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Beschleunigungsverlauf und Drehmoment-, Leistungscharakteristik aus dem Stand

Themenstarteram 20. Mai 2014 um 21:04

Hallo Zusammen,

 

nach einigen erfolglosen Recherchen im Internet, habe ich mich dazu entschieden, die Experten im Forum zu Fragen. Ich fahre seit einiger Zeit einen Mitsubishi Galant (Motor: EA5A) und habe nun eine Excel-Tabelle erstellt, mit der ich die Beschleunigungszeiten meines Galants berechnen lassen kann. Soweit funktioniert alles ganz gut, aber leider ist es mir nicht möglich von 0 km/h raus die Zeiten berechnen zu lassen. Das Problem liegt denke ich an folgendem: In Leistungsdiagrammen werden meistens die Drehmoment- und Leistungskurven ab einer Drehzahl von ca. 1500 1/min angegeben. Wie sieht die Charakteristik unterhalb dieser Grenze bzw. aus dem Stand heraus aus? Wie kann ich die Beschleunigungswerte und dazu passenden Motordaten berechnen?

Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen!

Grüße Bohnenpflanzer

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15 Antworten

Moin Moin !

Zitat:

Wie sieht die Charakteristik unterhalb dieser Grenze bzw. aus dem Stand heraus aus?

ganz einfach : Im Stand hat der Motor kein Drehmoment und auch keine Leistung, sonst würde er nämlich laufen und nicht stehen. Aus diesem Grund ist man auch vor etwa 120 Jahren dazu übergegangen ,den Motor mit einer Kupplung und einem Getriebe zu kombinieren.

Also ist das Drehmoment bei der Einkuppeldrehzahl anzunehmen, dabei ist zu beachten ,dass Vollgas gegeben wird (die üblichen Drehmomentkurven gelten für Vollast) und die Drehzahl beim Einkuppeln konstant bleibt.

MfG Volker

Zitat:

abei ist zu beachten ,dass Vollgas gegeben wird

Bei nem Kleinwagen geht das vieleicht noch gut,.....

....... bei einem Fahrzeug mit power wohl eher nicht ;)

 

Gruß SRAM

So ziemlich das gleiche Thema hatten wir vor kurzem erst. Der Fred ist zwar einigermaßen ausgeartet, enthält aber dennoch alle wesentlichen Details, die hier gesucht werden.

In dem Anfahrszenario hat man über nicht klar definierten Zeitraum einen nicht definierten Schlupf an der Kupplung und/oder den Antriebsrädern. Da nützt einen die Kenntnis des Motordrehmomentverlaufs nicht viel, der definiert nur mangels Kraftschluss die theoretische Obergrenze. Um den Einkuppelmoment abzuschätzen braucht es übrigens auch Kenntnis der Schwungmasse des Motors.

Da geht höchstens was über Näherungsmodelle. Für ein kräftiges Fahrzeug, wo im 1. Gand die Traktion die limitierende Größe ist, unter der Annahme der optimalen Arbeit an der Kupplung unter Kenntnis der dynamischen (!) Achslasten und der Reibbeiwerte Fahrbahn/Räder die an den Rädern übertragbaren Kräfte abschätzen. Sind diverse Funktionen die wiederum von der Beschleunigung abhängig sind, Differentialgleichungssystem.

Themenstarteram 21. Mai 2014 um 10:54

Erstmal vielen Dank für die bisherigen Antworten!

Soweit habe ich alles verstanden, nur bin ich mir immer noch nicht sicher wie ich das überschlagsmäßig berechnen lassen kann.

Grob gesagt funktioniert meine Tabelle so:

Input: Anfangsgeschwindigkeit v0 und Gang in welchem beschleunigt werden soll. Zudem habe ich das Leistungsdiagramm des Galant welches ab einer Drehzahl von 1500 1/min Werte enthält, und natürlich sämtliche Motordaten, Getriebe und Achsübersetzungen, Daten für Fahrwiderstandsberechnungen und Massenzuschlagsfaktoren zur überschlägigen Rechnung der Beschleunigungsträgheiten implementiert.

