Drehmoment und Elastizität
Hallo Techniker,
in der letzten ADAC-Motorwelt steht ein Bericht über den VW Passat gegen Ford Mondeo. Dort stolperte ich über einige Angaben bezüglich Drehmoment, PS und Elastizität. Vielleicht kann ein Sachkundiger mal ein paar erklärende Worte schreiben.
Das steht drin: ... Interessant ist, dass der EcoBoost-Motor (Ford) bei den Elastizitätsmessungen besser abschneidet als der Passat, dessen Diesel mit 340 NM ein deutlich höheres maximales Drehmoment hat als der Mondeo (240 NM).
Folgende Motoren haben sie verglichen:
Passat:
4-Zyl.Turbodiesel, 1968 cm³, 150 PS, 340 NM bei 1750 U/min, 8,9 s auf 100 km/h
Überholvorgang 60-100 km/h: 5,6 s
Mondeo:
4-Zyl.Turbobenziner, 1499 cm³, 160 PS, 240 NM bei 1600 U/min, 9,3 s auf 100 km/h
Überholvorgang 60-100 km/h: 5,6 s
P.S.: Dummerweise sind bei der Elastizitätsmessung in der Tabelle beide Werte gleich (5,6 s)
P.P.S.: Da es den neuen Mondeo noch nicht als Diesel gibt, haben sie einfach den Benziner für den Vergleich genommen ...
Meine Frage: Nun hat der Passat ja signifikant mehr Drehmoment. Warum beschleunigt er trotzdem nicht schneller als der Mondeo von 60 auf 100 km/h? Die 10 PS mehr des Mondeo machen's doch nicht, oder?
Beste Antwort im Thema
Der Diesel hat ein länger übersetztes Getriebe und das vernichtet den Drehmomentvorteil gegenüber dem Benziner. Heutige Turbobenziner haben in den höheren Gängen teilweise mehr Radzugkraft (=Beschleunigung) als vergleichbare Diesel.
495 Antworten
Zitat:
@Razzemati schrieb am 10. August 2019 um 10:44:48 Uhr:
Zitat:
@Diabolomk schrieb am 10. August 2019 um 10:17:31 Uhr:
Ich finde sowas ja schon gut.
Aber um die Frage zu beantworten geht es einfacher 😉Fachleute sind eben doch Fachidioten, im positiven...
Ich hatte bereits ein universelles Zugkraftdiagramm erstellt, in dem auch der Bezug zum Fahrzeuggewicht eingerechnet ist und mit dem man alle Übersetzungen und Drehmomentverläufe durchspielen kann. Windwiderstand, Reibung im Antriebsstrang und rotatorische Massen bleiben dabei ja gleich, haben also gar keinen variierenden Charakter. Und es gibt auf Automobile-Catalog.com für die meisten Autos schon fertige Beschleunigungskurven und detaillierte Beschleunigungswerte in Tabellenform. Aber manch Einer will eben auf Biegen und Brechen das Rad neu erfinden, nur um sich wichtig zu machen. Das ist der einzige Sinn und Zweck dieses seitenlangen überflüssigen Posts. Aber ich sag ja lieber nichts dazu.
www.automobile-catalog.com
da ist alles schon drin
Der Witz ist doch, dass beim gleichen Fahrzeug/ vergleichbaren Fahrzeugen letztlich wieder nur das Verhältnis aus Motordrehmoment und Übersetzung entscheidend ist, was durch die Leistung beschrieben wird.
Und eben diesen Bezug kann auch so mancher Partner einiger user hier völlig problemlos der Zulassungsbescheinigung Teil 2 und dem Drehzahlmesser entnehmen und muss dafür noch nichtmal Ahnung von der ganzen Materie haben. Je näher man an der eingetragenen Leistung dran ist, desto schneller beschleunigt man und je weiter das vergleichbare andere Fahrzeug davon entfernt ist, desto langsamer ist es.
Insofern finde ich die Diskussion darum allgemein ziemlich müssig.
Zitat:
@WQ33 schrieb am 10. August 2019 um 11:08:40 Uhr:
Es fehlt z.B. noch der unterschiedliche Luftwiderstand bei offenem und geschlossenem Schiebedach. 😁Ihr habt offensichtlich großen Spaß an diesem Thema, der sei Euch gegönnt.
Aber für diejenigen, die nicht mitspielen wollen, ist das Thema inzwischen penetrant.Nichts für ungut. 🙂
WQ33
Gibt ja genügend andere Threads auf MT, wo man sich austoben kann, wenn man keine Zahlenspiele mag.
😁Einfach Köstlich, ich liebe euch Jungs aber mal noch einen einwerfen Pkw 1200 Kg ,Motor 500 ccm,100 Nm bei 7000U/min ,240 Ps bei 19000U/min
Gegen PKW 1200 kg ,Motor 6700 ccm ,400 Nm bei 1500 U/min ,228 Ps bei 3900 U/min wer beschleunigt schneller? Getriebe und Übersetzung gleich!
😮
Es langweilt.
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Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 20. August 2019 um 20:02:38 Uhr:
😮
Es langweilt.
