Welche Größen sind zum Beschleunigen relevant?
Hallo,
ich bin 18 Jahre, mache zum 1. August eine Ausbildung zum KFZ-Mechatroniker und strebe in ferne Zukunft auch ein Studium in dieser Fachrichtung an, da ich mich einfach seit langem für Fahrzeug-und vor allem für Motortechnik interessiere.
Ich habe mich mal etwas intensiver damit befasst, welche Größen eigentlich für die Beschleunigungswerte relevant sind.
Da stößt man natürlich als erstes einmal auf die Getriebe-und Achsübersetzung, jedoch möchte ich diese außen vor lassen und mich auf den Motor konzentrieren. Hier gibt es zwei wesentliche Größen:
1. Das Drehmoment und
2. Die Leistung.
Wobei man aber erwähnen muss, dass sich die Leistung sozusagen aus dem Drehmoment errechnen lässt.
Aus diesem Grund hört man häufig: "je größer das Integral unter einer Drehmomentskurve, desto besser wird das Fahrzeug beschleunigen".
Und man hört häufig: "Nur das Drehmoment ist für die Beschleunigung interessant".
Ich kann das jedoch nicht so ganz nachvollziehen:
Ich habe unten mal eine Drehmoment-und Leistungskurve von meinem C 180 Kompressor W203 eingefügt:
Demnach müsste mein Wagen bei 2.500 Umdrehungen genau so gut ziehen, wie bei 4.000 Touren, was aber nicht stimmt, denn
das Fahrzeug zieht bei 4.000 Umdrehungen besser, weshalb man doch nicht das Drehmoment auf die Beschleunigung pauschalisieren kann, sondern man müsste doch auch eine Abhängigkeit zu den Umdrehungen/min. erstellen.
Und genau deshalb möchte ich hier fragen: Was ist wirklich wichtig für die Beschleunigung?
Allein das Drehmoment kann dafür ja nicht verantwortlich sein, da muss es doch auch noch eine Abhängigkeit von den Umdrehungen geben.
Aber wie sieht diese Abhängigkeit aus?
Mit freundlichen Grüßen
Felix
Beste Antwort im Thema
Zitat:
Allein das Drehmoment kann dafür ja nicht verantwortlich sein, da muss es doch auch noch eine Abhängigkeit von den Umdrehungen geben.
Aber wie sieht diese Abhängigkeit aus?
Als handliche Zahlenwertgleichung näherungsweise: P[kW]=M[Nm]*n[1/min]/9550. 😁
Das, was Dich nach vorne bringt, ist Leistung. Sonst nix. Und die ist ein Produkt aus Drehmoment und Drehzahl.
Das ganze Drehmomentgelaber ist Stammtisch-Schwachsinn. Ein hohes Drehmoment bei niedriger Drehzahl bedeutet nicht anderes als eine vergleichsweise höhere Leistung bei niedriger Drehzahl.
199 Antworten
@Rael... das Diagramm fehlt 😉
Zitat:
Original geschrieben von Diabolomk
@Rael... das Diagramm fehlt 😉
Jetzt nicht mehr!
Manchmal klappt das Hochladen nicht im ersten Anlauf 😕
Du hast sowas nicht zufällig grad parat, von nem Sauger der noch ne Drehorgel ist?
Zitat:
Original geschrieben von Rael_Imperial
Aber da ich schon mit so einem Kommentar gerechnet habe, habe ich noch flugs ein Diagramm von einem Diesel rausgesucht. Da sieht man wiederum den schönen Zusammenhang zwischen Drehmoment und Beschleunigung. Erst kommt der relativ langsame Momentenaufbau durch den Turbolader (den mir ja auch niemand glauben möchte), dann erreicht der Motor zwischen ca. 1600 und 1800 1/min sein Momentenmaximum. Anschließend folgt der lange Abstieg. Und die Beschleunigung? Folgt brav!
Dem Momentaufbau durch den hochdrehenden Turbolader hätte ich Dir auch ohne das Diagramm geglaubt...
Und mit dem Rest zerstörst Du gerade mein Weltbild. Danke! 😉
Das Drehorgeldiagramm hätte ich auch gerne!
