Individuelle AFR-Tabelle für ein Tune erstellen

Widmen wir uns der Thematik, wie bekomme ich eine optimierte AFR-Tabelle und wo trage ich dann welchen AFR-Wert ein?
Wahrscheinlich das Thema, das die Meisten hier primär interessieren wird.

Wir gehen also erst einmal davon aus, dass mit unserer VE-Optimierung die VE-Tabellen auch relativ genaue Werte beinhalten! Damit haben wir zumindest eine wichtige Voraussetzung geschaffen, unseren Motor bestmöglich ansteuern zu können.

Weiterhin haben wir oben gesehen, dass aus den gemessenen AFR-Werten keinerlei Rückschlüsse auf "bessere" Werte erzielt werden können.
Außer: Irgendjemand ist der Meinung, dass man es doch machen kann, dann bin ich für alle Vorschläge offen!


Meine Behauptungen daher

1. Grundsätzlich würde ich einmal behaupten, aus den eigentlich technischen Werten lassen sich überhaupt keine Rückschlüsse auf eine optimierte AFR-Tabelle ziehen.
   
   
2. Wir müssen unsere Messdaten aus einer ganz anderen Perspektive betrachten, denn erst dann lassen sich derartige Rückschlüsse ziehen, die uns zu einer optimierten AFR-Tabelle führen
   
   
3. Aus meiner Sicht können wir dies nur erzielen, wenn uns die Log-Daten Infos darüber geben, wie das Motorrad genutzt wird, was man damit macht, wann man was macht usw.
   

Was heißt das?
Also in meinem Fall, da es sich ja um meine (gefahrenen) Log-Daten handelt

1. in welchem Drehzahlbereich fahre ich, wann und wie?
   
2. in welchen Bereichen fahre ich locker durch die Gegend?
   
3. in welchen Bereichen beschleunige ich, wann, wo, wie stark, wie lange usw.?
   
4. gibt es Bereiche, in denen bestimmte technische Anforderungen bestehen?
   
5. gibt es Bereiche, in denen persönliche Anforderungen bestehen?
   
6. welche Bereiche werden motortechnisch von mir genutzt und welche überhaupt nicht bzw. sind sogar vollkommen unrealistisch?
   
7. und natürlich ... immer das Damokles-Schwert: TÜV
   

Welche Bereiche bzw. Messbereiche stehen mir dafür zur Verfügung?

• Motordrehzahl
  
• Geschwindigkeit
  
• Gasstellung bzw. TP (Throttle Position)
  
• Ganganzeige
  
• und natürlich der Timestamp
  

Fazit:
Ich muss in irgendeiner Form versuchen, die Antworten auf meine Fragen aus den Testdaten innerhalb der mir zur Verfügung stehenden Bereiche auszulesen.
Aus diesen Ergebnissen könnte ich dann so etwas wie ein Nutzungsprofil erstellen und basieren darauf dann wiederum sagen welche AFR-Werte welcher Nutzung am besten gerecht werden.

... und genau das werden wir jetzt versuchen!

Import Log-Daten und Transformation
Um sich die Sache des Imports etwas einfacher zu machen, habe ich ein Verzeichnis angelegt, in dem nur die Log-Dateien liegen. (Bild 1)

Es gibt in Excel verschiedene Methoden um Daten, in diesem Fall csv-Daten zu importieren.

1. Die am häufigsten genutzte Methode und die gleichzeitig SCHLECHTESTE Methode ist der einfache Doppelklick auf die Datei. Wer es sich hier einfach macht, der wird die Daten nie vernünftig nutzen können und kann an dieser Stelle gleich aufhören. Das spart eine Menge Zeit!
   
   
2. Die normale Methode wäre hier über den Befehl "Externe Daten abrufen" unter dem Reiter "Daten". Kann man machen, führt auch zu entsprechenden Ergebnissen, wäre aber hier mit einem entsprechend höheren Aufwand verbunden und etwas umständlich.
   
