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warum Drehmomentverlauf gleichmäßig konstant bei manchen motoren

VW
Themenstarteram 18. Oktober 2011 um 21:33

hallo,

ich bin aus dem bmw forum aber da sind nicht so viele user wie hier. Mir geht es allgemein um diesel oder benzinmotoren. Ein kollegen von mir will wissen warum bei manchen motoren speziell mit abgasturbolader beim Leistungsdiagramm der Drehmomentverlauf ein plateu hat. Das Drehmoment steigt an bei sagen wir ca. 1200u/min auf 1900u/min und bleibt dann konstant bis ca. 5000 U/min. Die leistung PS / KW steigt ja kontinuierlich bis sagen wir 6000U/min an. Warum ist der Drehmomentverlauf so konstant zwischen 1900U/min - 5000U/min?

Beim dieselmotor eigentlich dasselbe. Woran liegt das? Mein kollege wollte das physikalisch/chemisch/mathematisch irgendwie erklärt haben.

Vielen Dank.

PS: bei saugmotoren hat man ja eigentlich kaum so einen konstanten verlauf warum?

Beste Antwort im Thema

Am Ladedruck, das sind alles aufgeladen Motoren. Am Versucht den Lader so klein wie möglich zu halten, damit früh der Ladedruck anliegt(Turboloch), dann wird der Druck über einen Byepass begrenzt. Weil man so kleiner Getriebe verwenden kann und verschieden Motoren mit verschieden Leistungsstufen.

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Weil z.B. der Hersteller das Drehmoment über das Kennfeld begrenzt. Man könnte sozusagen mehr, macht es aber wegen der Drehmomentspitzen und der Elaszität nicht.

Am Ladedruck, das sind alles aufgeladen Motoren. Am Versucht den Lader so klein wie möglich zu halten, damit früh der Ladedruck anliegt(Turboloch), dann wird der Druck über einen Byepass begrenzt. Weil man so kleiner Getriebe verwenden kann und verschieden Motoren mit verschieden Leistungsstufen.

Die Stärke von Antriebsstrang, Kupplung etc. muß auf das maximale

Drehmoment ausgelegt sein.

Dann ist es doch logisch, daß man bei der Drehmomentkurve den maximalen

Wert über einen möglichst weiten Bereich anstrebt, das ergibt dann eine bessere

Leistungskurve, als wenn das max. Drehmoment nur bei einem sehr kleinen

Bereich anliegt.

Bei Turbomotoren ist das halt gut zu machen.

Grüße Klaus

Zitat:

Original geschrieben von Klausel

..

Dann ist es doch logisch, daß man bei der Drehmomentkurve den maximalen

Wert über einen möglichst weiten Bereich anstrebt, das ergibt dann eine bessere

Leistungskurve, als wenn das max. Drehmoment nur bei einem sehr kleinen

Bereich anliegt.

...

Im Prinzip richtig, aber ich würde es anders, physikalischer ausdrücken: ;)

Das bei der Auslegung festgelegte, technisch übertragbare Drehmoment-Maximum über einen möglichst breiten Drehzahlbereich anzubieten (Plateau-Form) bedeutet, über diesen Bereich eine konstante Kraft zum Überwinden der Fahrwiderstände und zum Beschleunigen zur Verfügung zu stellen. Die vom Fahrer / von der Fahrerin zu spürende Beschleunigungskraft, ist dann die Überschusskraft, die nach Abzug aller Widerstandskräfte (Reibungs- und Luftwiderstand, Steigungswiderstand) noch den Wagen beschleunigen kann. Und diese Beschleunigung ist es, die wir verspüren und die für uns ein Maß für die Kraft des Motors ist.

Wenn die Kurve des maximalen Drehmoments (Volllaststellung des Gaspedals) die Form eines Dreiecks hätte, würde uns so ein Motor (bei wohlgemerkt gleicher Nennleistung!) im Drehzahlbereich unter- und oberhalb des maximalen Motordrehmoments deutlich "schlapper" vorkommen. Die Leistungskurven wären auch kein gutes Maß für die Beurteilung unterschiedlicher Motor-Charakteristiken, da sie erstens optisch nicht so deutlich voneinander abweichen wie die beschriebenen Kurven des maximalen Drehmoments, und dass sie zweitens Kurven der abgeleiteten Größe "Leistung" (P = M x n; mit P: Leistung, M: Motor-Dehmoment, n: Motor-Drehzahl) sind, die wir nicht direkt spüren können.