Och komm einen noch Spaß muss sein
Zitat:
@Nbaum schrieb am 20. August 2019 um 19:33:13 Uhr:
😁Einfach Köstlich, ich liebe euch Jungs aber mal noch einen einwerfen Pkw 1200 Kg ,Motor 500 ccm,100 Nm bei 7000U/min ,240 Ps bei 19000U/min
Gegen PKW 1200 kg ,Motor 6700 ccm ,400 Nm bei 1500 U/min ,228 Ps bei 3900 U/min wer beschleunigt schneller? Getriebe und Übersetzung gleich!
Der aufgeladene 500ccm-Motor, was sonst?
Begründung: Der 500ccm-Motor zieht im 1. Gang bis 70km/h hoch, während das Eisenschwein wegen dem gleichen Getriebe leider 3x schalten muss, oder er fährt gleich mit dem 3. Gang los, was aber das höhere Motormoment wieder egalisiert.
Grüße,
Zeph
Tja, Zephyroth, leider falsche Antwort 🙁
Weshalb? Weil das Hubraummonster (bei gleichem Getriebe und Achsübersetzung, so war es vorgegeben!!) auch im letzten Gang nicht mal 50 km/h erreicht.
Ziemlich dämlich, wenn jemand aus Spaß eine Aufgabe stellt, aber nicht mal die simpelsten Randbedingungen beachtet. Aber dann fleißig über die theoretisierenden Ingenieure lästern. DIE sehen so etwas wenigstens! Und die sehen auch, dass man nicht irgendein Drehmoment bei irgendeiner Drehzahl angibt, sondern üblicherweise das maximale Drehmoment, das der Motor erreicht.
Wenn dem Eisenschwein 5500U/min zutraut, schafft er im letzten Gang 75km/h, also ähnlich schnell wie der 500er-Turbo. Und was gewinnt dann? Richtig, das Ding mit der höheren Leistung, was mit 240PS der 500er-Turbo ist.
Mal abgesehen davon, dass ein 6.7l-Crossplane-V8 nicht unbedingt zu den agilsten Motoren gehört.
Grüße,
Zeph
Da Nbaum ja so superpräzise Vorgaben gemacht hat, habe ich mir die Freiheit genommen, jeweils als Höchstdrehzahl die Drehzahl der maximalen Leistung zu nehmen, also 19.000 und 3.900 1/min. Bei 240 PS habe ich v_max = 230 km/h angenommen. Daher schafft das Eisenschwein 3.900/19.000 * 230 km/h = 47 km/h. Okay, selbst wenn Du ihm 5.500 gönnst, ist bei 67 km/h Feierabend. Da schaltet der andere mal locker in den zweiten Gang hoch.
Ähnlich schnell?? Nicht wirklich!
Ich hab als vmax eben 250 angenommen. Mein Integra schaffte mit 190PS schon 235.
Aber so ist das halt, wenn man unvollständige Angaben hingerotzt bekommt.
Grüße,
Zeph
Da hast Du wohl Recht.
Wie auch immer, das Hubraummonster erreicht unter den gegebenen Randbedingungen nur etwa ein Fünftel der Höchstgeschwindigkeit des anderen Fahrzeugs. Ob nun 50 zu 250 oder 47 zu 230 km/h ist dabei völlig Wumpe. Der ganze Vergleich ist eben kompletter Schwachsinn. Aber wir wissen ja, woher er kommt ....
Um die ursprüngliche Frage des Themenstellers zu beantworten, habe ich meine Excelsimulation erweitert. Nachdem ich das Ergebnis so 'überraschend' fand, poste ich das jetzt doch noch:
Code:
Passat
Angabe Simulation
0 - 100 km/h 8.9 s 8.9 s
60 - 100 km/h 5.6 s 5.2 s
v_max [km/h]*) 216 215.5 s
Mondeo
Angabe Simulation
0 - 100 km/h 9.3 s 9.2 s
60 - 100 km/h 5.6 s 7.0 s
v_max [km/h]*) 217 218 s
*) Die Angaben zu v_max findet man im Internet.
Die Ergebnisse zeigen, dass alle Werte ganz gut getroffen werden, wenn man von den Werten zur Elastizität absieht. Beim Passat ergibt sich bei der Simulation zur Elastizität eine schnellere Beschleunigung, weil die Aufladung nicht berücksichtigt ist; die Abweichung war also zu erwarten.
Interessant und der Grund meines Posts ist das Ergebnis beim Mondeo zur Elastizität. Offensichtlich hat bisher keiner mal die Angabe zur Elastizität in Frage gestellt (ich bisher auch nicht).
Ich meine, dass die Aussage vom ADAC zur Elastizitätsmessung beim Mondeo schlicht falsch ist und dass dies dem TS einfach nur aufgefallen ist (Bild00).
Ich habe deshalb im Internet nach anderen Elastizitätsmessungen zu diesem Fahrzeug gesucht. Beim 100.000 km Dauertest von Autobild findet man im Netz z. B. den Wert 7.4 s. Das heißt, auch Autobild bestätigt die Simulationsergebnisse bzw. meine Annahme, dass der Mondeo gar nicht die Werte des Passats erreicht.
