Motorkennlinien: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 6. Dezember 2011, 01:11 Uhr

Leistung und Drehmoment

Leistung P und Drehmoment M eines Motors hängen eng miteinander zusammen.

Die Höhe des Drehmoments und die dazugehörige Drehzahl n sind für die Leistung maßgeblich. Die Leistung entspricht der Arbeit pro Zeit. Dies kann man aus der Formel für die mechanische Leistung besonders deutlich ablesen.

W ist die mechanische Arbeit und entspricht vom betrag her dem Drehmoment:

W = F · s ; P = F · s / t

Die mechanische Arbeit, also das Drehmoment, ist die Wirkung des Verbrennungsdrucks auf Kolben und Kurbelwelle. Dies lässt sich mit der folgenden Formel ausdrücken:

P = M · n / 9.551

Bedeutung der Kennlinien

Entnimmt man dem Diagramm z.B. die Werte 500 Nm bei 2000 1/min bzw. 500 Nm bei 3000 1/min und setzt sie jeweils in die Formel ein, so erhält man 105 kW bzw. 157 kW. So ist es also möglich, jedem Drehmomentswert einen zugehörigen Leistungswert zuzuordnen.

Bei abnehmenden Füllungsgrad fallen 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.

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 langhubigen Motoren ist wieder zu erkennen. 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.

Messung

Die Charakteristik eines Motors kann auf dem Leistungsprüfstand ermittelt werden. Sie ergibt sich aus dem Verlauf der Leistung und des Drehmoments. Diese Werte werden üblicherweise über den gesamten Drehzahlbereich ermittelt. Drehmoment und Kraftstoffverbrauch werden hierbei in der Regel mit ermittelt.

Volllastkennlinie

Der Motor wird bei voll geöffneter Drosselklappe abgebremst. Die Last, die der Motor überwindet, ohne dass die Drehzahl absinkt, entspricht der jeweiligen Leistung.

Teillastkennlinie

Hierzu werden mehrere Versuchreihen bei verschiedenen Drehzahlen durchgeführt. Die Drosselklappe wird dabei nur teilweise geöffnet.

Verbrauchskennlinie

Ist eine Kennlinie für einen spezifischen Kraftstoffverbrauch.

Der spezifische Kraftstoffverbrauch b_e ist der auf die Leistung bezogene Kraftstoffverbrauch.

Vergleich von 2 Motoren

Die folgenden Motorkennlinien stammen von zwei Motoren mit gleichem Hubraum.

Übungsaufgaben

1. Wodurch unterscheiden sich die beiden Motoren (Konstruktionsmerkmal)?
2. Welche Auswirkungen für den realen Fahrbetrieb ergeben sich durch die Änderung des Verdichtungsverhältnisses für den Motor 2?
3. a) Was versteht man unter dem elastischen Bereich?
   b) Gebe den elastischen Bereich den Motor 1 an.
4. Ermittel für P = 50 kW die zugehörigen Werte für n, M und b_e.

Antworten

Quelle

Vitali Wiens