Um einen Motor also möglichst kräftig erscheinen zu lassen (insbesondere beim verbrauchsgünstigen Volllastbetrieb bei kleinen Drehzahlen) versucht man, das Plateau-Niveau so schnell wie möglich zu erreichen (also das sogenannte "Turboloch" zu verkleinern) und es so lange wie möglich zu halten. Dies schafft man mittlerweile durch andere (Direkt-)Einspritzsysteme, aber insbesondere Turbolader sowie deren Steuerung viel besser als noch vor einigen Jahren.

Schönen Gruß

@unbreakable:

Zitat:

und dass sie zweitens Kurven der abgeleiteten Größe "Leistung" (P = M x n; mit P: Leistung, M: Motor-Dehmoment, n: Motor-Drehzahl) sind, die wir nicht direkt spüren können.

Auch nicht ganz richtig, denn spüren kann man das Motordrehmoment ebenfalls nicht direkt, sondern nur die Beschleunigung, die durch die Radzugkraft erzeugt wird und die kann ja bei unterschiedlichen Getriebeübersetzungen und Radgrößen, trotz jeweils gleichem Motordrehmoment, deutlich unterschiedlich sein.

@unbreakable:

Zitat:

versucht man, das Plateau-Niveau so schnell wie möglich zu erreichen (also das sogenannte "Turboloch" zu verkleinern) und es so lange wie möglich zu halten.

Wie die Drehmomentkurve bei dynamischen Veränderungen (z.B. Volllast bei schneller Beschleunigung in den unteren Gängen) aussieht, kann man gar nicht genau sagen, denn die bekannten Drehmomentkurven (sowie auch die Muscheldiagramme) werden bei jeweils konstanten Bedingungen (je Messpunkt: konstante Drehzahl bei konstanter Last) aufgenommen.

Der Drehmomentanstieg bei schnellen Beschleunigungen ist daher erst bei höheren Drehzahlen zu spüren, als es die Drehmomentkurve vermuten lässt. "Untenrum" kommt dann nichts

Wenn dies deutlich auftritt, ist das "Turboloch" vorhanden.

Mit den Verhältnissen, wie sie unter stationären Bedingungen am Motorprüfstand auftreten (siehe Drehmomentdiagramm), hat das nur wenig zu tun. Deswegen kann man Motoren, die in der Praxis bekanntlich ein deutliches Turboloch haben, auch nicht mit Hilfe der Drehmomentkurve eindeutig identifizieren.

.

Zitat:

Original geschrieben von navec

@unbreakable:

Zitat:

Original geschrieben von unbrakeable

und dass sie zweitens Kurven der abgeleiteten Größe "Leistung" (P = M x n; mit P: Leistung, M: Motor-Dehmoment, n: Motor-Drehzahl) sind, die wir nicht direkt spüren können.

Auch nicht ganz richtig, denn spüren kann man das Motordrehmoment ebenfalls nicht direkt, sondern nur die Beschleunigung, die durch die Radzugkraft erzeugt wird und die kann ja bei unterschiedlichen Getriebeübersetzungen und Radgrößen, trotz jeweils gleichem Motordrehmoment, deutlich unterschiedlich sein.

Daher habe ich ja geschrieben:

Zitat:

Original geschrieben von unbrakeable

Zitat:

... Die vom Fahrer / von der Fahrerin zu spürende Beschleunigungskraft, ist dann die Überschusskraft, die nach Abzug aller Widerstandskräfte (Reibungs- und Luftwiderstand, Steigungswiderstand) noch den Wagen beschleunigen kann. Und diese Beschleunigung ist es, die wir verspüren und die für uns ein Maß für die Kraft des Motors ist. ...

