bijvoorbeeld op zijn NR500 viertaktracer ooit nog een cassettenrecorder gemonteerd, om via het geproduceerde geluid van de motor een beeld te krijgen van hoe het er in de praktijk aan toeging aan boord van deze racer. Toegegeven, we spreken hier in dat geval over de middeleeuwen van de racetechniek, maar dat ze toen reeds het idee hadden dat gegevens die in de praktijk geproduceerd werden, moesten worden opgeslagen, strekt die pioniers beslist tot eer. Om een beetje inzicht te krijgen betreffende de mogelijkheden van een peperduur telemetriesysteem gingen we ons licht opsteken bij Marcel Duinker, de ingenieur van het Team Van Zon. Hij is zowel na de trainingen als na de races met de regelmaat van de klok voor het scherm van zijn laptop terug te vinden, waar hij naar grafieken zit te staren die de man in de straat totaal niets zeggen. Nochtans bezorgen die dunne, gekleurde lijntjes, die soms kriskras door elkaar lijken te lopen, de informatie aan de ingenieurs die nodig is om de motor perfect af te stellen. Daar moesten we natuurlijk meer over weten. Om maar bij het begin te beginnen, vroegen we Marcel om ons uit te leggen hoe een telemetriesysteem eigenlijk werkt. Omdat wij toch zulke mooie ogen hebben, maakte hij wat tijd voor ons en troonde ons mee naar één van de motoren van het team. De les kon beginnen. Marcel: Een telemetriesysteem bestaat in grote lijnen uit vier groepen. Allereerst worden een aantal sensoren op de motor gemonteerd die de benodigde gegevens razendsnel opmeten. Via een kabelboom komen deze gegevens, die in elektronische boodschappen worden omgezet, terecht bij een kleine boordcomputer die al de aangeleverde data in het geheugen opslaat. De opgeslagen gegevens worden nadien gedownload in een normale computer, waarna de gegevens kunnen bekeken en verwerkt worden. MotorLife: Wat valt er dan zo allemaal aan interessants te meten op een motor in actie? Marcel: Heel wat! Eigenlijk zelfs te veel om op te noemen en zeker te veel om tijdens een raceweekend accuraat te verwerken. In principe is het mogelijk elke parameter die de motor produceert te registreren. Wij beperken ons daarom tot de belangrijkste. We hebben ons dit jaar beperkt tot het meten van het toerental van de motor, de stand van de gasklep en we registreerden ook de gegevens die de lambdasonde ons verstrekte. We kunnen het systeem echter op vrij eenvoudige wijze uitbreiden met water- en olietemperatuur, de oliedruk en de airboxdruk. Wat betreft het rijwielgedeelte registreerden we ook de draaisnelheid van het voor- en het achterwiel, de remdruk en de veerbewegingen voor en achter. Ook de bandentemperatuur hebben we onder het rijden gemeten en opgeslagen en als laatste werd ook de accuspanning door het systeem constant gemeten en geregistreerd. MotorLife: wat leer je van al deze gegevens? Marcel: Heel wat; tenslotte geven ze weer wat er allemaal met de motor gebeurt onder het racen. In het systeem zit namelijk ook een soort digitaal plan van de omlopen waarop we rijden. We kunnen dus elke meting perfect plaatsen op de plek waar ze op de omloop geregistreerd werd. Door de gegevens van de stand van de gasklep en de remmen in combinatie met de gegevens van de omloop samen te verwerken, kunnen we bijvoorbeeld zien wanneer de piloot van het gas afging voor een bocht en wanneer hij in de remmen ging. Ook kunnen we bijvoorbeeld aan de hand van deze parameters zien wanneer de piloot opschakelt of afschakelt en waar dat alles zich precies op de omloop heeft afgespeeld. Fouten in het berijden van de motor komen op die manier natuurlijk meteen aan het licht, maar dat wil niet zeggen dat we het telemetriesysteem gebruiken om te controleren of de piloten onderweg wel echt hun best doen. Het systeem dient ook als controle op de dingen die een coureur onbewust fout kan doen in het heetst van de strijd. De gegevens worden in ons team enkel gebruikt om nadien in samenspraak met de piloot en de vering- en bandenspecialisten op zoek te gaan naar een betere afstelling van het geheel om zo snellere rondetijden te kunnen realiseren. Ook tijdens de trainingssessies download ik de data en kan ik voor de volgende sessie de set-up veranderen, na het commentaar van de coureur te hebben gehoord en de data te hebben bekeken. Dat kan snel, zelfs binnen de minuut. MotorLife: Je gaf daarnet al aan wat je aan de hand van de stand van de gasklep, het toerental van de motor en de remgegevens kunt aflezen. Hoe zit dat met de rest van de verzamelde gegevens? Marcel: De reden waarom we de draaisnelheid van zowel het voor- als het achterwiel meten ligt voor de