   
3. Die für diese Vorgehensweise beste Variante wird den meisten - auch wenn sie Excel des Öfteren einsetzen - eher weniger bekannt sein.
   Unter dem Reiter "Daten" bietet Excel den Bereich "Abrufen und transformieren" (Bild 2). Über diese Möglichkeit des Datenimports stehen umfangreiche Funktionen der Power Query M - Formelsprache zur Verfügung.
   Wer das Tool Power BI kennt, der weiß wovon ich spreche.
   Der Import ist etwas aufwändiger aber dafür ist die Datentransformation nach Import um ein Vielfaches einfacher und vor allem stehen umfangreiche Möglichkeiten zur Verfügung, die Excel erst einmal so nicht bietet.
   

Also Los geht's
Im Reiter "Daten" findet sich die Möglichkeit eine "Neue Abfrage" zu erstellen (Bild 2). Mit dieser Abfrage kann man direkt einen Ordner auswählen und angeben, alle Dateien in dem Verzeichnis zu laden!

Vorteile hier:

• Ich kann dieselbe Excel-Datei immer wieder zur Analyse nutzen und egal wieviele Log-Daten ich habe, es werden immer alle in der alphabetischen Reihenfolge geladen.
  
• Da lediglich die Datensätze innerhalb einer Datei einen "Primary-Key" in Form des Zeitstempels "Time" haben, können beim normalen Import die Daten mehrerer Dateien "durcheinander gewürfelt" werden. Über die von mir gewählte Form des Imports kann man beim Import ein zusätzliches Feld mit dem Dateinamen erzeugen, so dass damit nach Import der "Primary Key" über die Kombination aus "Dateiname" und "Time" gegeben ist. Damit bekommt man jede gewünschte Reihenfolge der Daten wieder hin.
  
• Wie gesagt, die gesamte Funktionsbreite der Power Query M Formelsprache steht zur Verfügung!
  

Jetzt kommt der etwas schwierigere Teil.
Falls es bei Euch nicht klappen sollte, keine Angst! Da ich am Ende meine Excel-Tabelle bereitstellen werde und in der Datei alles vorbereitet ist, werdet Ihr spätestens dann eine funktionsfähige Möglichkeit haben.

Nach dem Import kann man erst einmal mit den Daten wenig anfangen. Grund ist, die Daten nutzen eine US-amerikanische Codepage bzw. Einstellung und Euer Rechner mit der Software typischerweise die Deutsche (!). Die Daten müssen daher erst einmal konvertiert/transformiert werden.
Im Power Query-Editor kann man daher den Datenyp der jeweiligen Spalte ändern. Bevor man jetzt jede Spalte ändert kann man es auch direkt im Quelltext.
Alle Spalten, in denen Dezimalzahlen (Kommazahlen) vorkommen müssen vom Typ "Int64.Type" auf "type number" umgestellt werden!

Das Ergebnis sieht dann ungefähr so aus (einige mal eingefärbt):

Ihr seht die Änderungen daran, dass die Dezimalwerte danach mit Komma anstelle Punkt dargestellt werden, heißt aus 14.6 => 14,6 (Bild 6)

Als nächstes werden wir einige neue Spalten hinzufügen, die wir aus bestehenden Spalten berechnen (alles im Power Query Editor)
Über den Reiter "Spalten hinzufügen" jeweils eine "Benutzerdefinierte Spalte" hinzufügen.

1. Spaltenname: RPM50 mit der Formel: = if [RPM]<>"" and [RPM]<>null then Number.Round([RPM]/50,0)*50 else [RPM] (Bild 5)
   
2. Spaltenname: TP5 mit der Formel: = if [TP] <>"" and [TP]<>null and [TP] > 10 then Number.Round([TP]/5,0)*5 else [TP]
   
3. Spaltenname: MAP5 mit der Formel: = if [MAP]<>"" and [MAP]<>null then Number.Round([MAP]/5,0)*5 else [MAP]
   
4. Spaltenname: Gear2 mit der Formel: = Gear
   In der Spalte "Gear2" werden wir dann über den Reiter "Transformieren", "Ausfüllen", "nach unten"  alle leere Felder mit dem darüberliegenden Wert auffüllen.
   