Dass diese verspürte Kraft (in einem Gang) direkt proportional dem Motordrehmoment (M = F x r; mit M: Moment, F: Kraft, r: Hebelarm) ist (Fahrwiderstände und Wirkungsgrad des Getriebes mal außen vor gelassen), habe ich als Basiswissen vorausgesetzt. Ich dachte, das wäre zu verstehen gewesen - gebe aber zu, dass das gar nicht so einfach eindeutig zu formulieren ist.

Das Getriebe und seine Auswirkungen auf die Radzugkraft habe ich dann übrigens extra nicht auch noch mit ins Spiel gebracht, weil es hier ja nur um den Vergleich unterschiedlicher Vollast-Drehmomentverläufe (Motor-Charakteristiken) ging.

Weitere Grundlagen dazu (auch zu der Bedeutung des Schaltgetriebes) gibt es in diesem Beitrag und in diesem Thread.

Schönen Gruß

Die 'glattgebuegelten' Drehmomentillustrationen wie z.B. im Skoda-Konfigurator[1] sollen in der Regel rueckwaerts gemessen worden sein, also quasi nicht hochtourend, sondern abtourend. Die entsprechende Kurve fuer hochtourend kann deutlich davon abweichen. Nichts genaues weiss ich nicht, diese Information habe ich mal durch Forenmitlesen erhalten. Man moege mich bitte korrigieren, sofern ich falsch liege.

Gruss

Warndreieck

[1] siehe beigefuegtes Bildschirmfoto

Drehmoment-leistung-illustration-skodaconfig-oct28-2011

Die offiziellen Drehmomentverläufe werden m.E. überhaupt nicht bei Drehzahl- oder Laständerung auf genommen, weder hoch- noch niedertourend, sondern immer nur bei (pro Messpunkt) konstanter Drehzahl und konstanter Last. Das gleiche gilt für die Darstellung des spez. Verbrauch mit Hilfe eines Muscheldiagramms.

(bei der Drehmomentkurve jeder Messpunkt mit Volllast. Beim Muscheldiagramm zusätzlich mit unterschiedlichen Lasten)

Wenn da noch dynamische Änderungen mit hineinspielen würden, wäre gar nichts mehr miteinander vergleichbar.

Von daher sind die offiziellen max. Drehmoment- und Leistungkurven nur dann in der Praxis annähernd nachvollziehbar, wenn Volllast bei keiner oder nur sehr geringer Drehzahländerung vorhanden ist und das ist häufig eben nur im höchsten Gang der Fall. Im ersten Gang praktisch nie.

 

Zitat:

Original geschrieben von navec

...

Von daher sind die offiziellen max. Drehmoment- und Leistungkurven nur dann in der Praxis annähernd nachvollziehbar, wenn Volllast bei keiner oder nur sehr geringer Drehzahländerung vorhanden ist und das ist häufig eben nur im höchsten Gang der Fall. Im ersten Gang praktisch nie.

Deswegen soll man ja beim sparsamen Fahren immer so zügig wie es geht bis in den höchsten Gang hochschalten, denn der Wirkungsgrad eines Motors steigt mit der (realen) Verdichtung - und die wiederum hängt stark von der Stellung der Drosselklappe (Vollast = maximal geöffnete Klappe = größter Wirkungsgrad = geringster Verbrauch für die abgerufene Fahrleistung) ab. ;)

Schönen Gruß

Zitat:

Original geschrieben von unbrakeable

Zitat:

Original geschrieben von navec

...

Von daher sind die offiziellen max. Drehmoment- und Leistungkurven nur dann in der Praxis annähernd nachvollziehbar, wenn Volllast bei keiner oder nur sehr geringer Drehzahländerung vorhanden ist und das ist häufig eben nur im höchsten Gang der Fall. Im ersten Gang praktisch nie.

Deswegen soll man ja beim sparsamen Fahren immer so zügig wie es geht bis in den höchsten Gang hochschalten, denn der Wirkungsgrad eines Motors steigt mit der (realen) Verdichtung - und die wiederum hängt stark von der Stellung der Drosselklappe (Vollast = maximal geöffnete Klappe = größter Wirkungsgrad = geringster Verbrauch für die abgerufene Fahrleistung) ab. ;)

Schönen Gruß

parsames Fahren...... kann aber vorzeitig ein ZMS kosten oder auch einen Getriebeschaden kreieren. Da relativiert sich die Ersparnis unter den genanten Umständen recht schnell!