Der TS zitiert aus der ADAC-Motorwelt auch: '... Interessant ist, dass der EcoBoost-Motor (Ford) bei den Elastizitätsmessungen besser abschneidet als der Passat, dessen Diesel mit 340 NM ein deutlich höheres maximales Drehmoment hat als der Mondeo (240 NM).'.
Deshalb habe ich mal eine Simulation im 3. Gang mit dem Mondeo gemacht. Dabei komme ich auf 5.2 s von 60 auf 100 km/h und dann passte die Aussage vom ADAC auch wieder. Allerdings hätte der ADAC dann Äpfel mit Birnen verglichen, weil nicht im gleichen Gang gefahren worden wäre.
Es zeigte sich also, dass der leistungsschwächere 150 PS-Passat gegenüber den 160 PS-Mondeo sowohl schneller von 0 auf 100 km/h beschleunigt, als auch eine bessere Elastizität hat.
Anmerkung zur Simulation:
1. Daten
Folgende Größen gehen in die Berechnung ein:
-
Fahrzeugmasse
- cW-Wert
- Rollwiderstandsbeiwert
- projizierte Stirnfläche
- Radhalbmesser
- Achsübersetzung
- Wirkungsgrad Achse
- Rotatorisches Massenträgheitsmoment, Motor
- Getriebeübersetzungen
- Getriebewirkungsgrade
- Rotatorische Massenträgheitsmomente in den einzelnen Gängen
- Rotatorische Massenträgheitsmomente Reifen
- elektrische Last
- Wirkungsgrad LiMa
- Haftreibungskoeffizient
Die meisten Daten findet man im Internet oder in der ATZ/MTZ (Drehmomentkurven, Leergewicht, cW-Wert, proj. Fläche, Achs- und Getriebeübersetzungen, rot. Massenträgheiten Reifen). Was ich nicht gefunden habe, habe ich von vergleichbaren Fahrzeugen übernommen und bei beiden Fahrzeugen gleich gesetzt.
Von folgenden Werten bin ich ausgegangen:
Code:
g = 9.807 m/s² Erdbeschleunigung
fr = 0.015 - Rollreibungskoeffizient
rLuft= 1.17 kg/m³ Luftdichte
JReifen = 4.98 kgm² Rotatorisches Trägheitsmoment, Reifen
µmax = 0.85 - max. Reibwert, Straße
Werte für den Passat:
m = 1510 kg Fahrzeugmasse
cW = 0.29 - Luftwiderstandsbeiwert
Aproj = 2.29 m² Strinfläche
rReifen = 0.31 m Radhalbmesser
iHA = 3.88 - Übersetzung, Achsgetriebe (HA)
hHA = 0.975 - Wirkungsgrad, Achsgetriebe (HA)
JMotor = 0.3 kgm² Rotatorisches Trägheitsmoment, Motor
nAnfahren = 3050 1/min Anfahrdrehzahl
Getriebedaten
Gang iGang Gang JGang Gang hGang Gang nSchalt
[-] [-] [-] [kgm²] [-] [-] [-] [-]
1 3.5 1 0.14 1 0.96 1 4100
2 1.89 2 0.13 2 0.96 2 4100
3 1.23 3 0.12 3 0.97 3 4100
4 0.93 4 0.11 4 0.97 4 4100
5 0.73 5 0.1 5 0.98 5 4100
6 0.6 6 0.1 6 0.98 6 5000
Werte für den Mondeo
m = 1484 kg Fahrzeugmasse
cW = 0.31 - Luftwiderstandsbeiwert
Aproj = 2.19 m² Strinfläche
rReifen = 0.332 m Radhalbmesser
iHA = 4.067 - Übersetzung, Hinterachse
hHA = 0.975 - Wirkungsgrad, Hinterachse
JMotor = 0.3 kgm² Rotatorisches Trägheitsmoment, Motor
nAnfahren = 3180 1/min Anfahrdrehzahl
Getriebedaten
Gang iGang Gang JGang Gang hGang Gang nSchalt
[-] [-] [-] [kgm²] [-] [-] [-] [-]
1 3.727 1 0.14 1 0.95 1 5700
2 2.048 2 0.13 2 0.96 2 5700
3 1.357 3 0.12 3 0.97 3 5700
4 1.032 4 0.11 4 0.97 4 5700
5 0.821 5 0.1 5 0.98 5 5700
6 0.690 6 0.1 6 0.98 6 5700
2. Schlupf
Den Reifenschlupf habe ich nicht berechnet, das war mir den Aufwand nicht wert.
3. Haftreibungskoeffizient
Die Reifenzugkraft habe ich auf den maximalen Haftreibwert begrenzt. Ich bin bei beiden Fahrzeugen von zwei angetriebenen Rädern ausgegangen (ESP).
2. Anfahren
Ich habe die Motordrehzahl beim Anfahren und die Zeit, bei der mit schleifender Kupplung gefahren wird so gewählt, dass die Haftreibwerte bzw. die Räder an der Grenze zum Durchrutschen sind. Die Kupplung wird nicht physikalisch berechnet, vielmehr achte ich nur darauf, dass die Leistungs-/Energiebilanz zu jedem Zeitpunkt stimmt. Der Anfahrvorgang dauert bei beiden Fahrzeugen etwa 1.75 s.