Ich habe zum Schluss noch die neu erstellten Spalten an den Anfang gestellt, also umsortiert. Nicht zwingend nötig aber einfacher. Man muss nicht immer rumscrollen, denn unterm Strich werden wir fast ausschließlich nur noch die neu berechneten Spalten nutzen. (Bild 6)
Das war es dann auch schon! Zu den Gründen der neuen Spalten und Formeln komme ich noch!
Wenn alles durchgeführt ist, dann unter dem Reiter "Start" den Editor "Schließen & laden". Damit wird der Editor geschlossen, wir gelangen in die eigentliche Excel-Datei, die Daten werden alle nochmal geladen und sämtliche Formeln ausgeführt.
In (Bild 6) auf der rechten Seite sieht man genau die Transformationsschritte, die an den Daten vorgenommen werden.

An dieser Stelle sind wir dann (fast) soweit, dass wir mit den Analysen beginnen können.

In der normalen Ansicht werden wir noch 2 weitere Spalten erstellen (Bild 7). Warum hier und nicht im Power Query Editor?
Grund liegt darin, dass wir jetzt eine zeilenübergreifende Formel eintragen werden und das ist mit dem Power Query Editor nur sehr umständlich möglich!

Also am Ende wird die Spalte Acc1 und Acc2 eingefügt (Bild 7).
Wir suchen uns eine Zeile aus, aber nicht eine der ersten 3! Die einzutragenden Formeln gehen über mehrere Zeilen. Das führt in den ersten 3 Zeilen ggf. zu Fehlern Daher kann dort auch in die Zeile einfach nur 0 eingetragen werden, anstelle der Formel.
Ich habe hier im Bild die Zeile 5 gewählt. In Spalte Acc1, Zeile 5 dann folgende Formel eintragen

Wichtig bei dieser Formel: Die Spalte AI enthält die VSS Werte und die Spalte F die Time Werte. Falls es nicht so ist, dann muss die ensprechende Spalte bzw. Buchstabe gewählt werden!
Danach kann diese Formel in alle Zeilen bis zum letzten Datensatz kopiert werden. Excel passt automatisch die Formel auf die jeweilige Zeile an!


In Spalte Acc2, Zeile 5 dann die folgende Formel eintragen:

Normalerweise braucht man hier nicht mehr in alle Zeilen zu kopieren, dass sollte automatisch passieren.

Jetzt sind wir Analyse-Ready!

Von jetzt an werden wir uns für die Analysen auf die Spalten:

• RPM50 (neu berechnet)
  
• TP5 (neu berechnet)
  
• Map5 (neu berechnet)
  
• Gear2 (neu berechnet)
  
• Set AFR
  
• VE Front
  
• VE Rear
  
• Acc2 (neu berechnet)
  

beschränken. Alle anderen Spalten der Daten bleiben erst einmal unberücksichtig ... bis zu einem späteren Zeitpunkt ...

TBC - to be continued

AFR-Tabelle (Bereiche und Werte)

Auch wenn es dem einen oder anderen hinlänglich bekannt ist. Es gibt wahrscheinlich genügend Personen, die nicht so fit sind im Umgang mit AFR-Werten oder Lamba-Werten.
Daher einige Worte zu den Verhälnissen und warum die "42" doch nicht die Antwort auf alle Fragen ist.

Schauen wir uns die folgenden AFR-Bereiche bzw. AFR-Werte einmal kurz an.

- Zum einen ist da die immer wieder auftauchende AFR = 14,6 (es sei darauf hingewiesen, das man an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Werte findet, angefangen von 14,6 - 14,67 - 16,68 oder 14,7. Alle meinen letztendlich das Gleiche)! Ich nehme hier einfach mal stellvertretend den Wert 14,6!
- Als nächstes gibt es den wichtigen Bereich 14,24 <= X <= 15,12 (ich sag nur TÜV)
- Ein weiterer interessanter Bereich ist zwischen 13,2 - 13,6
- und dann gibt es einen Bereich < 13,0

Generell beschreibt ein AFR-Wert erst einmal das Luft-Benzin-Gemisch, d.h. ein AFR-Wert von 14,6 bedeutet, dass in diesem Gemisch auf 1 Teil Benzin 14,6 Teile Luft kommen.
Oder anders ausgedrückt, das Luft-Benzin-Verhältnis beträgt 14,6:1
Das bedeutet zwangsläufig, ein höherer Wert (bsp. 15,0) beschreibt eine "magere" Einstellung während bei einer 13,8 die Einstellung "fetter" ist, eigentlich einleuchtend!


