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Vergleich Leistung und Drehmoment

 

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

 

Sprinter
  • schafft nicht so viel
  • rennt aber den Berg hoch
  • multipliziert mit der Geschwindigkeit entspricht der Leistung

 

Übertrag auf das Auto: gleicher Berg - 2 verschiedene Wege
gerader Weg (Falllinie)
  • viel Kraft erforderlich,
  • niedrige Drehzahl
Serpentinen
  • weniger Kraft erforderlich
  • dafür mit hoher Drehzahl

P = F   x   v

Wenn das Produkt aus Kraft und Geschwindigkeit gleich groß ist (gleiche Leistung) kommen beide gleichzeitig oben an.


Hohe Leistung ermöglicht hohe Drehzahl. Dies bedeutet auch hohe Geschwindigkeit ( mit dem Produkt der Getriebegesamtübersetzung). Hohes Drehmoment steht für Durchzugskraft.

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.

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:

 

 P = M x T  ( T= Winkelgeschwindigkeit  = A x n / 30000 ) daraus ergibt sich:   P = M x n / 9551
 

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.

 

 

 

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.

 

 

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.

 

Nennleistung 

ist die höchste Nutzleistung, die ein Motor bei einer bestimmten Drehzahl an die Kurbelwelle abgibt.

 

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).

 

Gute Erklärungen zum Vergleich Drehmoment und Leistung bei Diesel und Benziner auch auf der Homepage von Herrn Horbaschek

Drehmoment und Leistung wird von Timo Rieseler gut und anschaulich erklärt.

 
siehe auch: | Füllung und Drehmoment | Leistung |Leistungssteigerung |Aufladung |Mehrventiler | Variable Steuerzeiten | Valvetronic |


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Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 19.02.2015

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