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Zitat:
Original geschrieben von Diabolomk
Du hast sowas nicht zufällig grad parat, von nem Sauger der noch ne Drehorgel ist?
Ähem, was war denn mein erstes Beispiel??
Max. Drehmoment bei 4250 1/min und Nenndrehzahl 7000 1/min.
Zitat:
Original geschrieben von Powermikey
Dem Momentaufbau durch den hochdrehenden Turbolader hätte ich Dir auch ohne das Diagramm gegalubt...
Da hatte ich hier aber schon noch viel wildere Diskussionen im Forum als diese hier jetzt.
Zitat:
Und mit dem Rest zerstörst Du gerade mein Weltbild. Danke! 😉
Sollte ich es etwa geschafft haben? 😕😁
Zitat:
Das Drehorgeldiagramm hätte ich auch gerne!
Siehe oben.
Zitat:
Original geschrieben von Rael_Imperial
Ähem, was war denn mein erstes Beispiel??Zitat:
Original geschrieben von Diabolomk
Du hast sowas nicht zufällig grad parat, von nem Sauger der noch ne Drehorgel ist?
Max. Drehmoment bei 4250 1/min und Nenndrehzahl 7000 1/min.
Habs, danke 😉
Das Diagramm zeigt übrigens sehr schön, weshalb ich ein Freund von (guten) Saugmotoren bin:
- Sofortiger Beschleunigungssprung beim Gasgeben
- Von 2000 bis 6000 1/min (fast) konstante und gleichmäßige Beschleunigung
- Schon bei 1800 1/min die gleiche Beschleunigung wie noch bei 7200 1/min (kurz vorm Begrenzer)
Machen wir mal einen physikalischen Ansatz. Die Fahrwiderstände lasse ich jetzt der Einfachheit halber weg.
Wie groß ist die kinetische Energie E einer Masse m mit der Geschwindigkeit v?
=> E = 1/2 * m * v²
Das können wir jetzt zusätzlich noch von der Zeit t abhängig machen, die Masse wird dabei als konstant angesehen:
=> E(t) = 1/2 * m * v²(t)
Das ganze leiten wir jetzt mal nach t ab:
E'(t) = 1/2 * m * (2 * v(t) * v'(t))
Da wir wissen, dass die Zeitableitung der Energie die Leistung P ergibt* und die Zeitableitung der Geschwindigkeit die Beschleunigung a, können wir stattdessen auch schreiben:
P(t) = m * v(t) * a(t)
So, was können wir daraus ablesen?
Die benötigte Leistung ist proportional zur Masse und zur Beschleunigung (das sollte den meisten intuitiv klar sein), aber auch proportional zur Geschwindigkeit! Und das ist den wenigsten klar.
Wenn ich also eine Masse z.B. bei 100 km/h genauso stark beschleunigen will wie bei 50 km/h, brauche ich die doppelte Leistung!
Und genau das sollte man bei den Betrachtungen der Drehmoment-, Leistungs- und Beschleunigungskurven beachten. Insbesondere bei Beschleunigungen im selben Gang.
Da wird gerne argumentiert (als Beispiel mal ein absolut konstantes Drehmoment über die Drehzahl vorausgesetzt):
"Die Leistung nimmt ja stetig zu (wegen der steigenden Drehzahl), die Beschleunigung bleibt aber gleich. Daher muss ja das Drehmoment und nicht die Leistung entscheidend sein."
Tja, nur nimmt mit der Drehzahl die Geschwindigkeit und im gleichen Maße auch die benötigte Leistung (für die gleiche Beschleunigung) zu.
Es muss daher "Die Beschleunigung bleibt gleich, weil die Leistung zunimmt" heißen, und nicht "obwohl die Leistung zunimmt". Würde die Leistung nicht zunehmen, würde die Beschleunigung geringer werden.
Andererseits sollte man bei der Aussage "Die Beschleunigung ist bei Pmax am größten" aber auch präzisieren: Bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit ist die Beschleunigung dann am höchsten, wenn man den Betriebspunkt wählt, wo der Motor die größte Leistung abgeben kann (das hängt von den Getriebeabstufungen ab und muss nicht Pmax entsprechen!).