Was ist ZMS und warum könnte ein Getriebeschaden eintreten?

@unbreakable:

Zitat:

Deswegen soll man ja beim sparsamen Fahren immer so zügig wie es geht bis in den höchsten Gang hochschalten, denn der Wirkungsgrad eines Motors steigt mit der (realen) Verdichtung - und die wiederum hängt stark von der Stellung der Drosselklappe (Vollast = maximal geöffnete Klappe = größter Wirkungsgrad = geringster Verbrauch für die abgerufene Fahrleistung) ab

mit realer Verdichtung meinst du wahrscheinlich den Mitteldruck, oder?

Im Bereich des höchsten Mitteldrucks ist eigentlich nie (bei keiner Drehzahl) der höchste Wirkungsgrad (= geringste spezifische Kraftstoffverbrauch) und bei relativ niedrigen oder relativ hohen Drehzahlen sowieso nicht, wie man aus Muscheldiagrammen ablesen kann.

Wenn ich mir mal beispielsweise das Muscheldiagramm des 1,4TSI-Twinchargers (Golf 5) ansehe, was mit gerade vorliegt und hier im Forum veröffentlicht wurde, liegt der Bereich des höchsten Wirkungsgrads bei ca 2000 - 3700rpm und ca 2/3 des maximal möglichen Mitteldrucks.

Also weder sehr geringe Drehzahlen noch maximaler Mitteldruck sind laut diesem Muscheldiagramm für maximalen Wirkungsgrad förderlich.

 

@Navec

ZMS = Zweimassenschwungrad, dieses wurde gebaut um die Resonanzen des Motors vom Getriebe fern zu halten. Bei untertouriger Fahrweise und zu frühem hochschalten wird dieses extrem belastet und führt zu frühzeitigem Ausfall.

Getriebeschäden können auch wegen zu frühem hochschalten oder untertouriges Fahren entstehen. Resonanzen werden aufs Getriebe, Antriebsstrang übertragen.

Danke. Die Abkürzung war mir nicht geläufig.

Die Frage ist, was im Einzelfall "untertourig" und was "zu früh hochschalten" bedeuten.

Die Schaltanzeigen bzw. die automatische Schaltung des DSG lässt einen mit dem 1,2TSI im höchsten Gang bereits mit 1200-1300rpm fahren, sogar minimale Steigungen bei konstanter Fahrt.

Dabei brummelt der Motor etwas, aber er ruckelt nicht.

Ich persönlich finde diese geringen Drehzahlen für einen 1,2L-Benziner schon etwas wenig, aber VW scheint da definitiv anderer Meinung zu sein und lässt diese geringe Drehzahl sogar schon bei noch eiskaltem Motor zu. Untertourig ist das also offiziell nicht.

Meine Befürchtung ist da weniger ein Getriebeschaden, als ein Schaden der Motorlager.

Je kleiner die Motoren, desto kleiner ist normalerweise auch der Durchmesser der Motorlager und je kleiner der Durchmesser, desto mehr Drehzahl braucht es, um die erforderliche Umfangsgeschwindigkeit für einen stabilen hydrodynamischen Ölfilm zu erreichen.

Wer da beim 1,2TSI im 6. Gang bei 1300rpm und kaltem Motor Teil-Gas gibt, tut dem Motor m.E. keinen gefallen. Aber vielleicht liege ich da ja falsch.

Beim DSG ist es im Automatik-Modus glücklicherweise nicht möglich, den Motor bei 1300rpm im 7. Gang mit z.B. mehr als 1/4-Gas zu beaufschlagen, weil dann sofort heruntergeschaltet wird.

Mit dem Handschaltgetriebe wäre so ein Verhalten aber durchaus wahrscheinlich, wenn ein militanter Sparfahrer versucht, die Ganganzeige ignorierend, durch solche Torturen ein paar Kubikzentimeter Sprit zu sparen.

@ navec,

Deine Gedankengänge sind gut. Ja, ich bin auch der Meinung das hohe Zünddrücke schädlicher als Drehzahlen sind. Wie immer... die gute Mischung machts aus.

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