Motor & Antrieb - Technische Diskussion über die Grundlagen

[picomint]

In diesem Thread sollen Motoren und Antriebe aus technischer Sicht diskutiert werden. Erörtert werden sollen auch theoretische Grundlagen und praktische Berechnungen zum Thema. Schwerpunkte sind: Leistung und Leistungsverluste bei serienmäßigen und auch bei getunten Fahrzeugen. Dazu gehören: Fahrleistung, Beschleunigung, Elastizität, Höchstgeschwindigkeit, Motorleistung, Radleistung, Schleppleistung, Übersetzung usw. Aspekte wie Kosten, Verbrauch und Schadstoffausstoß lenken vom Thema ab und sind nicht erwünscht.

Es gibt dazu bereits sehr lesenswerte und interessante Beiträge in anderen Threads. Leider gehen diese Beiträge dort unter und lenken vom eigentlichen Thema ab. In diesem Thread sollen solche Beiträge dauerhaft bestehen bleiben und intensiv diskutiert werden. Auf dieser Grundlage soll zukünftig nicht immer wieder bei Adam und Eva angefangen werden müssen. Links auf fachliche Beiträge, Artikel, verfügbare Software-Programme (Online oder Offline), Excel-Tabellen, Diagramme und Messwerte sind ausdrücklich sehr erwünscht.

Dieser Thread soll allen Usern mit entsprechendem Interesse dienen und ist nicht den KFZ-Profis und Ingenieuren vorbehalten. Das Hauptziel ist die Vermittlung von Wissen. Bitte nutzt diese Gelgenheit und postet hier euer Wissen. Zukünftige Diskussionen und Vergleiche, zwischen den im Octavia angebotenen Motoren und Antrieben, sollen auf einer fundierten Basis geführt werden können und möglichst nie im Streit enden.

[DerDuke]

Meiner meinung nach einer der besten, kompaktesten und mit Willen bis auf wenige technische Details auch für Laien verständliche Beitrag ist der
Fachbeitrag von Jürgen Tiegs zum Thema Leistung und Drehmoment.

Für alle dies ganz genau nehmen wollen - das persönliche OK des Erstellers für ein Verlinken hier in Forum gibts auch.

Hier der Fachbeitrag (quelle: http://www.juergen-tiegs.de):
http://www.juergen-tiegs.de/up/fachbeitrag_u.pdf

Ich glaube mit diesem Beitrag könnten über 50% der Diskussionen zu Themen wie zum Vergleich von Motordrehmomentwerten (Äpfel mit Birnen) oder zur Elastizität, optimalen Schaltpunkten, etc. vermieden werden, einfach weil endlich mal die korrekten physikalischen Grundsätze und Zusammenhänge aufgezeigt werden.

Auf Wunsch stelle ich hier auch noch den Link auf den Fachbeitrag zum Thema Leistung und Höchstgeschwindigkeit rein -
dieser Beitrag soll vor allem klar machen, wie viel Leistung bei einem gewissen Fahrzeug für die Erreichung einer gewissen (realen, nicht nach Tacho) Höchstgeschwindigkeit erforderlich ist.

Hier der zweite Fachbeitrag (quelle: http://www.juergen-tiegs.de):
http://www.juergen-tiegs.de/up/fachbeitrag_vmax.pdf


Ein paar konkrete Zahlen dazu:

Um die Höchstgeschwindigkeit eines bestimmten Fahrzeugs um 10% zu steigern, ist eine Leistungssteigerung von ca. 33% notwendig.
(unabhängig vom Ausgangswert). Das bedeutet, wenn mein Fahrzeug eine Höchstgeschwindigkeit von 200km/h laut Hersteller besitzt, so
sind für 220km/h rund 33% Mehrleistung (z.B. durch Chiptuning) notwendig. Anders ausgedrückt, durch Serienstreuung (welche laut Gesetz nur bei 5% liegen darf), werde ich niemals 10% Streuung nach oben bei der Höchstgeschwindigkeit erreichen.

