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Samstag, 3. April 2010
Drehmoment vs Leistung
Diesmal geht’s um zwei wichtige Begriffe auf dem Gebiet des Tunings, dass wäre die Leistung und das Drehmoment. Was sind die beiden Begriffe überhaupt und was sagen sie aus.
Was ist Leistung, was ist Drehmoment?
Leistung gibt an welche Arbeit pro Zeiteinheit verrichtet werden kann.
P=W/t P...Leistung
W...Arbeit
t...Zeit
W=F*s F…Kraft
s…Weg
M=F*r M...Drehmoment
r…Abstand um Drehpunkt
Das Drehmoment wird in einem Auto mehrmals übersetz durch das Getriebe (1.Gang höchstes, letzter Gang niedrigstes) und die Hinterachsübersetzung und daher ist jenes Drehmoment aus einem Diagramm in einer Zeitschrift nicht jenes, welches am angetriebenen Rad anliegt.
Zusammenhang zwischen Drehmoment und Leistung:
P=M*w M…Drehmoment
w…Winkelgeschwindigkeit (w=n*Pi/30), Drehzahl
Wie man sieht hängen Drehmoment und Leistung über die Drehzahl zusammen. Die Leistung ist eigentlich eine „künstliche“ Größe. An einem Motorprüfstand wird das Drehmoment gemessen und dadurch kann man sich die Leistung errechnen.
Hohe Leistung kann auf zweierlei Wege erreicht werden:
1. hohe Drehzahl und eher niedriges Drehmoment (Formel 1 Auto)
2. geringe Drehzahl und hohes Drehmoment (Dieselmotor)
Es lasst sich daher keine Aussage treffen wenn man die maximale Leistung kennt.
Das Einzige was man feststellen kann ist, dass die Höchstgeschwindigkeit mit der Leistung etwas zu tun hat, hier ein Beispiel:
GOLF V 140PS (Diesel) 203km/h
GOLF V 150PS (Benzin) 206km/h
Wie man sieht obwohl das Drehmoment vom Diesel sehr viel höher ist, ist die erreichbare Endgeschwindigkeit gleicht der des Benziners.
Ein weiteres Beispiel dafür ist z.B. ein Formel 1 Auto, welches ca. 350Nm hat, aber über 300km/h Höchstgeschwindigkeit hat.
Es lasst sich aber auch nicht generell sagen hohe Leistung ist gleich hohe Endgeschwindigkeit siehe z.B.: LKW, wie oben gesagt schon weil Leistung auf zwei Arten erreicht werden kann und der Luftwiderstand auch eine Rolle noch spielt.
Drehmoment ist die Größe die uns alle schon mehr interessieren sollte und welche eine Aussage über die Charakteristik des Motors tätigen lässt.
Drehmoment in einem Verbrennungsmotor entsteht dadurch, dass der Zündruck auf den Kolben drückt und über den Hebelarm der Kurbelwelle ein Moment erzeugt. Das Moment und im weiterem die Antriebskraft (Moment über Übersetzung und Raddurchmesser in eine Kraft am angetriebenen Rad umgerechnet) sind ausschlaggebend für das Beschleunigungs- bzw. Durchzugsverhalten.
Als Beispiel es hat wenig Sinn mit einem Diesel knapp vorm Drehzahlbegrenzer sich von einer Ampel weg zu feuern, da er das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich hat, aber mit einem Benziner hat es sehr wohl Sinn, da er sein Drehmoment im oberen Drehzahlbereich hat.
Es gibt aus der Mechanik eine Formel die das schön zeigt:
Summe aller Kräfte = Masse * Beschleunigung
Auf ein Auto bezogen:
Antriebskraft – Fahrwiderstand = Fahrzeugmasse * Beschleunigung
Wie man sieht je größer die Antriebskraft ist, desto schneller kann man Beschleunigen oder desto mehr kann ich ziehen z.B. bei LKW von Interesse.
Fahrwiderstände sind Steigung, Rollwiderstand und der wichtigste der Luftwiderstand. Wenn die Antriebskraft und der Fahrwiderstand gleich groß sind, ergibt sich keine Beschleunigung mehr und man kann somit die Endgeschwindigkeit ausrechnen.
Die Dieselfahrer werden sich jetzt alle freuen wegen ihrem hohen Drehmoment. Es kommt aber nicht nur auf das Spitzendrehmoment an sondern auf den Verlauf und vor allem auf den Drehzahlbereich und wie oben schon erwähnt in den Diagrammen steht meistens das Motordrehmoment und nicht das Antriebsmoment am Rad.
Wenn man nämlich das Antriebsmoment am Rad, Moment nach Getriebe- und Achsübersetzung, betrachtet bei einem Beschleunigungsvorgang von 0-100km/h von Benziner und Diesel hat der Diesel zwar beim Anfahren bzw. im unteren Drehzahlbereich einen Vorteil, aber er muss früher schalten und verliert durch das Schalten auf die 2. am Rad Antriebskraft (Antriebsmoment) und der Benziner dreht inzwischen im 1.Gang noch hoch und nutz das höhere Drehmoment im 1.Gang länger.
Also als kurze Zusammenfassung noch mal, Leistung gibt „eher“ eine Tendenz über die Höchstgeschwindigkeit und Drehmoment über das Beschleunigungsverhalten.
Wie kann man nun die beiden Faktoren beeinflussen:
Leistung (Viertakt): Pe=VH*pe*n/2
Moment: Me=30*Pe/(n*p) bzw. Me=30*VH*pe/(p *2)
VH… Hubraum
pe… effektiver Mitteldruck, gemittelter Druck eines Zylinders über das Hubvolumen des
Zylinders, also so wie wenn beim Arbeitstakt von OT bis UT immer der gleiche Druck herrschen würde
Me... effektives Drehmoment
n... Motordrehzahl
Folgende Maßnahmen erhöhen die Leistung:
1.Hubraumvergrößerung
2.Mitteldruck anheben
3.Drehzahlsteigern
Folgende Maßnahmen erhöhen das Drehmoment:
1.Hubraumvergrößerung
2.Mitteldruck anheben
Der Mitteldruck ist abhängig vom Liefergrad, also von jener Luftmenge die sich im Zylinder befindet (Füllung) und vom Gemischheizwert, also der Energie im „Kraftstoff“.
Beispiel zur Steigerung vom Mitteldruck:
1.Aufladung
2.Nockenwellen
3.Kanäle erweitern und glätten
Wie man aber an den Maßnahmen sieht beeinflusst man immer Leistung und Drehmoment gemeinsam, aber man beim Tuning Schwerpunkte setzen, welche entweder das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich („Drehmomenttuning“) beeinflussen oder im oberen Drehzahlbereich („Leistungstuning“) und somit auch die Leistung stark anhebt.
Das war nun mal wenig Theorie zum Thema Leistung und Drehmoment. Ich werde auch einmal ein Thema machen Diesel vs Benzin schreiben, damit das auch ausdiskutiert ist. Ich hoffe, dass ihr der Bericht informativ war und, dass Leistung nicht viel aussagt und dass nicht nur Spitzenwerte interessant sind sondern Verläufe erst wirklich eine vernüftige Aussage zu lassen.
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