Warum aber jetzt 14,6 und nicht 42?
Ein AFR-Wert von 14,6 beschreibt bei Verbrennermotoren (Benzin) das sog. "Stoichiometrische Verhältnis". Diese Stoichiometrik beschreibt bestimmte Gegebenheiten, vor allem die tatsächlichen Mengenverhältnisse bei einer chemischen Reaktion.
In dem hier betrachteten Fall hat bei diesem Mengenverhältnis (14,6:1) ein Katalysator die bestmögliche Reinigungsleistung, heißt, die Verbrennung erzeugt die geringstmögliche Menge an Abgasen. Viele kennen dies unter einem anderen Wert, nämlich als Lambda = 1. Beides diesselbe Baustelle!

Daher werden bei einigen auch die Lambda-Werte und bei anderen die AFR-Werte angezeigt. In WinPV kann man oben rechts per Mausklick auf die jeweilige Anzeige umschalten.

Bei TÜV-Prüfungen muss sich der Abgaswert in einem bestimmten Fenster befinden, ansonsten keine Plakette. Kennen wahrscheinlich alle zur Genüge. Das TÜV-Fenster für besagte Abgaswerte liegt für Lambda in einem Bereich von 0,970 - 1,030 was für den AFR-Wert bedeutet 14,24 - 15,12. Ehrlich gesagt kommt für mich, aus technischer Sicht, der Bereich größer als 14,6 überhaupt nicht in Frage, daher betrachte ich hier lediglich den Bereich von 14,24 - 14,6. Hintergrund: Speziell mein luftgekühlter Motor wird durch eine magere Einstellung lediglich heißer und heißer => Absolutes No-Go!

Ein weiterer interessanter Bereich ist der Bereich 13,2 - 13,6. In diesem Bereich liefert ein Verbrennermotor die größtmögliche Leistung aber natürlich mit dem Nachteil, dass höhere Abgaswerte erzeugt werden. Auch hier gibt es unterschiedliche Aussagen und Meinungen, die von 13,0 - 13,4 oder 13,0 - 13,6 oder 13,2 - 13,4 liegen, da scheiden sich einfach die Geister. An dieser Stelle werden wir mit 13,2 - 13,6 arbeiten, wer andere Werte nutzen will, kann da frei agieren.

Und dann gibt es häufig noch Einstellungen bei denen Werte unter 13,0 oder sogar im Bereich von 12,5 - 12,0 liegen. Stellt sich die Frage nach dem Wieso-und-Warum.
Der Grund liegt einfach darin, dass mit der Zugabe von Benzin in bestimmten Drehzahlbereichen eine (innere Zylinder-) Kühlung durch das Benzin erreicht wird. Dies ist enorm wichtig und dient vor allem der Verlängerung der Lebenszeit des Motors indem die Motortemperatur erheblich reduziert wird.
Dies nur als Anmerkung, wer mehr dazu wissen möchte, kann sich an vielen Stellen dazu schlau machen.


Damit sind wir auch wieder bei den Anforderungen bzw. beim Nutzerprofil

• In meiner (zukünftigen) AFR Tabellen sollen daher auch alle Bereiche und Werte entsprechend dort berücksichtigt werden, wo sie notwendig sind
  
• Auf der einen Seite möchte ich natürlich genau dann entsprechende Leistung haben (AFR = 13,2 - 13,6), wenn ich mit dem Mopäd beschleunige, ob aus dem Stand heraus, beim Überholen, auf der Autobahn oder wann sonst auch immer
  
• Wenn ich gemütlich durch die Gegend cruise, dann können wir Benzin-mäßig auch "genüsslich runterschalten", also sparend fahren (AFR=14,6)
  
• Im Falle einer Fahrt auf der Bahn soll der Motor bei höheren Drehzahlen nicht heiß sondern vernünftig versorgt werden (AFR < 13,0)
  
• ... und am Ende ist da auch immer wieder der TÜV mit seinen AFR = 14,24 - 15,12. Wie gesagt, ich tendiere da eher in Richtung 14,24 - 14,6!
  

