Autofirmen werben mit der Leistung eines Motors bei verschiedenen Drehzahlen
Auto 1: 80 PS bei 6000 U/min
Auto 2: 85 PS bei 6500 U/min
Was bedeutet die Leistung bei verschiedenen Drehzahlen? Bedeutet sie, dass Wagen 1 eine bessere Leistung als Wagen 2 hat, weil er bei niedrigeren Drehzahlen gefahren wird?
Oder hat die Drehzahl keinen Einfluss auf den Leistungsvergleich?
Was bedeutet die Leistung bei verschiedenen Drehzahlen? Bedeutet es, dass Wagen 1 eine bessere Leistung als Wagen 2 hat, weil er bei niedrigeren Drehzahlen läuft?
Es kommt darauf an.
Oder hat die Drehzahl keinen Einfluss auf den Leistungsvergleich?
tl;dr: Die Drehzahl der Leistungsspitze beeinflusst die Verwendbarkeit des Motors für verschiedene Anwendungen.
Die Zahl der “Spitzenleistung” ist nur ein Punkt auf dem Leistungsband des Motors. Im Idealfall möchten Sie die gesamte Kurve kennen (und wissen, wie sie von der Umgebungslufttemperatur, der Höhe, der Luftfeuchtigkeit, den Mondphasen usw. beeinflusst wird):
In dieser Abbildung sehen wir die Leistungs- und Drehmomentkurven für zwei Motoren (wobei das Drehmoment fest und die Leistung punktiert ist). Zur Erinnerung: Drehmoment ist der Motor, der auf die Achsen und damit auf die Räder und Reifen wirkt. Wenn Sie das Drehmoment des Motors bei einer bestimmten Drehzahl kennen, können Sie die Pferdestärken bei dieser Drehzahl berechnen:
horsepower = (torque * rpm) / 5252
_ Zugegebenermaßen ist die obige Gleichung spezifisch für verrückte Imperial-Einheiten der alten Zeit. Fügen Sie geeignete Umrechnungsfaktoren ein, wenn Sie stattdessen metrische Einheiten herausbekommen möchten._
Ganz beiläufig können Sie sich Pferdestärken (oder “Leistung”, wenn Sie Einheiten-Agnostiker sind) als “diejenige, die die Geschwindigkeit trotz des Luftwiderstands beibehält” vorstellen. Wir erwarten im Allgemeinen, dass ein Fahrzeug mit hoher Leistung eine höhere Höchstgeschwindigkeit hat (vorausgesetzt, dass es die Übersetzung hat, um diese Geschwindigkeit zu erreichen).
Wenn Sie die obige Gleichung betrachten, können Sie auch sehen, dass sich bei diesen Einheiten die Leistungs- und Drehmomentkurven immer bei 5252 Umdrehungen pro Minute kreuzen (d.h. die skalaren Werte sind gleich, obwohl es sich um völlig unterschiedliche Einheiten handelt).
So was?
Das alles hilft Ihnen, die Angaben des Herstellers etwas besser zu verstehen. Was fehlt, ist die Frage: “Was wollen Sie von einem Auto?”
Wenn Sie zum Diagramm zurückgehen, können Sie sehen, dass die blaue Linie eine Drehmomentspitze bei etwa 2500 Umdrehungen pro Minute hat und dass sie erst bei etwa 4000 Umdrehungen pro Minute abfällt. Das bedeutet, dass das Auto ab einem Stopp sofort das Gefühl hat, stark wegzuziehen. Wenn die Drehzahlen jedoch viel höher werden, scheint dem Motor die Puste auszugehen, da er bei 6000 U/min viel langsamer beschleunigt als bei 1000 U/min. Qualitativ gesehen ist dies das, was wir von einem Saugmotor mit etwa großem Hubraum erwarten würden.
Die rote Linie hat eine Drehmomentspitze bei etwa 5500. Von einem Stopp aus wird er sich träge anfühlen und scheint mit zunehmender Drehzahl aufzuwachen. Von 5500 bis 7500 wird der rote Motor den Vollmotor deutlich überbeschleunigen. Dies entspricht in etwa dem, was wir von einem kleineren Motor erwarten würden (und eine Zwangseinspritzung würde diese späte Drehzahlspitze nur erhöhen).
Die Frage für den Kunden lautet: welches gefällt Ihnen besser?
