Eine Kraft oder ein Drehmoment braucht immer auch eine Gegenkraft oder ein Gegenmoment. Das landet ja nicht einfach in der Luft, genausowenig wie es von dort kommt. Denk mal zurück an den Physikunterricht, dürfte so 6. oder 7. Klasse gewesen sein.
Wenn der Motor sein Antriebsmoment abgibt, und nur um das und nichts anderes geht es bei den vom Hersteller angegebenen Daten, geht das nur unter der Voraussetzung, dass über den Rollradius der Räder und die Kraft, die durch die Beschleunigung des Fahrzeugs beim Abstützen an der Erde (die genaugenommen dadurch auch winzigst beschleunigt wird
) wirkt, ein Gegenmoment besteht. Hängen beispielsweise die Räder in der Luft, kann der Motor sein theoretisch mögliches Moment nicht abgeben. Hier würde nur das Moment wirken, welches nötig ist, um die masseträgen Räder (und Antriebswellen etc.) zu beschleunigen (Kraft = Masse x Beschleunigung).
Genauso, wie die Antriebsräder über Antriebswellen und Getriebe ein Moment auf die Kurbelwelle aufbringen, bringen auch die Nebenaggregate sowie der Ventiltrieb über den Zahnriemen und den Keilriemen Momente auf die Kurbelwelle auf. Daraus ergibt sich eine Summe an Momenten, die letzten Endes vom Motor aus seinem Verbrennungsprozess erzeugt werden muss. Das Antriebsmoment zu den Rädern ist in seiner Größe vollkommen unabhängig vom Antriebsmoment der Nebenaggregate. Der Motor ist in der Lage, ein bestimmtes Moment abzugeben, und wer es braucht, bekommt es, salopp gesagt. Limitiert ist also nur die Summe, die Größe der einzelnen Summanden ist völlig frei.
Das Antriebsmoment hängt in erster Linie vom Beschleunigungswunsch des Fahrers und natürlich den Fahrwiderständen ab, beispielsweise Steigung und Luftwiderstand. Das Moment für die Nebenaggregate hingegen ist davon primär unabhängig. Da spielt es eine Rolle, wie viel Strom der Generator zur Verfügung stellen muss, wie stark die Klimaanlage kühlen soll oder wie viel Antriebskraft der Ventiltrieb und die Kraftstoffpumpe benötigen. Letzteres hängt vor allem davon ab, wie hoch der zu erzeugende Druck ist, und natürlich von der Fördermenge.
Genaue Zahlen habe ich nicht parat, aber man kann davon ausgehen, dass der Motor bei einem Antriebsmoment von 400Nm garantiert nicht noch einmal dieselbe Zahl für den Antrieb der Nebenaggregate braucht. Der Wirkungsgrad wäre dann ja noch weitaus schlechter als er so schon ist, denn die Nebenaggregate gelten ja als "Verlust" (zumindest nach DIN-Rechnung; früher war das in Amerika nach SAE zum Teil ja noch anders).
Man kann auch nie das Motormoment messen, wenn nur der Motor einfach so dasteht. Es ist immer auch eine Belastungseinrichtung nötig, beispielsweise eine Bremse oder ein Elektromotor. Der Motor muss gegen einen Widerstand arbeiten, die dabei wirkende Kraft bzw. das Moment kann man messen. Ohne Belastung ist auch das abgegebene Moment 0.
Ein beliebtes Mittel zur Steigerung der Beschleunigung des Autos ist beispielsweise eine leichtere Schwungmasse am Motor. Erreicht wird dadurch, dass Moment, welches vorher zum Beschleunigen der Schwungmasse nötig war, zur Beschleunigung des Autos zur Verfügung steht. Bei konstanter Drehzahl hingegen wirkt sich das gar nicht aus. Der Motor hat dadurch nicht mehr Leistung und gibt auch nicht mehr Moment ab (das wird ja statisch, also bei in erster Näherung konstanter Drehzahl, gemessen).