hand. wanneer uit die gegevens blijkt dat het toerental van het achterwiel plots hoger ligt dat van het voorwiel, dan kan dat betekenen dat het achterwiel op dat moment is gaan doorslippen. Indien we er dan de gegevens van het motortoerental bijnemen en als blijkt dat er zich inderdaad een plotselinge verhoging van het toerental heeft gemanifesteerd, dan wordt dat vermoeden bevestigd. Kijken we vervolgens naar de bandentemperatuur die de achterband op dat moment liet optekenen, dan zien we naar alle waarschijnlijkheid een plotselinge stijging van die temperatuur. Die kan oplopen tot wel 140 graden Celcius. Die bandentemperatuur registeren doen we trouwens ook om te zien of het rubber van de band wel degelijk binnen het optimale werkgebied zit en blijft. Dat werkgebied verschilt trouwens per gekozen compound. Dat is heel belangrijk, want zowel te hoge als te lage temperaturen zorgen voor minder grip en dat is iets wat je op een racemotor natuurlijk nooit te veel hebt. Terwijl we het toch over bandentemperatuur hebben misschien nog dit: we hebben geconstateerd dat die op heel korte tijd heel sterk kan variëren. Als de motor bijvoorbeeld in een bocht ligt, stijgt de temperatuur gevoelig aan de kant van de band die zich aan de binnenkant van de bocht bevindt en wordt nog hoger op het moment dat het gas erop gezet wordt om uit de bocht te accelereren. Daarna, op het rechte eind, zakt die temperatuur heel snel terug. Van een constante bandentemperatuur is dan ook geen sprake onder het rijden. MotorLife: Meten jullie dan de temperatuur aan de twee flanken van de achterband? Marcel: Inderdaad, dat heb je goed begrepen. Op de achterbrug staan aan beide zijden twee sensoren opgesteld die constant de temperatuur van de flank waarop ze gericht zijn aflezen. Omdat deze sensoren kwetsbaar zijn en op deze minder ideale plaats staan, gaan ze dan ook regelmatig stuk. Ze worden namelijk niet zelden bekogeld met stukjes rubber en ander afval dat op de baan ligt en door het hevig draaiende achterwiel wordt opgeworpen, maar meestal zijn het de trillingen die deze sensoren stukmaken. Eén zo'n sensor kost al snel zo'n 400 euro. Neen, racen op topniveau is bepaald geen goedkope bezigheid…
MotorLife: Je had het daarnet ook over gegevens die je van de veersystemen opmeet. Wat is het nut daarvan? Marcel: Zowel de bewegingen van de voorvork als die van de achtervering houden we via het telemetriesysteem nauwlettend in de gaten. Door de gebruikte veerweg op te meten kan je zien in hoeverre die gebruikt wordt op de omloop. Door de veerspanning te verhogen of te verlagen of op een andere manier de geometrie van de motor aan te passen –bijvoorbeeld door de in- en uitgaande demping aan te passen- kun je bepaalde problemen die zich in het stuurgedrag van een motor manifesteren oplossen. Ook de snelheid en de acceleratie waarmee het veersysteem in kwestie in- of uitveert is belangrijk. Via het aanpassen van de ingaande of de uitgaande demping kunnen ook de problemen die door een niet optimaal afgesteld veersysteem worden veroorzaakt geminimaliseerd worden. Het oplossen van veringproblemen is de belangrijkste taak bij het afstellen van de motor voor de baan en daarom wordt hier ook de meeste tijd aan besteed. MotorLife: Blijven er over de gegevens van de lambdasonde en de accuspanning. Marcel: De gegevens die we via de lambdasonde vergaren tonen ons de samenstelling van het uitlaatgasmengsel. Dat is belangrijk omdat de samenstelling van de uitlaatgassen de spiegel is van het geleverde brandstofmengsel dat door de motor moet worden verbrand. Op die manier zien we of de motor perfect staat afgesteld en dus al dan niet optimaal zijn vermogen aflevert. Omdat het in onze sport tot op een duizendste van een seconde aankomt in de rondetijden, kunnen we ons niet permitteren om zelfs maar het kleinste beetje vermogen, dat door een niet optimaal afgestelde motor verloren gaat, te missen. De gegevens van de accuspanning winnen elk jaar weer aan belang. Op een moderne racemotor zit namelijk een heleboel elektronica en die kan pas optimaal werken wanneer ze van de nodige stroom wordt voorzien. De ontsteking, het injectiesysteem, de boordinstrumenten, het telemetriesysteem zelf; ze verbruiken allemaal een beetje stroom dus is het belangrijk om te controleren of die stroom te allen tijden voldoende voorhanden is. MotorLife: Wat zijn de nadelen voor een team dat niet over een telemetriesysteem beschikt? Marcel: Indien je niet over dit materiaal beschikt, duurt het veel langer om tot een goede afstelling te komen. Je moet je dan als technicus verlaten op