4. Schalten
Das Schalten sieht so aus, dass schlagartig aus- und eingekuppelt wird. Die Motordrehzahl reduziert sich im ausgekuppelten Zustand dann entsprechend der Leistungsbedarfe der Nebenaggregate, der Schleppkurve und des rotatorischen Massenträgheitsmomentes des Motors. Nach 0.4 s wird schlagartig wieder eingekuppelt. Nachdem die Integrationsschrittweite mit 0.1 s 'relativ' kurz ist, ergibt sich durch die hohe Beschleunigung des Motors ein kurzer Beschleunigungsstoß im ganzen Antriebstrang. In Wirklichkeit sind diese Peaks kleiner, auch weil es Elastizitäten im Antriebstrang gibt und nicht so schlagartig eingekuppelt wird.
Es wird in den nächsten Gang geschaltet, sobald die Nenndrehzahl erreicht oder überschritten wird.
6. Wirkungsgrade
Die Wirkungsgrade sind konstant, also weder drehzahl- noch drehmomentabhängig.
Welche Größen bei der Simulation wie berechnet werden, zeigt Bild01, kann also jeder selbst nachvollziehen.
Bild02 zeigt einige Ergebnisse bei der Beschleunigung von 0 bis 100 km/h und bis v_max beider Fahrzeuge im Vergleich.
Jetzt noch ein paar Anmerkungen zu den Punkten, die im Thread diskutiert wurden:
1. Verlauf der DrehmomentkurveZitat:
"Je nachdem die Ingeneure bei der Konstruktion des Motors ihre Hausaufgaben gut gemacht haben, ist idealerweise die Drehmomentkurve so flach wie möglich."
Dieser Aussage will ich (wie z. B. auch RedRunner10) widersprechen. Der 'normale' Fahrer empfindet es als komfortabel, wenn z. B. auf der Autobahn bei einer Steigung das Motormoment und damit die Radzugkraft steigt, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert, weil sich so viel schneller ein Beharrungszustand einstellt. Bei einer komplett flachen Drehmomentkurve hätte man bei niedrigeren Geschwindigkeiten nur die Mehrleistung zur Verfügung, die sich aus den geringeren Fahrwiderständen ergäbe. Der Beharrungszustand stellte sich so also viel später (bei niedrigeren Geschwindigkeiten) ein.
Beim Beschleunigen wäre eine flachere Kurve natürlich von Vorteil, allerdings beschleunigt der 'normale' Fahrer bei Volllast seltener, als er in Beharrung fährt.
2. Was spürt der Fahrer und was beschleunigt ein FahrzeugZitat:
...und eben mit dieser leistung wird der wagen beschleunigt. das ist es was der fahrer spürt und was ihn in den sitz drückt und was die fahrgeschwindigkeit erhöht.
Nein, das ist falsch.
Ich will dieses Zitat noch einmal zum Anlass nehmen, herzuleiten, was ein Fahrer spürt und was ein Fahrzeug beschleunigt.
Fahrer
Prinzipiell ist es so, dass kein Mensch (oder ein Körper) eine Beschleunigung 'spüren' kann. Auch wenn bei Astronauten oder bei Achterbahnfahrten von g-Kräften gesprochen wird und man den (falschen) Schluss ziehen könnte, dass man Beschleunigung spürt, weil g (Vielfaches der Erdbeschleunigung) die Einheit m/s² hat. Man kann sich das ganz leicht überlegen, wenn man an Einsteins Gedankenexperiment mit dem freien Fall im Fahrstuhl oder im luftleeren Raum denkt. Auf der Erde beschleunigte man in dieser Situation mit 1 g, aber trotzdem 'spürt' man nichts, man fühlt sich schwerelos. Und wenn man sich schwerelos fühlt, könnte man sich genauso gut im Weltraum aufhalten und nicht beschleunigen. Oder man könnte (im Fahrstuhl) auf den Mond fallen, dann beschleunigte man mit 1/6 g.
Im ersten Fall beschleunigt man mit 1 g, im zweiten gar nicht und im dritten mit 1/6 g; man merkt aber trotzdem keinen Unterschied, man fühlt sich in allen Fällen schwerelos (also gleich), woraus folgt, dass man Beschleunigungen nicht spüren kann.
Das einzige, was der Fahrer spürt, ist die Auswirkung der Fahrzeugbeschleunigung. Der Fahrer ist erstmal eine träge Masse und will seine Geschwindigkeit nicht ändern. Nachdem aber das Fahrzeug (zusammen mit dem Fahrersitz) beschleunigt, drückt der Sitz an den Rücken des Fahrers. Und das ist es, was der Fahrer spürt: Die Kraft die der Sitz auf ihn ausübt. Und diese Kraft kann man mit F = m x a berechnen, wobei m natürlich nicht die Fahrzeugmasse, sondern die Masse des Fahrers ist.
Beschleunigt das Fahrzeug z. B. mit 5 m/s² und der Fahrer wiegt 100 kg, dann spürt er eine Kraft von F_Fahrer = m_Fahrer x a_FZG, also 500 N. Wenn sich der Fahrer nun eine Bleiweste auf den Bauch schnallt, die 10 kg 'wiegt', dann wäre er jetzt der (falschen) Meinung, dass das Fahrzeug plötzlich schneller beschleunigt, weil er eine Kraft von 510 N spürt.
