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Analogie: Ein Gewichtheber und ein Sprinter wollen eine Last einen Berg
hochziehen. |
Gewichtheber
- schafft mehr Gewicht
- bewegt sich aber langsam
- benötigte
Kraft x Weg steht für das Drehmoment
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Sprinter
- schafft nicht so viel
- rennt aber den Berg hoch
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multipliziert mit der Geschwindigkeit entspricht der
Leistung
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Übertrag auf das Auto: gleicher Berg - 2 verschiedene Wege |
gerader Weg (Falllinie)
- viel Kraft erforderlich,
- niedrige Drehzahl
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Serpentinen
- weniger Kraft erforderlich
- dafür mit hoher Drehzahl
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P =
F x v
Wenn das Produkt aus Kraft und Geschwindigkeit gleich groß ist (gleiche
Leistung) kommen beide gleichzeitig oben an.
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Hohe Leistung ermöglicht hohe Drehzahl. Dies
bedeutet auch hohe Geschwindigkeit ( mit dem Produkt der
Getriebegesamtübersetzung). Hohes Drehmoment steht für Durchzugskraft. |
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Leistung
und Drehmoment hängen eng miteinander zusammen.
Die Höhe des Drehmoments und die
dazugehörige Drehzahl sind für die Leistung maßgeblich. Die Leistung
entsteht aus der zeiteinheitsbezogenen Arbeit. Dies kann man aus der
Formel für die mechanischen Leistung besonders deutlich ablesen.
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W*
= F x s
und
P = F x s / t
(*Die mechanische Arbeit entspricht dem Drehmoment ) |
Die mechanische
Arbeit, also das Drehmoment, ist die Wirkung des Verbrennungsdrucks auf
Kolben und Kurbelwelle (s.a. Drehmoment und
Füllung). Dies lässt sich mit der folgenden Formel ausdrücken:
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| P = M
x
T
(
T=
Winkelgeschwindigkeit
=
A
x n / 30000
) daraus ergibt sich: P = M x n
/ 9551 |
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Beispiele: Entnimmt man dem
Diagramm die Werte 500 Nm bei 2000 1/min bzw. 500 Nm bei 3000 1/min und
setzt sie jeweils in in die Formel ein, so erhält man 105 kW bzw. 157 kW.
So ist es also möglich jedem Drehmomentwert einen zugehörigen
Leistungswert zuzuordnen.
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Bei abnehmenden
Füllungsgrad fällt der Mitteldruck und das Drehmoment. Wird die
Drehzahl des höchsten Arbeitsdrucks und auch höchsten Drehmoments
überschritten, fällt dadurch das Drehmoment aber die Leistung steigt wegen
der steigenden Drehzahl natürlich weiter! Irgendwann wird der Gaswechsel
aber so schlecht, das Drehmoment fällt sehr tief, so dass das nicht mehr
durch die Drehzahl kompensiert werden kann: die Leistung sinkt bei weiter
steigender Drehzahl.
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Noch wichtiger ist
aber der Verlauf der Leistungskurven. Vergleicht man zwei gleichstarke
Motoren, so ist der Motor besser, der eine konkavere Leistungskurve
aufweist. Ideal wäre eines, welches von der
Leerlaufdrehzahl bis zur Maximaldrehzahl genau die
Nennleistung*
bringt. Wenn ein Motor bei halber Nenndrehzahl bereits eine höhere
Leistung hat als ein vergleichbarer Motor, erreicht dieser die
Nenndrehzahl schneller als der, welcher seine Leistung erst langsam
aufbauen muss. Turbomotoren, egal ob Diesel oder Benzin, haben bereits im
"Drehzahlkeller" wegen des besseren Füllungsgrades ein hohes
Drehmoment. Das macht die Leistungskurve konvex.
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Nennleistung
ist die höchste Nutzleistung, die ein Motor bei einer bestimmten Drehzahl
an die Kurbelwelle abgibt.
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Wie bereits erwähnt
ist das Drehmoment eine Wirkung aus dem
Verbrennungsdruck auf den Kolben und dem Angriffspunkt der Kraft auf die
Kurbelwelle. Daraus ergibt sich auch, dass ein Motor mit
größerem Hub auch ein höheres Drehmoment hat. Ein Trend zu
langhubigeren Motoren ist wieder zu erkennen (s.a.
Kolbengeschwindigkeit). Die heutigen Motoren schaffen die
Höchstgeschwindigkeiten mühelos (Sie wird ja bei uns auf 250 km/h
begrenzt). Die Leistung muss also nicht unbedingt gesteigert werden,
deshalb setzt man mehr und mehr auf höheres Drehmoment. Schließlich will
der Autofahrer eine gute Beschleunigung und Durchzugskraft beim Überholen.
Dies erfordert Motoren, die bereits bei niedrigen Drehzahlen ein hohes
Drehmoment aufweisen und dies über einen langen Bereich behalten (siehe
hierzu auch meine weiteren Seiten).
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Drehmoment und Leistung wird von
Timo
Rieseler gut und anschaulich erklärt.
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siehe auch: | Füllung und Drehmoment |
Leistung |Leistungssteigerung
|Aufladung
|Mehrventiler
| Variable Steuerzeiten |
Valvetronic
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