Berechnung Intern: Da die Berechnung eigentlich eine Differentialgleichung ist und Excel nicht integrieren kann gehe ich den Umweg über Iteration und lasse mir zuerst die aus der Geschwindigkeit und Gangwahl die Fahrwiderstände und Motordrehzahl berechnen, suche mir dann im Leistungsdiagramm das passende Motormoment und die Motorleistung heraus, lass mir dann die momentane Beschleunigung berechnen und gleichzeitig die Geschwindigkeit nach 0,1 Sekunden. Dann beginnt das ganze Spiel von vorne. :-)

Mein Problem ist allerdings, dass ich v0 nicht gleich 0 setzen kann, da ich eigentlich dann bei Leerlaufdrehzahl anfangen würde und aber in dem Moment keine Werte zu Moment oder Leistung habe, genauso wenig wie während oder nach der Rutschzeit der Kupplung.

Im Allgemeinen könnte ich das Motormoment stets maximal eingeben (während der Kuppelphase und bis zu 1500 1/min), aber wie verhält sich das Moment in diesem Bereich? Kann ich näherungsweise eine lineare Zunhame annehmen, sodass ich einfach nur die fehlenden Werte aus dem Leistungsdiagramm extrapolieren muss?

Zitat:

Original geschrieben von Bohnenpflanzer

Mein Problem ist allerdings, dass ich v0 nicht gleich 0 setzen kann, da ich eigentlich dann bei Leerlaufdrehzahl anfangen würde und aber in dem Moment keine Werte zu Moment oder Leistung habe, genauso wenig wie während oder nach der Rutschzeit der Kupplung.

Dann wirst du dir diese Werte wohl besorgen müssen, um diese Rechnung vervollständigen zu können.

Oder halt einsehen, dass du den Punkt überschritten hast, an dem die weitere Verfolgung dieser theoretischen Übung keinen Sinn mehr ergibt, und man mit praktischer Messung weiter kommt.

Zitat:

Kann ich näherungsweise eine lineare Zunhame annehmen, sodass ich einfach nur die fehlenden Werte aus dem Leistungsdiagramm extrapolieren muss?

Nein. Dann explodiert dir das Integral, was auch nicht weiter überraschend ist, denn bei einer einfachen linearen Zunahme bis runter auf Null hast du nun mal das Problem, dass du bei v=0 auch a=0 hast, und damit den Zustand v=0 niemals verlassen könntest.

Wenn nur die maximale Beschleunigung gefragt ist, und das Fahrzeug nicht so schwach dimensioniert ist, daß dieses die Räder nicht im Stand zum durchdrehen bringen kann (was heutzutage praktisch bei keinem Fahrzeug der Fall sein dürfte), kannst du bei optimaler Bedienung der Kupplung vom Stand an mit maximaler Traktion rechnen, also a = 1g.

Dann rechnest du aus, bei welcher Geschwindigkeit bei maximalem Drehmoment des Motors die Räder gerade nicht mehr durchdrehen: das ist der Punkt an dem man bei optimaler Fahrweise gerade voll einkuppelt. Ab da gehts ganz normal weiter.

Also: zuerst 1 g bis Schnittpunkt, dann ganz normal rechnen.

 

Gruß SRAM

Zitat:

Original geschrieben von SRAM

Wenn nur die maximale Beschleunigung gefragt ist, und das Fahrzeug nicht so schwach dimensioniert ist, daß dieses die Räder nicht im Stand zum durchdrehen bringen kann (was heutzutage praktisch bei keinem Fahrzeug der Fall sein dürfte), kannst du bei optimaler Bedienung der Kupplung vom Stand an mit maximaler Traktion rechnen, also a = 1g.

Dann rechnest du aus, bei welcher Geschwindigkeit bei maximalem Drehmoment des Motors die Räder gerade nicht mehr durchdrehen: das ist der Punkt an dem man bei optimaler Fahrweise gerade voll einkuppelt. Ab da gehts ganz normal weiter.

Also: zuerst 1 g bis Schnittpunkt, dann ganz normal rechnen.

 

Gruß SRAM

Du übersiehst, dass die Masse des Fahrzeug in der Regel nicht zu 100% auf der Antriebsachse lastet. Gerade bei Fronttrieblern ergeben sich da deutlich ungünstigere Verhältnisse, insbesondere mit der dynamischen Achslastverlagerung.

Da erreicht man 1g nicht.

Richtig: gilt nur für Allrad.

Bei nur einer angetriebenen Achse muß man die Achslastverteilung kennen.

Danke !

 

Gruß SRAM

Themenstarteram 23. Mai 2014 um 16:46

Jawoll, läuft nun alles mehr oder weniger genau^^ komme jetzt auf eine Beschleunigung von knapp 7 Sekunden von 0 auf 100 km/h.. werde noch etwas daran feilen, weil mein Galant zwischen 7,5 und 8 Sekunden braucht. Aber vielen Dank soweit für all die hilfreichen Beiträge!