Das heißt, man spürt keine Beschleunigung, sondern nur Kräfte. Betrachtungen des Gleichgewichtssinns lasse ich jetzt mal außen vor.
Fahrzeug
Das, was für den Fahrer gilt, gilt genauso für das Fahrzeug, die Physik ist ja die gleiche. Auch hier geht es nur um Kräfte und Beschleunigung.
Auch das Fahrzeug wird von einer Kraft (am Rad) beschleunigt, wobei die Kraft durch das Drehmoment des Motors aus den Übersetzungen, Antriebstrangwirkungsgraden, rot. Massenträgheiten und Hebelarm sowie der Fahrzeugmasse resultiert. Das hat also erstmal nichts mit der Motorleistung zu tun, wie oftmals behauptet wird.
Und abgesehen vom Zustand wenn das Fahrzeug steht, ist es auch nur die resultierende Kraft, die das Fahrzeug beschleunigt. Ein Teil der Kraft am Rad wird ja zur Überwindung der Fahrwiderstände 'verbraucht' (wozu man Leistung braucht) und das, was dann übrig bleibt (resultierende Kraft), beschleunigt das Fahrzeug.
Die Beschleunigung ergibt sich wieder aus der Gleichung F = m x a: -> F_res = m_FZG x a_FZG -> a_FZG = F_res / m_FZG, nur dass in diesem Fall natürlich die Fahrzeugmasse (inkl. Fahrer) eingesetzt werden muss. So funktioniert auch meine Exceltabelle.
Es gilt also: je geringer die Fahrzeugmasse, desto größer ist (bei gleicher resultierender Radkraft) die Fahrzeugbeschleunigung und damit die Beschleunigung des Fahrers (sind ja gleich), woraus sich dann wiederum eine größere Kraft auf den Fahrer ergibt, die er spürt.
Zur Vervollständigung:
Wenn die Fahrwiderstände (Luft-, Roll- und Steigungswiderstand) eine Kraft von 5000 N am Rad erzeugen und die Radkraft ist 5000 N, dann beschleunigt das Fahrzeug gar nicht und dann spürt der Fahrer auch nichts. Leistung am Rad liegt aber an (P = F x v). Es gibt also Radleistung und Motorleistung (und auch ein Motormoment) aber keine Beschleunigung.
Wenn die Fahrwiderstände eine Kraft von 5000 N erzeugen und die Radkraft ist 10000 N, dann beschleunigt das Fahrzeug mit einer resultierenden Kraft von 5000 N. Wie groß dann die Fahrzeugbeschleunigung ist, hängt dann nur noch von der Fahrzeugmasse ab:
Wenn die Fahrzeugmasse im obigen Fall 1000 kg ist, dann werden Fahrzeug und Fahrer mit 5 m/s² beschleunigt.
Wenn die Fahrzeugmasse im obigen Fall 2000 kg ist, dann werden Fahrzeug und Fahrer mit 2.5 m/s² beschleunigt.
Der Fahrer spürt also im schwereren Fahrzeug eine geringere Kraft (0.25 g -> ergäbe 250 N) und auch das Fahrzeug beschleunigt entsprechend geringer.
Es ist also die (resultierende) Kraft, die ein Fahrzeug beschleunigt, die sich wiederum aus Radhalbmesser, Antriebstrangverlusten, Gesamtübersetzung und Motormoment ergibt. Das heißt wiederum, das Motormoment beschleunigt das Fahrzeug (nicht die Motorleistung). 'Caravan16V' oder 'RedRunner10' haben das schon mal auf den ersten Seiten ausführlich (nur etwas anders) richtig erklärt.
2. Zugkraft am Rad
Aus dem was ich gerade geschrieben habe, ergibt sich das Thema 'Zugkraft am Rad', was auch viel diskutiert wurde.
Mehrfach wurde die Behauptung aufgestellt, dass nur die Zugkraft am Rad entscheiden wäre, wie schnell Fahrzeuge im Vergleich zu einem anderen beschleunigen. Das ist falsch. Was bei dieser Behauptung vollkommen außer Acht gelassen wird, sind die Fahrwiderstände, also Steigungs-, Roll-, Luft- und Beschleunigungswiderstand und die rotatorischen Trägheitsmomente.
Dass diese nicht vernachlässigt werden dürfen, zeigt Bild03. Hier habe ich die Leistungsanteile bei einer Volllastbeschleunigung bei 100 km/h beim Passat in einer Grafik dargestellt. 100 % entspricht dabei der aktuell vom Motor abgegebenen Leistung an der Kurbelwelle ohne Nebenaggregate. Dabei zeigt sich, dass nur etwa 77 % der Motorleistung für die Beschleunigung des Fahrzeuges genutzt wird! Mit dem Rest der Motorleistung müssen z. B. Roll- und Luftwiderstand oder rotatorische Trägheiten überwunden werden. Diese 23 % darf man nicht einfach unter den Tisch fallen lassen, was man aber täte, wenn man nur die Zugkraft betrachtet.