Die gesetzlich max. tolerierte Streuung bei der Motorleistung liegt bei 5%. Eine 5 prozentige Streuung der Motorleistung nach oben bedeutet eine Steigerung der
Höchstgeschwindigkeit von ca. 1,5% (bei 200km/h wären das somit ca. 203km/h bei einer Streuung der Motorleistung um 5% nach oben)

Würde ein Motor in der max. Leistung sogar 10% nach oben streuen, so würde das eine Erhöhung der Höchstgeschwindigkeit von ca. 3% bedeuten (im Beispiel statt 200 eben 206km/h)

Diese Beispiele sind auch als solche zu sehen, da im konkreten Fall auch immer die Getriebeübersetzung mitspielen muss.


Übersicht:

Leistungssteigerung [%] zu damit erzielbarer Steigerung der Höchstgeschwindigkeit [%] (bei optimaler Getriebeübersetzung)

5% --> 1,6%
10% --> 3,2%
15% --> 4,8%
20% --> 6,2%
30% --> 9,2%
50% --> 14,5%
100% --> 26%

Heißt im Umkehrschluß z.B., dass eine Leistungssteigerung um 100% (verdoppelung der Leistung) eine max. Steigerung der v/max von 26% bringt.
Anders ausgedrückt - ein 100PS Diesel, der laut Schein 185km/h rennt, würde mit 200PS (bei angepasstem Getriebe) max. 233km/h rennen, bei 150PS 212km/h
Wenn also jemand "behauptet", dass sein 100PS Diesel auf ebener Strecke ohne Rückenwind, Heimweh und Windschatten echte 210km/h läuft, so müsste er in Wirklichkeit dafür um rund 50% nach oben "streuen" oder rund 150PS haben...

Und nun darf munter drauf los diskutiert werden.

[O2-RSBerliner]

Hi !

Gute Erklärungen, auch für den Laien verständlich...........

Dann ist es ja gar nicht so abwägig - wie von einigen hier behauptet wird - , dass ich schon einmal mit meinem RS laut Navi die 257 km/h erreicht habe.

Laut Rechnung müsste ich ca. 245 PS haben, um auf 257 km/h zu kommen.............

[Segafrendo]

Alles sehr gut erklärt, und endlich auch mal einer, der das über die Zugkrafthyperbeln grafisch veranschaulicht.

Im Anhang meine Excel-Tabellen zur Leistungsberechnung für KFZ.

[Lani]

Hallo zusammen.

Aufgrund der immer lauter werdenden Diskussionen um das Thema Drehmoment/Leistung habe ich mir mal die Mühe gemacht, bei den aufgeladenen Motoren des Octavia II tabellarisch alle Daten und Fakten zusammen zu fassen, und bildich dargestellt.
Dies heisst im Klartext: Zu den Motoren 1.4 TSI ( 90kW ), 1.8 TSI ( 118kW ), 1.6 TDI ( 77kW ) und 2.0 TDI ( 103kW ) findet man in der Anlage eine Tabelle, die ein Radzugkraft/Geschwindigkeit-Diagramm enthält. Zugleich habe ich die immer wieder verglichenen Motoren 1.4 TSI / 1.6 TDI und 1.8 TSI / 2.0 TDI ebenfalls in ein Diagramm zusammen gefasst. So kann man direkt ersehen, welcher Antrieb bei welcher Geschwindigkeit mehr Kraft auf die Straße schickt.

Ich hoffe, dass es jedem Verständlich ist. Falls nicht, stehen picomint und ich gerne zur Verfügung, um Unklarheiten aus dem Weg zu räumen.

