PS -> km/h - wie Leistung zu Geschwindigkeit wird.

[rallediebuerste]

Moin,
hier nach langer Abstinenz mal wieder ein Beitrag für die Kategorie "Hintergrundwissen"

Nachdem ich im beim letzten mal ja bereits in groben Zügen erklärt habe, wie Drehmoment, Leistung, Hubraum etc. zusammenspielen, kümmere ich mich jetzt um die Frage, wie aus Motorleistung am Ende Beschleunigung und somit Geschwindigkeit werden, und welche Faktoren Einfluss darauf nehmen, oder kurz:
"Ey Alter, mein Cayenne hat 400 PS und dein Waschmittelauto nur 220. Na klar bin ich schneller!" [more]

Betrachten wir erst mal, was wir von einem sportlichen Auto erwarten (fürs Protokoll - für heute heißt "sportlich" mal so viel wie "schnell geradeaus" 😉):
Beschleunigung (die Fähigkeit, rapide an Geschwindigkeit zuzulegen) und Höchstgeschwindigkeit (das, was maximal drin ist).

Die treibende Kraft hinter beiden ist fraglos der Motor. Der sorgt dafür, dass ein Drehmoment mit einer gewissen Drehzahl auf die Kurbelwelle gestemmt wird, was zusammen die Leistung ergibt (siehe PS, NM, ccm, 0-100 - wie hängt das zusammen?). Aber was passiert mit dieser Leistung, und warum genau sind 400 PS eben nicht immer schneller als 220?

Vom Motor aus gehts über die Kupplung weiter ans Getriebe, das im Wesentlichen dafür sorgt, dass der Motor über einen möglichst breiten Geschwindigkeitsbereich im optimalen Drehzahlniveau gehalten werden kann. Die Alternative wäre ein Gang für alles... probierts mal aus: dritten oder vierten Gang einlegen und nicht mehr wechseln. Je nach Motor kommt untenrum gar nix, und bei 120 ist auch wieder Schluss (Ausnahme: Corvette Z06 😉).
Aber was genau passiert in so einem Getriebe?
Als Beispiel darf uns wieder das Fahrrad herhalten. So wie eine Fahrradgangschaltung - Je nach eingelegtem Gang wird das Verhältnis von Kurbeldrehzahl zu Raddrehzahl verändert. Wenn ich also 1:2 (geschrieben 0,5) übersetze - eine Drehung der Kurbelwelle ergibt zwei Raddrehungen - dann legen die Räder zwar die doppelte Strecke zurück, ABER dafür kommt aber auch nur noch das halbe Motordrehmoment am Rad an. Klar, denn die Leistung bleibt ja gleich.

Aufs Automobil bezogen heißt das: Ein Civic 2.2 Diesel FK3 bringt maximal 340NM bei 2.000 Umdrehungen pro Minute auf... wenn ich die nun durchs Getriebe schicke, kommen im 6. Gang (Übersetzungsverhältnis 2,145) an der angetriebenen Achse 729NM an.
Beim flotteren Civic Type R FN2 mit 193NM bei 7.800 rpm beträgt das Raddrehmoment im 6. Gang (3,735) auch 720NM.
Klingt vielleicht erst mal komisch, aber wenn man sich das ganze näher anschaut, sagen diese Zahlen folgendes aus: Ein Type R zieht im 6. Gang bei 7.800 Touren (knappen 240km/h) so stark vorwärts wie ein FK3 bei 2.000 im 6. Gang (110km/h).

Aber auch das ist immer noch nicht die Kraft, die wirklich am Boden ankommt. Die ist nämlich noch abhängig von der Reifengröße.
Wir wissen bereits: Drehmoment = Kraft * Hebellänge. Also ist die Kraft gleich dem Raddrehmoment geteilt durch den Radius des Reifens, oder kurz gesagt: Je kleiner das Rad, desto größer die Kraft.
Allerdings gilt auch: je kleiner das Rad, desto kleiner die zurückgelegte Strecke bei Drehzahl x.

Ok, kurze Verschnaufpause.
Ein gutes Stück Denkarbeit liegt hinter uns, und wir haben gemeinsam herausgefunden, wie sich die Motorkraft in Vortrieb verwandelt.
Was wir jetzt noch gar nicht beachtet haben sind die Fahrwiderstände, so kleine fiese Dinge wie Wind und Gewicht, die darauf aus sind, uns möglichst viel von dieser Kraft wieder abzuluchsen.

Aber für heute solls erst mal genug sein. Mehr im nächsten Blog.

Stay Tuned
Ralle

PS: Man entschuldige bitte, dass ich mich zwischenzeitlich vom einleitenden Cayenne-Vergleich entfernt habe. Ich hol's beim nächsten Eintrag nach 🙂