Qualitative Zusammenfassung:
Die frühe Drehmomentspitze der durchgezogenen Linie macht aus dem Stand Spaß, aber Sie werden früh schalten müssen (Handel mit mechanischem Vorteil, um zur Drehmomentspitze zurückzukehren). Hoffentlich haben Sie genug Gänge, um die Höchstgeschwindigkeit zu erreichen. Dieses Profil wird oft in einem Straßenauto bevorzugt.
Die späteren Spitzen der gepunkteten Linie sind aus dem Stand träge, werden aber mit zunehmender Drehzahl immer aufregender. Sie müssen nicht so früh schalten, um auf der Höchstleistung zu bleiben, so dass der mechanische Vorteil auch bei höheren Drehzahlen erhalten bleibt. Dieses Profil wird in einem Rennwagen oft bevorzugt.
Vollständige Offenlegung: Ich habe Low-End-, High-End- und (High-End- + Turbo-)Fahrzeuge besessen, und ich bevorzuge die letzte Kombination. Seit vielen Jahren bin ich nicht mehr daran interessiert, von einer roten Ampel aus zu starten.
Ich wähle den “flexiblen” Motor in der obigen Tabelle, weil er im Bereich von 1000 bis 2500 U/min bis zu 30 % mehr PS und im Bereich von 2500 bis 4500 U/min bis zu 15 % mehr PS hat. Warum ziehe ich dies vor? Weil ich mich in 99 % der Zeit in diesen Drehzahlbereichen aufhalte, der Motor ohne viel Lärm und Aufhebens mehr Pferdestärken produziert, mit einer besseren Lebensdauer des Motors - der Motor produziert mehr Leistung bei einer niedrigeren Drehzahl und somit weniger Motorverschleiß, und schließlich gibt es mehr Sofortbeschleunigung, wenn ich beschleunigen muss, ohne jedes Mal einen Gang herunterschalten zu müssen, was ich bei dem Spitzenmotor tun müsste. Es wird zwar nicht oft gesagt, dass ein Motor mit dem doppelten Drehmoment bei einer bestimmten Drehzahl die doppelte Leistung bei der gleichen Drehzahl hat. Die Frage ist, ob Sie es vorziehen, die PS zu haben, wenn der Motor bei schreienden hohen Drehzahlen läuft, oder ob Sie es vorziehen, sie zu haben, wenn der Motor bei moderateren Drehzahlen läuft. Das Problem ist, dass viele Leute auf den Spitzenwert der PS schauen und denken, dass dieser bestimmt, wie stark sich der Motor bei den Drehzahlen anfühlt/beschleunigt, bei denen die meisten Leute fahren (d.h. im Drehzahlbereich von 1500 bis 4000 U/min), und sie werden oft enttäuscht sein. Diejenigen, die argumentieren, der Spitzenmotor (mit höherer Spitzenleistung) sei besser, werden oft diejenigen sein, denen eine geringere Lebensdauer des Motors und ein höherer Geräuschpegel nichts ausmachen. Mein 10-jähriger Sohn denkt, dass Autos mit kaputten Schalldämpfern die “sportlichsten” und coolsten sind. Ich denke, die Wahl des oben genannten Motors wird oft davon abhängen, in welche Kategorie man fällt, wobei diese Kategorien die Kategorie “Coolness” und die Kategorie “Sensibilität” sind.
Sie brauchen sich nicht um die Drehzahl zu kümmern, sondern nur darum, was der Motor zu leisten vermag. Motor 2 hat mehr Leistung, aber zusammen mit Unterschieden im Getriebe und allem anderen bedeutet die Tatsache, dass er mehr Umdrehungen pro Minute leistet, nicht viel. Es könnte einfach sein, dass der Motor ungefähr die gleiche Kraft wie Wagen 1 (Drehmoment) abgibt, aber etwas schneller dreht und daher etwas mehr Leistung hat. Leistung ist eigentlich nicht, wie “stark” Ihr Motor ist, das ist das Drehmoment. Leistung ist im Wesentlichen das Drehmoment multipliziert mit der Geschwindigkeit, mit der sich der Motor dreht. Aber abgesehen von technischen Aspekten spielt die Drehzahl, bei der die maximale Leistung erzeugt wird, keine große Rolle. Es gibt wichtigere Dinge wie die Form der Drehmomentkurve usw., die sie Ihnen nicht verraten.
Die Drehzahl hat keinen Einfluss auf den Leistungsvergleich.