Die Beschleunigungsleistung sagt auch noch nichts über die Fahrzeugbeschleunigung aus, weil diese ja noch von der Fahrzeugmasse abhängt (siehe oben). Und nachdem die Beschleunigung von der Fahrzeugmasse abhängt, kann die mittlere Beschleunigungsleistung (oder Radleistung oder Radzugkraft) bei einem Fahrzeug zwar höher sein, als bei einem Vergleichsfahrzeug, trotzdem kann nicht gesagt werden, dass die höhere Beschleunigungsleistung (oder Radleistung oder Radzugkraft) auch automatisch zu einer höheren Beschleunigung führt.
Beweis: Bild05: Vergleich Beschleunigung von 0 auf 100 km/h zwischen Passat (150 PS) und Pajero 3.2 DI-D (190 PS)
Mittlere Radzugkraft des Pajero ist 7185 N, beim Passat ist diese 5523 N.
Mittleres Radleistung des Pajero ist 94.3 kW, beim Passat ist diese 71.0 kW.
Mittlere Motorleistung des Pajero ist 109.3 kW, beim Passat ist diese 82.4 kW.
Mittlere Motormoment des Pajero ist 339.3 Nm, beim Passat ist dieses 235.8 Nm.
Alle Werte sind beim Pajero größer, trotzdem beschleunigt der Passat schneller (Pajero: 10.5 s, Passat: 8.9 s). Ursache dafür sind die größeren Fahrwiderstände und die größere Fahrzeugmasse (Bild06).
Vergleicht man einen Lkw mit einer Gesamtmasse von 40 t ist das Ergebnis im Vergleich zu einem Pkw noch extremer. Und falls jetzt wieder jemand schreibt, dass es hier nicht um Lkw ginge: Das weiß ich auch! Das Beispiel soll der Veranschaulichung dienen!
Ebenfalls falsch ist demzufolge dann auch, dass man nur in den Fahrzeugschein sehen müsste, um entscheiden zu können, ob ein Fahrzeug schneller beschleunigt, als ein anderes. Der Nennleistungspunkt ist nur ein Punkt der während eines Beschleunigungsvorganges nur ein paar Mal durchfahren wird. Er sagt nichts über die Fahrwiderstände, Antriebstrangverluste oder rotatorische Massenträgheiten aus. Alles Punkte, die aber eine Rolle spielen.
3. Zugkraftdiagramme
Auch ein Vergleich von Zugkraftdiagrammen zweier Fahrzeuge kann nicht (ohne weiteres) dazu verwendet werden, um zu beurteilen, welches Fahrzeug letztendlich schneller beschleunigt.
Man könnte zwar mit Hilfe von Zugkraftdiagrammen die resultierende Kraft am Rad berechnen (weil Fahrwiderstände enthalten sind)
https://de.wikipedia.org/wiki/Zugkraftdiagramm
http://www.die-besten.de/wartburg/tests/311/kft-11-59/s3-3.gif
allerdings benötigte man immer noch die Fahrzeugmasse, um die Fahrzeugbeschleunigung berechnen zu können. Des Weiteren enthält ein Zugkraftdiagramm keine Informationen über die rotatorischen Massenträgheitsmomente, die insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten relevant sein können.
Wenn man z. B. zwei gleiche Fahrzeuge mit unterschiedlichen Felgen (einmal Stahlfelgen, einmal Alufelgen) mit einem Zugkraftdiagramm vergliche/berechnete, käme man zu dem Schluss, dass beide Fahrzeuge gleich schnell beschleunigten, was aber natürlich falsch ist.
4. Verdoppelung/Halbierung der Fahrzeugmasse
Eine Verdoppelung der Fahrzeugmasse führt nicht zu einer Verdoppelung der Beschleunigungszeit, wie Bild07 beweist (8.9 s gegenüber 15.1 s). Genausowenig führt eine Halbierung der Masse zu einer Halbierung der Beschleunigungszeit (Bild07-1). Bei der Halbierung der Fahrzeugmasse beschleunigt man beim Passat lange an der Haftreibungsgrenze und hat dabei keine Vorteile. Erst ab etwa 60 km/h beschleunigt das leichtere Fahrzeug besser.
Daneben darf man nicht vergessen, dass der Luftwiderstand unabhängig von der Fahrzeugmasse ist und damit bei beiden Fahrzeugen gleich bleibt. Das Verhältnis, wieviel Prozent der Motorleistung als Beschleunigungsleistung genutzt werden kann, ändert sich also.
5. Halbierung des Drehmomentes
Eine Halbierung des Drehmoments führt demzufolge auch nicht zur doppelten Beschleunigung. Bild08. Es gilt das gleiche wie oben, die Fahrwiderstände bleiben gleich.
Zitat:
„Sachmal kommt keiner auf die Idee das der Passat sau Fett ist (Gewicht eines Audis)Der Mondeo ist viel leichter. Dazu kommt die gesamte Dieselübersetzung die deutlich länger ist als vom Benziner der bekanntlich seine Leistung jenseits von 5000 U/min entwickelt .Gib den Benziner mal das div vom Diesel und das Getriebe noch dazu dann hast du den Beschleunigungs ärmsten Benziner den die Welt nicht haben will. Ich denke das er ab Gang 3 kein Hering mehr vom Teller zieht“
Siehe Bild09. Die Aussage ist also falsch. Die Beschleunigungsvorgänge sind nahezu identisch.