Anmerkung am Rande: Auf dieser Seite ist neben dem bisher genannten Fachbeitrag von Jürgen Tiegs nochmals schön der Zusammenhang von Drehmoment, Leistung und deren Aussagekraft erklärt anhand des BMW 850CSi.

best regards

Lani / Andre

[DerDuke]

Danke für die tollen Diagramme, ist ja doch immer etwas Aufwand so etwas zu erstellen
(wenn die Vorlage mal da ists gehts ja, aber Aufwand ists immer noch)

Das Diagramm 2.0TDI vs. 1.8TSI bestätigt genau mein subjektives Empfinden (wobei der 2.0 TDI im Seat Leon
noch ein paar Prozent kürzer übersetzt war - sprich die max. Radzugkraft im jeweiligen Gang war nochmal etwas höher).

Im 2. Gang hat der 1.8 TSI vor allem unten rum subjektiv schon um einiges weniger "Punch" als der 2.0 TDI
(rund 8000N Radzugkraft vs. rund 6000N beim 1.8 TSI). Nichts desto trotz beschleunigt der 1.8 TSI richtig geschaltet ab
dem 2. Gang durchgehend schneller als der 2.0 TDI.

Ein kleiner Fehlerteufel dürfte sich im Diagramm 2.0 TDI vs. 1.8 TSI im 4/5 Gang beim TDI eingeschlichen haben (die beiden Gänge
drehen bei entsprechenden Geschwindigkeiten gleich hoch). - der 5. Gang dürfte schon die "zweite" Aschsübersetzung (Feld C13) verwenden.

[daBlue]

Danke für die Diagramme, könnte man die Tabellen (bei mir für den 1.8ter) noch durch eine Zeile mit optimalem Schaltpunkt für spritsparendes Fahren optimieren? Müsste ja immer so sein das er beim schalten im Bereich zwischen 1500 - 4500 bleibt!? Oder versteh ich da was falsch? Die idealen Schaltpunkte die da jetzt drin stehen, sollten wohl zu einem schnellen Tod des Motors und enormen Verbräuchen führen, oder?

[DerDuke]

Optimale Schaltpunkte (bezüglich Verbrauch) kann man nicht "ausrechnen", da hierzu wirklich viele Faktoren mitspielen (innere Reibung beim Motor, Einspritzmengen zur Drehzahl, etc.)

Wenns wirklich um spritsparendes Fahren bei dem Motor geht würde ich bei rund 2000U/min schalten (beim Beschleunigen), beim Dahinrollen auf ebener Strecke ist eine niedrige Drehzahl von Vorteil (bei dem Motor würd ich im Ortsgebiet (50km/h) den 5. Gang wählen, ab 65km/h den 6. Gang.)

[daBlue]

Hy, hab jetzt sowas in der Art auch ausgerechnet, ich denke in der Stadt im 5ten zu bleiben is sinnvoll, hab bis jetzt zwar bei ~60 den 6ten genommen, aber dann hat er schon arg mühe, den der Turbo würde ja erst bei ca 66. einsätzen.

[Lani]

@ DerDuke: Ja, du hast recht. Der kleine böse Fehlerteufel hat sich eingeschlichen, in der Tabelle habe ich C13 mit C12 vertauscht im 5. Gang. Ist wohl picomint ebenfalls nicht aufgefallen

@daBlue: Ich würde so schalten, dass im nächsten Gang zwischen 1400 - 1500min-¹ anliegen, ausser im 1. Gang .. da sollte man so schnell wie möglich in den 2. Gang. Ich würde wie folgt schalten.
1. Gang: 1800rpm -> 2. Gang 1000rpm
2. Gang: 2000rpm -> 3. Gang 1400rpm
3. Gang: 2000rpm -> 4. Gang 1500rpm
4. Gang: 1900rpm -> 5. Gang 1500rpm
5. Gang: 1800rpm -> 6. Gang 1500rpm.

Man kann natürlich auch so schalten, dass im nächsten Gang rund 1000 - 1200rpm anliegen .. doch da hat der Motor so wenig Kraft, dass ein Beschleunigen undenkbar ist ohne Schaltvorgang. Liegt nun an der persönlichen Einstellung. Ich fahre z.B. lieber im 4. Gang durch die Ortschaft mit 50 - 60km/h, im 5. Gang ist er mir einfach zu träge bei diesen Geschwindigkeiten.