Rein nach dem, was Sie gesagt haben, hätte Auto 2 den Motor besser, egal wie die Drehzahlwerte sind. Er könnte 85 PS bei 3000 Umdrehungen pro Minute haben, und er wäre immer noch besser (und wahrscheinlich viel drehmomentstärker!).
Dafür ist das Getriebe da.
Wenn Auto 2 ein Übersetzungsverhältnis hat, das 6500/6000 Mal = 13/12 Mal so groß ist wie das Übersetzungsverhältnis von Auto 1, liefert es die gleiche Leistung und Kraft an den Rädern.
Manche Leute sagen, man sollte nach dem Motordrehmoment suchen. Eigentlich sollte man nach der Leistung suchen, denn das Drehmoment wird mit dem Übersetzungsverhältnis multipliziert, aber die Leistung bleibt konstant. Wenn Sie also die Leistung und die Radgeschwindigkeit kennen, kennen Sie auch das Drehmoment an den Rädern. Sie kennen das Drehmoment am Motor nicht, es sei denn, Sie kennen das Übersetzungsverhältnis.
Die Leute, die sagen, Sie sollten nach dem Motordrehmoment suchen, haben jedoch etwas richtig gemacht: Wenn das Schalten unbequem ist (z.B. durch das Fahren eines Schaltgetriebes) und Ihnen der Kraftstoffverbrauch wichtig ist, ist es nützlich, dass die maximale Leistungsdrehzahl so nahe wie möglich an der Reisegeschwindigkeit liegt. Auch wird es eine leichte Schaltverzögerung geben, obwohl moderne Automatikgetriebe und CVTs die Verzögerung kurz machen. Beachten Sie, dass die Suche nach dem Drehmoment logischerweise zu turboaufgeladenen Motoren und insbesondere zu Turobodieseln führen wird, die ihre eigenen, eigentümlichen Probleme haben. Ich würde ohne zu zögern einen modernen, hochdrehenden VVT-Saug-Benzinmotor ohne Direkteinspritzung anstelle eines drehmomentstarken Turbodiesels mit Direkteinspritzung wählen, wenn ich für die Wartung des Autos am Ende seiner Lebensdauer aufkommen muss.
Mein Vorschlag? Nehmen Sie das leistungsstärkere Auto, wenn beide ein Automatikgetriebe haben. Wenn nicht, sollten Sie ernsthaft über ein Automatikgetriebe nachdenken, denn durch das automatische Schalten steht die gesamte Motorleistung sehr bequem zur Verfügung, indem Sie einfach das Gaspedal durchtreten. Natürlich mit einer sehr geringen Verzögerung.
All dies setzt natürlich voraus, dass die Autos gleich schwer sind. Wenn Wagen 1 leichter ist, kann er sogar schneller beschleunigen.
Statt auf die Leistung zu achten, könnte man also auf die Beschleunigung achten. Der Standard ist eine Zeit von 0-100 km/h, aber ich glaube, dass etwas wie 50-120 km/h in realen Anwendungsfällen relevanter wäre.
Der entscheidende Faktor für die Leistung eines Motors ist BMEP. Der mittlere effektive Druck der Bremse. Die Abmessungen der Motorkomponenten wie Kurbelwellenwurf, Zylinderbohrungsdurchmesser und Hub entscheiden über die BMEP. Weitere Überlegungen sind der volumetrische Wirkungsgrad, der Zündzeitpunkt und die Anzahl der Zylinder. Ein Motor kann auf Wirtschaftlichkeit oder Leistung ausgelegt sein oder einfach so dimensioniert sein, dass er unter eine Motorhaube oder eine Getriebebaugruppe passt. Die Leistung variiert also je nachdem, wofür der Motor konstruiert wurde, ob es sich um ein kleines Sparfahrzeug oder ein Muskelauto handelt. Das am weitesten verbreitete Maß für die Leistung eines Motors ist das Kilowatt. Eine höhere Kilowattzahl bedeutet nicht immer einen besseren Motor, sie ist konstruktionsbedingt. Eine Pferdestärke entspricht 0,746 Kilowatt. 1 PS ist etwas weniger als 1 Pferdestärke. PS ist ein deutsches Maß, das zusammen mit der Pferdestärke, die aus dem allgemeinen Gebrauch herausgefallen ist, aber immer wieder auftaucht. Automobilhersteller werden immer Beschreibungen ihrer Produkte verwenden, die für ihre Zielgruppe am verführerischsten sind, um den Absatz zu maximieren.