Leistung und Drehmoment - was? wie?

Hallo zusammen,

ich habe immer noch nicht den Unterschied zwischen Leistung (übliche Einheiten: kW/PS) und Drehmoment (Nm) verstanden. Wie kann man das veranaschaulichen?

Es gibt z. B. den Audi A4 mit einem 1,8 l-Motor und mit einem 2,5 l-Motor, beide mit 150 PS. Der erstere hat 210, der andere 225 Nm. Wie macht sich dieser Unterschied beim Fahren bemerkbar?

Und umgekehrt: Wie macht sich der Unterschied von gleichem Drehmoment, aber unterschiedlicher Leistung beim Fahren bemerkbar?

Vielen Dank für Eure Hilfe. Habt einen schönen Advent…
JayKay

Hallo Jens

Stelle dir vor, du willst eine festsitzende Radmutter lösen.
Du steckst z.B. das Radkreuz drauf und ziehst an einem Schenkel-nichts passiert.
Du steckst ein um ca. 10 cm verlängertes Rohr drauf, ziehst und die Mutter löst sich.
Die hast mit gleicher Kraft, aber unterschiedlichem Hebelarm gezogen; damit erzeugst du unterschiedliches Drehmoment. Kraft x Weg [Nm].
Die Leistung ist die Arbeit (hier das Moment), die innerhalb einer Zeit erbracht wird [Nm/s].
Deine zwei Autos mit unterschiedlicher Leistung können an einer Steilhangstrasse bergauf bei gleichen Motorkennzahlen unterschiedlich schnell fahren.

Gruß
Rochus

Leistung ist wichtig
Hallo Jens,

um den Unterschied zwischen Leistung und DrehMoment zu begreifen, sollte man sich zuerst einmal kurz mit den Gemeinsamkeiten beschäftigen oder auch mit dem Verhältnis der beiden Größen zueinander.
Dazu betrachten wir ich einmal die Einheiten:
Leistung — DrehMoment
kW Nm
soweit richtig, aber noch nicht unbedingt aufschlussreich.
1 kW = 1000 W 1 W = 1 J/s = 1 Nm/s
Da sieht man nun die Ähnlichkeit. Das Verhältnis ist also eine Sekunde, denkt man.-
Falsch. Auch nicht 1 Hz ( 1/s ).
Das Problem steckt in der Länge [m]. Bei der Leistung kann man sich diese Länge als zurückgelegten Weg ( aufgrund von Geschwindigkeit ) parallel zur Kraft vorstellen. Beim DrehMoment stehen Kraft und HebelArm im IdealFall senkrecht zueinander.
Also doch recht unterschiedliche Größen.
Nächster Unterschied: Momente können sich gegenseitig aufheben oder verstärken, richtungsabhängig. Sind also vektoriell. Bei Leistung zählt nur der Betrag, also skalare Größe.

Dennoch wird aus DrehMoment in Verbindung mit DrehZahl … Leistung.
Wenn diese noch über eine gewisse Zeit wirkt, ist auch Energie ( Arbeit ) umgesetzt worden, aber das nur am Rande.

DrehMoment ohne Bewegung bringt dagegen nichts. Da hilft auch lange Zeit nicht.
DrehMoment kann auch durch Getriebe fast beliebig gesteigert werden - aber wozu? Die DrehZahl fällt gleichzeitig ab und es bleibt außer ReibungsVerlusten kein Effekt in Hinsicht auf die zu verrichtende Arbeit. Außerdem wird die wertvolle Leistung verschwendet.
Leistung sollte möglichst pur und in ausreichender Höhe direkt auf die Straße.
Naja. Ganz ohne DrehMoment geht´s natürlich auch nicht.
Oft meint man aber eine flache MotorKennLinie wenn von DrehMoment geschwärmt wird.
Jetzt wird sich bestimmt bald die Lanz-Bulldog-FanGemeinde zu Wort melden :wink:
Schönen Abend
Thomas

ich habe immer noch nicht den Unterschied zwischen Leistung
(übliche Einheiten: kW/PS) und Drehmoment (Nm) verstanden. Wie
kann man das veranaschaulichen?

Es gibt z. B. den Audi A4 mit einem 1,8 l-Motor und mit einem
2,5 l-Motor, beide mit 150 PS. Der erstere hat 210, der andere
225 Nm. Wie macht sich dieser Unterschied beim Fahren
bemerkbar?

Und umgekehrt: Wie macht sich der Unterschied von gleichem
Drehmoment, aber unterschiedlicher Leistung beim Fahren
bemerkbar?

Vielen Dank für Eure Hilfe. Habt einen schönen Advent…
JayKay

Hallo zusammen,

ich habe immer noch nicht den Unterschied zwischen Leistung
(übliche Einheiten: kW/PS) und Drehmoment (Nm) verstanden. Wie
kann man das veranaschaulichen?