Übrigens lässt sich die obige Formel schön auf die Beschleunigung umstellen. Das beantwortet dann auch die Ursprungsfrage:
a(t) = P(t) / (m * v(t))
*: Eigentlich ist die Leistung die Ableitung der Arbeit. Das kann man hier aber durchaus gleichsetzen.
Die Betrachtung im vorstehenden Posting ist korrekt, aber m.E. viel zu kompliziert, letztlich verwirrend.
Wenn man es rein physikalisch betrachtet reduziert sich alles auf
a = F/m
Die Masse m des Fahrzeugs ist konstant. Der Vereinfachung halber nehmen wir Luft und Rollwiderstand raus.
Die Kraft F ist die Radzugkraft. In einem Gang X resultiert diese aus Motordrehmoment, Übersetzung (wie auch immer die sich mit wieviel Teilübersetzungen zusammensetzt) und Raddurchmesser.
Daraus resultiert, dass die Beschleunigung a auf einem bestimmten Punkt des Drehzahlbandes direkt proportional dem anliegenden Drehmoment ist. Wenn das Drehmoment über das Drehzahlband etwa konstant ist, ist in dem Gang auch die Beschleunigung a konstant. (Wenn das Drehmoment schwankt, schwankt die Beschleunigung eben mit.)
Die Leistung kommt an einem anderen Punkt ins Spiel. Und zwar wenn man zwei Motoren vergleicht, die etwas gleiches Drehmoment haben, aber einer davon höhere Leistung, dann erreicht er das über höhere Drehzahlen (Drehfähigkeit ist höher).
Das heisst, dass, wenn man bei den unterschiedlichen Fahrzeugen Gänge gleicher Übersetzung betrachtet der Motor mit höherer Leistung den Gang weiter/länger nutzen kann. Man muss erst später hochschalten. Was von daher wichtig ist, weil dann im höheren Gang notwendiger Weise die Radzugkraft und damit die Beschleunigung geringer ist. Das höhere Gesamt-Beschleunigungsvermögen (0-100 km/h u.ä.) resultiert aus der besseren Nutzung kleiner Gänge.
Diese Betrachtung kann man auch "drehen", z.B. Vergleich mit Gängen gleicher Reichweite machen, z.B. bei beiden Fahrzeugen Gänge die bis 120 km/h reichen.
Dann hat der Leistungsstärkere Motor den Vorteil, dass sein Gang - wegen der höheren Drehfähigkeit - kürzer übersetzt ist, mehr Radzugkraft resultierend aus gleichem Motordrehmoment erzeugt.
Oder man betrachtet Fahrzeuge gleicher Leistung, aber unterschiedlichem Drehmoments, etc etc
Aber es läuft am Ende immer auf dasselbe hinaus.
Alles andere wie nicht-flache Drehmomentkurven, Getriebestufungen etc sind nur Detailaspekte, die nichts grundsätzliches an der Betrachtung ändern.
Gruß
Martin
Mein Reden 😉
Nichts anderes habe ich die ganze Zeit gemeint. Ich habe immer das gesamte Ding inkl. der zugehörigen Übersetzungen gemeint. Die Details haben mich nie gekümmert...interessieren niemand...
Naja, deshalb bin ich ja auch nicht Politiker geworden. Keiner versteht mich... *schnüff* ...
Zitat:
Original geschrieben von Rael_Imperial
Mein Reden 😉
Nein. Hab ich nie so verstanden! 😠
Zitat:
Original geschrieben von Powermikey
Nein. Hab ich nie so verstanden! 😠Zitat:
Original geschrieben von Rael_Imperial
Mein Reden 😉
Ich schon. 😉
Zitat:
Original geschrieben von Powermikey
Nein. Hab ich nie so verstanden! 😠Zitat:
Original geschrieben von Rael_Imperial
Mein Reden 😉
😕😕😕
Habe ich jemals etwas anderes geschrieben als das, was Martin hier so schön formuliert hat:
"a = F/m
Die Kraft F ist die Radzugkraft. In einem Gang X resultiert diese aus Motordrehmoment, Übersetzung (wie auch immer die sich mit wieviel Teilübersetzungen zusammensetzt) und Raddurchmesser.
Daraus resultiert, dass die Beschleunigung a auf einem bestimmten Punkt des Drehzahlbandes direkt proportional dem anliegenden Drehmoment ist."