Genauso, wie die Momentenverteilung an der Kurbelwelle erfolgt, je nach Bedarf zu den Antriebsrädern, zur Schwungmasse, zum Keilriemen mit seinen Abnehmern oder zum Zahnriemen mit dem Ventiltrieb, genauso erfolgt auch die Antriebskraftverteilung zu den Rädern, wenn das Differential gesperrt ist, nämlich bedarfsgerecht. Jedes Rad bekommt so viel Moment, wie es übertragen kann, wo sollte sonst auch die Gegenkraft her kommen. Hat ein Rad seine Haftgrenze erreicht, bekommt das andere, mit ihm starr verbundene Rad so lange den Rest, bis es selbst ebenfalls an der Grenze angelangt ist, oder bis die Leistungsfähigkeit des Motors erschöpft ist. Wenn bei einem Allradantrieb bei gesperrtem Differential eine Kraftverteilung von 50:50 angegeben ist (was auch nicht anders geht, da das eventuell nicht paritätisch verteilende Differential ja überbrückt ist), bezieht sich das nur auf den Fall, dass alle Räder die ihnen zugeteilte Kraft auch übertragen können. Sobal ein Rad an der Grenze ist, verschiebt sich das Verhältnis automatisch zugunsten der noch haftenden Räder. Bis zum Extremfall, dass ein oder mehrere Räder gar keine Haftung mehr haben und die anderen die vollen 100% übertragen müssen. Voraussetzung dafür ist natürlich, dass die Sperrvorrichtung des Differentials, beispielsweise eine Lamellenkupplung, in der Lage ist, eine so große Differenz zu verkraften, ohne durchzurutschen.
So, das war jetzt etwas abschweifend, ich hoffe, es hat trotzdem etwas gebracht. Ein Bild wäre dazu wesentlich anschaulicher, leider habe ich gerade nichts Passendes da und auch im Netz nicht gefunden. Du kannst mich natürlich auch per Mail/PN fragen, wenn noch etwas unklar ist. Bei so einfacher Mechanik bin ich noch recht fit.
Dass der VW-10-Zylinder Stirnräder hat, der 5-Zylinder mit prinzipiell gleichem Aufbau hingegen Zahnriemen, erkläre ich mir damit, dass ein einzelner Zahnriemen zwar den 5-Zylinder-Ventiltrieb, nicht aber den doppelt so umfangreichen 10-Zylinder-Ventiltrieb (inkl. Einspritzsystem natürlich) mit natürlich doppeltem Gesamtmoment antreiben kann. Es wären also zwei Zahnriemen nötig gewesen, für die schlicht kein Platz ist. Zahnriemen sind ja recht breit, und zwei müsste man hintereinander anordnen, sie können sich ja schlecht überschneiden. Die Baulänge des Motors wäre dann zu groß geworden. Die Stirnräder kann man in einer Ebene anordnen, was Platz spart.
Einzig deshalb hat ja auch Subaru beim 6-Zylinder auf die Kette gesetzt. Die baut im Vergleich zum Zahnriemen schmaler, erst recht, wenn dieser beim 6-Zylinder noch breiter sein müsste als beim 4-Zylinder, da ja grob gerechnet 1,5 mal so hohe Kräfte übertragen werden müssen. Gerade bei den Vielzylindern ist der Platz aber ein echtes Problem, denn ausgelegt sind die Motorräume ja hauptsächlich für die kleineren Motoren, und nur wegen der wenigen großen Maschinen will man nicht das ganze Auto unnötig groß machen bzw. Platz verschenken. Da ist eine bessere, weil kompaktere, dafür aber teurere Lösung eher zu verschmerzen. Erstens sind die Stückzahlen da geringer, und dann ist natürlich auch die Gewinnmarge höher.
Viele Grüße,
Wieweit kann man mit der letzten blinkenden Lampe Theoretisch fahren???
Freitag, 26. April 2024, 18:41
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