TBC - to be continued

Kurzes Vorwort

Hallo zusammen,

es gibt hier im Forum einen Thread über Power Vision. Häufig erscheinen dort Fragen zum Thema "Erstellen einer AFR-Tabelle", "Wie erstelle ich mir ein Tune?", "Wie passe ich meine VE-Tabellen an?" usw. usw.
An dieser Stelle möchte ich einmal ein "Tutorial zur Erstellung eines individuellen Power Vision Tunes" vorstellen, dass nahezu alle Fragen in irgendeiner Form ansprechen bzw. berücksichtigen wird.

Dazu sei direkt gesagt, die hier gewählte Vorgehensweise ist nicht der Pfad-der-Dinge. Bekanntlich führen viele Wege nach Rom und wahrscheinlich würde es jeder anders angehen.
Ich beschreibe hier lediglich einen dieser Wege, der ein bestimmtes Ziel verfolgt und dies wurde bzw. kann von Euch auf dem hier vorzustellenden Weg erreicht werden.

Ich bin natürlich an allen konstruktiven Verbesserungsvorschlägen interessiert, aber bitte konstruktiv und nicht irgendwelche abfälligen Kommentare, die nicht mit Argumenten untermauert sind.

WICHTIG:
Auf eines möchte ich aber von vornherein hinweisen. Auch mit diesem Tutorial ist das Erstellen eines Tunes nicht mal eben in 5 Minuten erledigt. Es gibt halt nichts "umsonst"! Auch bei dieser Vorgehensweise muss man etwas Zeit investieren und wer die nicht hat, der sollte halt einige hundert Euro in die Hand nehmen und es machen lassen!


Zeitraum
Ich kann nicht versprechen, dass dieses Tutorial jetzt hier innerhalb der nächsten 7 - 10 Tagen vollständig vorgestellt wird, daher bitte um Nachsicht, wenns mal einige Tage länger dauert.


Einleitung

... und los gehts:
Ich habe mich in 2023 mal etwas intensiver mit der Power Vision Thematik befasst bzw. mit der Struktur der Tunes.
Primär ging es darum, zu verstehen, wie das Tune und vor allem die Motorsteuerung strukturiert ist und basierend auf den Ergebnissen habe ich mal ein "Privates Data-Analytics Projekt" durchgeführt.

Dieses Projekt hatte eigentlich 2 Ziel-Bereiche.

Zum einen erst einmal ein technisches Ziel:
    - verschiedene Tools für die Datenanalyse auszuprobieren und gegenüber zu stellen
    - einige Tests, ob man hier mit KI-Modellen etwas realisieren kann bsp. AFR-Tabellen erstellen usw.

Das 2. Ziel betraf dann eher das Motorrad bzw. das im Motorrad vorhandene Tune.
    - In diesem Zusammenhang sollte eigentlich erst einmal geprüft werden, wie gut die Steuerungsparameter der Motorsteuerung sind
    - prüfen, ob es Möglichkeiten gibt, die Parameter zu optimieren
    - des Weiteren sollte versucht werden, ein individuelles Fahrprofil - nämlich meine Fahrweise in Form eines Profils - in die Motorsteuerung einzubringen und die Harley auf mich abzustimmen!
        Ich muss zugeben, ich bin ein "Freak" was die Erstellung von "individuellen Nutzerprofilen" betrifft, vor allem wenn es um elektronische Prozesse/Steuerungen geht
    - weiterhin wollte ich mir mal einige sog. Stammdaten anschauen und was sich vielleicht daraus so alles ermitteln lässt
    - natürlich, wenn es denn Möglichkeiten der Optimierung gibt, dann soll versucht werden,
        - die AFR Kennzahlen entsprechend zu optimieren,
        - die VE Tabellen korrekt und genau einzustellen,
        - ggf. Zündzeitpunkte usw. zu optimieren
        - ... und natürlich nicht zu vergessen, der TÜV will ja auch berücksichtigt werden => es soll natürlich alles unter Einhaltung der rechtlichen Vorgaben in Bezug auf CO2 Ausstoß erfolgen.