7. Verdoppelung der Achsübersetzung (Hinterachse)
Es war ja lange ein Streitthema, ob eine geringere Hinterachsübersetzung zu einer Verbesserung der Beschleunigung führt.
Zitat:
'Das ist Unsinn. Wenn man die HA-Übersetzung verkürzt und dafür ein Getriebe mit insgesamt entsprechend länger übersetzten Gängen nimmt (die Spreizung zw. erstem und letztem Gang also gleich bleibt), ändert sich nur eins: die Kardanwelle rotiert langsamer und muss dadurch im 1. Gang höhere Kräfte, also ein höheres Drehmoment übertragen und kann dadurch brechen). Das ist alles.
Überhaupt ist es ein Märchen, dass man mit einer kürzeren Übersetzung schneller beschleunigen könnte. Es verschieben sich nur die Geschwindigkeitsbereiche der einzelnen Gänge aber es resultiert draus keine insgesamt schnellere Beschleunigung.'
Ich habe in einer Excelsimulation die Achsübersetzung verdoppelt (kürzer macht) und dabei die Anfahrzeit entsprechend angepasst, so dass mit der gleichen Anfahrdrehzahl gefahren wird (sonst alles gleich). Man fährt so wieder an der Haftgrenze des Reifens, also mit maximaler Beschleunigung. Wenn man sich die ersten zehn Sekunden ansieht, dann hat das Fahrzeug mit der kurzen Achse durch die in Summe längeren Schaltzeiten einen Nachteil. Man erkennt an der Fahrzeugbeschleunigung, dass beide Fahrzeuge etwa die ersten 4 bis 5 s an der Haftgrenze fahren. Danach ist die Beschleunigung mit der kurzen Achse höher. Trotzdem erreicht das Fahrzeug mit der langen Achse die 100 km/h schneller, weil das 'kurzachsige' Fahrzeug die verlorene Zeit beim Schalten (Zugkraftunterbrechung) nicht mehr aufholen kann.
Man muss bei der Interpretation der Ergebnisse aber dahingehend aufpassen, dass dabei über der Zeit verglichen wird. Dadurch, dass die Fahrzeuge zu einem Zeitpunkt unterschiedlich schnell fahren, ergeben sich auch unterschiedliche Fahrwiderstände, was sich auf die Beschleunigung auswirkt! Auch bewegt man sich durch die andere Achsübersetzung in einem anderen Drehzahlband auf der Volllastlinie (siehe Motordrehzahlen).
Die Ergebnisse zeigen, dass die Frage, wie eine Getriebe- und Achsauslegung sein muss, damit man am schnellsten auf die 100 km/h kommt, gar nicht so leicht zu beantworten ist. Je nachdem, wie schnell man schalten kann oder wie die Momentencharakteristik in dem gefahrenen Drehzahlbereich ist, ergeben sich unterschiedliche Ergebnisse. Eine Pauschalaussage, wie 'je kürzer die Achse ist, desto besser' (oder anders herum) halte ich daher für falsch.
Das Fahrzeug mit der doppelten Achsübersetzung erreicht natürlich nicht mehr seine Höchstgeschwindigkeit.
Wenn man die Hinterachsübersetzung hingegen halbiert (länger macht), die Anfahrzeit wieder anpasst, dann ergeben sich kaum Unterschiede beim Beschleunigen (Bild12). Es ändern sich letztendlich nur die Schaltzeitpunkte, aber am Geschwindigkeitsverlauf bis 100 km/h und bis zur Höchstgeschwindigkeit nicht viel.
Man sieht, dass bis 100 km/h einmal weniger geschaltet werden muss, was einen Zeitvorteil gegenüber der kürzeren Achse darstellt. Diesen Zeitvorteil verliert man aber wieder durch die geringere Beschleunigung im Anschluss.
Was man als Autobauer dabei nicht vernachlässigen darf, ist die höhere Verlustleistung in der Kupplung beim Anfahren (siehe Bild 13). Bei der langen Achse wird deutlich mehr Energie umgesetzt (mehr als doppelt so viel), was sicher nicht gut für die Lebensdauer der Kupplung sein kann.
Zitat:
‚ Zitat: 'Generell gilt: kürzer übersetzte Fahrzeuge sind immer schneller in der Beschleunigung als langübersetzte Fahrzeuge, wenn gleiche Bedingungen (wie oben aufgelistet) herrschen.'
Zitat:
‚Ich behaupte, daß zwei identische Fahrzeuge mit gleicher Leistung, gleichem Getriebe, gleichen Reifen u.s.w. daß Fahrzeug mit einer kürzeren Gesamtübersetzung schneller bis auf 250 oder 300 km/h beschleunigt als das Fahrzeug mit längerer Gesamtübersetzung.‘
Wie die Ergebnisse gerade zeigten, ändert sich der Beschleunigungsvorgang zwar, allerdings nicht besonders deutlich. Die Aussage, dass eine kürzere Achse immer zu einer schnelleren Beschleunigung führt, halte ich aber für falsch.