de gegevens die de piloot je mondeling bijbrengt. Deze informatie is het gevoel van de coureur, dat eigenlijk altijd klopt. Deze informatie biedt echter geen directe oplossing en het is aan de ingenieur om de oplossing te bepalen afgaand op de info van de coureur. Minstens even belangrijk als het systeem zelf, is de kennis om de verkregen gegevens goed te kunnen analyseren en interpreteren. Die ervaring krijg je niet bij de aankoop van een telemetriesysteem bijgeleverd en moet elk team voor zichzelf zien te vergaren. Het is een lange en soms erg duistere weg die je moet afleggen bij het vergaren van die ervaring, maar naarmate je meer inzicht ontwikkelt in deze materie, kan je je piloot beter bijstaan bij het gezamenlijk streven naar snellere rondetijden. MotorLife: Hoeveel data kunnen jullie opslaan en wat doen jullie later, als de race verreden is, met deze gegevens? Marcel: Momenteel kunnen we de gegevens van een volledig raceweekend opslaan op de boordcomputer. We kunnen dus later perfect vergelijken hoe de motor oorspronkelijk reageerde op de eerste afstelling en hoe we tot snellere tijden zijn gekomen. Tijdens elke trainingssessie downloaden we echter de gegevens 3 tot 4 maal naar mijn computer, waarna ze geanalyseerd worden door de ingenieur, de piloot, de banden- en de veringspecialist. Die komen dan samen tot de volgende afstelling die we gaan uitproberen. Zolang je met dezelfde piloot en met dezelfde motor rijdt, zijn deze gegevens dan ook goud waard. wanneer je het volgende jaar op hetzelfde circuit terug moet racen, dan weet je meteen welke afstelling het vorige jaar al dan niet voor succes heeft gezorgd. Daardoor ben je in staat om de trainingssessies beter te benutten voor het verder uitzoeken van de optimale afstelling van het moment. MotorLife: komt er in de racerij dan nooit een einde aan de zoektocht naar een betere afstelling? Marcel: Neen, beslist niet. wanneer je -zelfs al wordt je geholpen door een perfect telemetriesysteem- ook nog maar één probleem oplost, dienen er zich meteen weer tien andere aan die om een oplossing staan te schreeuwen. Bovendien evolueert een motorfiets niet alleen van jaar tot jaar, maar ook binnen het raceseizoen worden er dikwijls gewijzigde versies ingezet. Doorontwikkelde veersystemen, motorblokken, uitlaatsystemen, angepaste circuits en noem maar op, de techniek blijft geen moment stilstaan. Het blijft dus zoeken naar het optimale, ook al twijfel ik soms of die ideale afstelling wel echt bestaat. Ik denk dat ze theoretisch wel te vinden moet zijn, maar in de praktijk zijn er zoveel factoren die een rol spelen of de motor al dan niet optimaal functioneert dat het onmogelijk is om die theorie in de praktijk om te zetten. MotorLife: Van een uitdaging gesproken! We voelen met je mee… Terwijl we ons medeleven op die manier duidelijk proberen te maken, loopt Marcel naar zijn laptop en rommelt wat in de bestanden. Even later roept hij ons om even een kijkje te komen nemen. Op het scherm staat een grafiek waar we in onze onwetendheid alleen maar kunnen naar gapen. Gelukkig komt Marcel ons te hulp en legt ons uit wat we daar juist zien.
Marcel: dit is de data van een hele ronde Sugo. Helemaal links het rempunt van het rechte stuk (start-finish). En helemaal rechts het rechte stuk tot het rempunt. Dit is het scherm dat ik voor me wil zien als ik de motor ga controleren. Groen: toerental; grijs: achterwielsnelheid; rood: voorwielsnelheid en blauw gasklepopening. Helemaal onderaan de afbeelding de hele race per ronde en rechtsonder het circuit als meelopend voorbeeld. Zonder op onze verwarring te letten gaat Marcel verder met zijn uitleg.
We kunnen natuurlijk ook details van een ronde bekijken. Dit is bijvoorbeeld de data van het einde van het rechte eind op Sugo. Het toont het remmen voor de eerste bocht. Dit scherm wil ik zien wanneer ik de vering ga analyseren. Grijs: achterwielsnelheid; blauw: gasklepopening; grijs blok: remsignaal; lichtblauw: voorvering en rood: achtervering. De waardentabel geeft de gegevens aan die gemeten zijn op de plaats waar de cursor zich bevindt. We knikken even verward en prijzen ons in alle stilte gelukkig dat we verslaggever zijn en geen race-ingenieur. Wij kunnen namelijk net als de rest van de bezoekers naar een race kijken zonder dergelijke grafieken als een spook boven het deelnemersveld te zien hangen. Of kijken die bollebozen -net als wij- ook af en toe wel even van het gevecht op de baan weg om de schoonheid van de pitspoezen aan een onderzoek te onderwerpen? Laat ons voor hen hopen dat ze daar nog even de tijd voor vinden…