Fazit: Unterm Strich wäre es wünschenswert, wenn am Ende ein persönliches und auf mich bzw. meine Fahrweise abgestimmtes Tune "abfällt".


Um es an dieser Stelle vorweg zu nehmen:
- Ziel 2 wurde komplett erreicht. Ein auf mich abgestimmtes Tune ist am Ende dabei rausgekommen. Ehrlich gesagt sind die Ergebnisse viel besser als ich erwartet habe.
Dazu mussten jedoch mehr als 60% aller originalen Steuerungsparameter des Motors geändert werden! Das Tune in meinem Motor (TC96) enthält ca. 2.300 Parameter. Damit lässt sich leicht überschlagen, wieviele Änderungen hier vorgenommen wurden.

- Im Umfeld Ziel 1 wurde auch eine Vielzahl an Erkenntnisse erzielt. Erst einmal aber sind sämtliche Ergebnisse für Ziel 2 mit "normalen" Analyse-Tools erreichbar.
Der Einsatz einer KI ist prinzipiell recht einfach möglich. Jedoch wären dazu einige Daten notwendig, die mir bisher nicht im benötigten Umfang vorliegen.
Vielleicht gibt es ja über dieses Forum die Möglichkeit an entsprechende Daten zu kommen.
Ich werde dazu an gegebener Stelle nochmal was sagen, da es zu diesem frühen Zeitpunkt wahrscheinlich für die meisten zu "Entwickler-Technisch" würde und der ein oder andere dann gleich ... abschaltet

In den kommenden Threads werde ich einmal vorstellen, wie jeder - mit wenigen Kenntnissen in MS Excel - mittels eines Power Vision Systems sein eigenes optimiertes Tune erstellen kann.
An der ein oder anderen Stelle kann ich dann auch auf die von mir genutzten Formeln in Excel eingehen.


Voraussetzungen:

• Ein Mopäd vom Typ Harley Davidson
  
• Bei mir ist es ein TC96 Motor aber das geht auch mit jedem anderem Motor, an den man/frau (... man staune, hier wird auch gegendert) ein PV anschließen kann.
  
• Wahrscheinlich geht es auch mit einem anderen System - außer PV - aber das müsste dann übertragen werden
  
• Breitbandsonden, denn wir werden uns hier Meßbereiche anschauen, die über die Grenzen der Schmalbandsonden gehen. Ob man mit Schmalbandsonden auch dieses Tutorial durchführen kann ist fraglich. Ich werde zu einem späteren Zeitpunkt noch einmal darauf zu sprechen kommen. Ggf. gibt es eine Möglichkeit, die aber von mir nicht geprüft wurde, da ich Breitbandsonden habe.
  
• WinPV auf einem Rechner installiert
  
• MS Excel mit Kenntnissen (Pivot-Tabellen, Pivotdatenzuordnen, SVERWEIS, Wenn, WennFehler usw.) - also kein großes Ding!
  
• etwas grundlegende Mathematik bzw. Physik, aber die Formeln dazu werde ich hier auch liefern.
  

WICHTIGER HINWEIS
Alle hier vorgestellen Ergebnisse, sind nach/mit bestem Wissen und Gewissen recherchiert bzw. vorgetragen. Dennoch übernehme ich keine Garantie oder Haftung für irgendwelche Probleme oder Schäden, die durch Übernahme der Ergebnisse oder Vorgehensweisen aus diesem Tutorial erfolgen. Wenn jemand Änderungen an seinem Tune auf Basis dieses Tutorials durchführt, dann geschieht es auf eigene Gefahr und Verantwortung.