Grüße

Themenstarteram 12. Juni 2014 um 11:38

Ich habe nun nochmal einige Zeit in die Rechnung investiert, und gemerkt, dass ich es immer noch nicht ganz kapiert habe. :D

Folgendes habe ich dazu gefunden:

Aufgrund der Achslastverteilung beziehe ich die Traktion des Wagens mit ein, welcher sich nach folgender Formel errechnet:

Traktion T=q*µ mit q=(d±hµ)/L

mit "-" für Frontantrieb und

d = horiz. Abstand vom Schwerpunkt zur nicht-angetriebenen Achse (in meinem Fall HA)

h = Höhe des Schwerpunktes

L = Radstand

µ = Haftreibungskoeffizient (mit 0,6 gerechnet)

mit eingesetzten Werten ergibt sich für die Traktion T:

T=[(1342,6 mm - 355 mm * 0,6)/2635 mm] * 0,6 = 0,2572

Daraus die maximale Beschleunigung: amax = T * g = 0,2572 * 9,81 m/s^2 = 2,523 m/s^2

Max. übertragbare Zugkraft: Frad = Masse des Fahrzeugs * amax = 1260 * 2,523 = 3178,98 N

Multipliziert mit dem Radradius r unter Berücksichtigung des Getriebewirkungsgrades n und Übersetzungen iA * iG ergibt sich folgendes:

Mmotor = Mrad / (nGetriebe * iA * iG) = Frad * r / (nGetriebe * iA * iG) = 3178,98 N * 0,31265 m / (0,97 * 3,722 * 3,583) = 76,83 Nm

Soviel zur Nachvollziehbarkeit. Das Ergebnis heißt also ich kann aus dem Stand maximal ein Drehmoment von ca. 77 Nm auf die Straße übertragen. Ehrlich gesagt erscheint mir das ziemlich wenig, wenn ich doch gemäß dem Leistungsdiagramm bereits bei 1500 1/min ein Drehmoment von ca. 175 Nm habe. Selbst unter Berücksichtigung der Beschleunigungswiderstände der zu beschleunigenden rotierenden Massen, wie Motor, Wellen, Räder usw. komme ich gerade auf ein Drehmoment von ca. 100 Nm (Massenfaktor ca. 1,3).

Was meint ihr, wo ist mein Denkfehler?

Zitat:

Ich habe nun nochmal einige Zeit in die Rechnung investiert, und gemerkt, dass ich es immer noch nicht ganz kapiert habe. :D

Lass die Rechnerei, hol dir wenn du es genau wissen willst eine "Performance Box" und fahre die Daten damit raus, dann weißt du es genau.

Es gibt eben Faktoren die lassen sich eben kaum berechnen.

 

Zitat:

wenn ich doch gemäß dem Leistungsdiagramm bereits bei 1500 1/min ein Drehmoment von ca. 175 Nm habe

Ab Werk vielleicht aber wieviel Leistung hat deine Maschine jetzt nach der Km Leistung?

Motoren haben nach Jahren betrieb kaum die Serienwerte aus dem Prospekt anliegen.

@Bohnenpflanzer

Bin jetzt nicht in die Tiefe deiner Rechnung reingegangen, aber da muss keine Denkfehler drin sein. Dass nur ca. 60% des Motordrehmoments übertragbar ist, reflektiert nun mal auch praktisch in den ggf. durchdrehenden Rädern.

Die Formel für die Traktion erscheint mir aber ad hoc zu schlicht. Die Achslastverlagerung die da einfliesst ist ja eine Funktion der Horizontalbeschleunigung.

Ist der Haftreibungskoeff. mit 0,6 nicht pessimistisch niedrig angesetzt?? Was natürlich auch zu niedrigen übertragbaren Kräften/Drehmoment führt.

Gruß

Martin

PS: Gummi zu Asphalt finde ich Haftreibungskoeff. von 0,9-1,3 . Setz die mal ein.

Zitat:

Original geschrieben von Bohnenpflanzer

µ = Haftreibungskoeffizient (mit 0,6 gerechnet)

Was meint ihr, wo ist mein Denkfehler?

Der Wert für den Reibungskoeffizienten könnte etwas niedrig angesetzt sein. Laut

http://de.wikipedia.org/wiki/Reibungskoeffizient

könntest Du mal mit dem doppelten Wert rechnen, dann passt's auch mit dem Drehmoment.

P.S.: Martin war schneller :(

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