Ansonsten wäre es wohl am besten, das Achsgetriebe so auszulegen, dass mit der Zieleinfahrt gerade nicht mehr geschaltet werden muss.
Begründung: Man verliert beim Schalten durch die Fahrwiderstände Geschwindigkeit (Zugkraftunterbrechung). Wenn die Schaltzeit gleich bleibt, dann verliert man bei höheren Geschwindigkeiten mehr Zeit, weil der Luftwiderstand quadratisch eingeht und die Verzögerung damit größer ist. Das heißt, dass kurze Schaltzeiten bei hohen Geschwindigkeiten viel wichtiger sind, als bei niedrigen Geschwindigkeiten, wenn man schnell beschleunigen will. Das habe ich aber noch nicht ganz fertig durchdacht; ich will jetzt hier mal zum Ende kommen.
Und noch als Abschluss: Ich habe keine Lust mehr, mich hier grundlos blöd anmachen zu lassen. Ich bin zu jedem erst einmal freundlich. Wenn von der Moderation wieder nicht durchgegriffen wird, antworte ich entweder ensprechend oder erweitere meine Ignorieren-Liste. Ich kann es einfach nicht nachvollziehen, warum es in einem technischen Forum derart zugeht. Wir diskutieren hier ja keine Politik oder Religion!
Und nein, ich will hier niemanden belehren, besserwisserisch sein oder beeindrucken (brauche ich nicht, ich bin ein ziemlich ausgeglichener Mensch). Mir macht es einfach Spaß, sich über technische/physikalische Vorgänge Gedanken zu machen und sich darüber mit anderen auszutauschen und dabei noch am besten etwas zu lernen. DAS ist meine Motivation, nichts anderes! Rumpöbeleien oder auf Pöbeleien antworten zu müssen, geben mir keine Befriedigung, sondern lösen bei mir nur Stress aus und darauf habe ich keine Lust mehr. Schließlich schreibe ich ja in meiner Freizeit.
Soll das ein Witz sein? Kein Mensch liest sich das alles durch. Das Thema war längst erledigt und alles geklärt.
Und selbstverständlich spürt man eine Beschleunigung, weil es sich dabei um eine Änderung des aktuellen Zustandes handelt (von unbeschleunigt zu beschleunigt). Erst eine dauerhafte gleichmäßige Beschleunigung wird als Schwerelosigkeit empfunden. Aber die Beschleunigung in einem Auto ist alles andere als gleichmäßig. Deine Abhandlung ist in Teilen richtig aber es stecken auch wieder Fehler darin. Meist dann, wenn Du eigene Schlüsse ziehst.
Es ist erstaunlich, was man aus der Ursprungsfrage des TE alles machen kann. 🙂
Wobei die Grundlage kaum ausreichend sein dürfte als die Aussagen des ADAC anzuzweifeln, denn es stimmen noch einige Daten nicht:
- Der Reibwertkoeffizient des Reifen beträgt keine 0,85. Sondern je nach Schlupf bis zu 1,2. 0,85 Sind ledeglich der Reibkraftschlussbeiwert, es fehlt hierzu aber noch die Adhäsion.
- Der Motor hat kein konstantes Massenträgheitsmoment, da oszillierende Massenträgheitskräfte mitwirken, die wiederrum von der Kolbenschleunigung und somit Motordrehzal abhängig sind.
- Die Massenträgheitsmomente des Getriebe stimmen nicht:
1 0.14
2 0.13
3 0.12
4 0.11
5 0.1
Die Tabelle hat einen Denkfehler. Denn hier ist das Massenträgheitsmoment abhängig von den jeweiligen Gängen, das ist falsch. Ein einfaches Stirnradgetriebe besteht aus 3 Wellen. Welle 1 ist die Antriebwelle inkl Zahnräder, hier ist die Summe aller Massenträgheitsmomente zu bilden. Welle 2 ist die Abtriebswelle bzw. Vorgelegewelle inkl. Zahnräder. Auch hier ist die Summe aller Massenträgheitsmomente zu bilden. Welle 3 ist die Achswelle mit samt Differential, je nach Ausführung als Hypoid oder als Stirnrad. Wegen den großen Modul und somit Teilkreisdurchmesser hat die Welle 3 den größen Anteil, ~ 0,15 kgm². Das Massenträgheitsmoment ist nicht von dem Gang abhängig, da sich stets alle drei Wellen drehen. Einfachshalber kann mit dem jeweiligen Massenträgheitsmoment der Welle inkl. Zahräder und deren Drehzahl rechnen. Detaillierter müsste man je nach Gang immer differenzieren mit welcher Welle nun das Zanhrad verbunden ist. Bei einem einfachen Getriebe sind die Gangräder immer fest mit der Vorgelegewelle verbunden. Somit der einfache Ansatz bei Abtriebs- und Achswelle noch zutreffend. Abweichungen gibt es dann bei der Antriebswelle. Da sich alle Zahnräder auf der Antriebwelle, die nicht im Eingriff sind, nicht mit der Drehzahl der Antriebswelle drehen, sondern mit der der Vorgelegewelle. Das Massenträgheitsmoment ändert sich aber nicht, das ist eine konstante Größe. Dann müsste tatsächlich sich einige Zahnräder nicht drehen und das ist nicht zuftreffend.