Recht einfach:

Drehmoment ist die Kraft, mit der gedreht wird.
Was interessiert uns aber ein Motor, der zwar unglaubliche 1000Nm „Kraft“ hat, aber sich nur mit einer Umdrehung pro Minute dreht?
Der bringt ja keine Leistung auf.

Die Leistung errechnet sich aus Drehmoment mal Umdrehungen pro Sekunde (!) mal 2pi.

Also:
Motor mit 200Nm bei 3000/min (50/s):
200Nm * 50/s * 2pi = 62,8kW

Mit einem Getriebe kann man das Drehmoment erhöhen, verringert man die Drehzahl auf ein Viertel, dann hat man viermal mehr Drehmoment.
Die Leistung bleibt dabei aber gleich.

Es gibt z. B. den Audi A4 mit einem 1,8 l-Motor und mit einem
2,5 l-Motor, beide mit 150 PS. Der erstere hat 210, der andere
225 Nm. Wie macht sich dieser Unterschied beim Fahren
bemerkbar?

Dazu muss man sich den Drehmomentverlauf anschauen.
Es gibt dazu Motorkennlinien, die bei Vollgas das jeweilige Drehmoment bei der entsprechenden Drehzahl anzeigen.

Für sparsames entspanntes Fahren mit niedrigen Drehzahlen wäre ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen wichtig.

Tja, schöne Angaben… leider betrachten die nur einen Betriebszustand. Aber ein Fahrzeug hat im Alltag mehr als nur einen Betriebszustand.

Also müsste man die Drehmomentkurven über den Drehzahlbereich vergleichen.
Mist, geht auch nicht… da kommt ja noch das Getriebe und das Fahrzeuggewicht…
Und die persöhnliche Vorliebe… der eine fährt gerne mit viel Drehzahl… der andere fährt mit wenig Drehzahl und brummt von unten los.

Ich würde dir empfehlen die beiden kopflastigen Drängeljetta zur Probe zu fahren… und nebenher noch nach den Unterhaltskosten und der Haltbarkeit zu schauen.

Meine armselige Laienmeinung… (mit Humor)

Moin,

ich habe immer noch nicht den Unterschied zwischen Leistung
(übliche Einheiten: kW/PS) und Drehmoment (Nm) verstanden. Wie
kann man das veranaschaulichen?

hier ist das ganz nett erklärt:
http://www.e31.de/torque.html

Gruss Jakob

Drehmoment= wann die meiste Kraft bei einer bestimmten Drehzahl zur Verfügung steht.
Viel wichtiger ist aber die Drehmomentkurve ,das heisst wie die Kraftabgabe über den Drehzahlbereich des Motors verläuft.
Idealerweise steigt sie langsam bis zum optimalen Betriebspunkt
des Motors (zum B. 3.000 U/min) und fällt danach wieder ab.

ganz nett
Hallo Jakob,
nett ist es erklärt, aber nicht ganz richtig.
Ich erlaube mir, meine Anmerkungen einzufügen in den verlinkten Text:


Niemand weiß etwas mit dem Drehmoment anzufangen, obwohl es
eigentlich die ausschlaggebende Größe ist. …

Eigentlich nicht :wink:


Um ein Gewicht über eine Distanz zu bewegen, brauchen Sie eine Kraft.

Genaugenommen zur Überwindung der Reibung, denn die horizontale Bewegung eines Gewichtes hat mit physikalischer Arbeit wenig zu tun.

Ist das Gewicht festgeklebt, und bewegt sich somit nicht von der
Stelle, verrichten Sie keine Arbeit (zumindest nicht im
physikalischen Sinn).

Richtig.

Arbeit ist also die Bewegung eines Gewichtes über eine Strecke
(durch die angreifende Kraft).

Falsch.

Wenn man jetzt noch die Zeit mit hinzunimmt, kann man die Leistung
errechnen.

O. K.

Die Leistung ist die Dauer der Arbeit, also die Dauer der Bewegung
eines Gewichtes über eine bestimmte Strecke.

Falsch. Leistung ist nicht Dauer ( Zeit ).

Je mehr Gewicht man in kürzerer Zeit bewegt, umso mehr leistet man
demnach.

Jein.

Angenommen, Sie möchten Motor spielen und haben ein Gewicht von 1N
(= 0.102 kg) an einem Ende eines 1m langen Stabes befestigt, den Sie
am anderen Ende fassen und waagerecht zu halten versuchen. Die (Dreh-
)Kraft, die dazu nötig ist, beträgt 1N × 1m = 1Nm.

Physikalisch richtig heißt das DrehMoment. Der Stab ist dann wohl masselos…

Jetzt stellen Sie sich vor, Sie drehen dieses Gewicht am Ende des
Stabes einmal um 360° gegen einen Widerstand von 1N an.

Hmmh, das Gewicht scheint auch masselos zu sein, denn wieso bremst es sonst auch bei der AbwärtsBewegung statt mir zu helfen?

… Wenn Sie also einen 1N schweren Gegenstand 6.2832m in die Höhe
heben würden, hätten Sie demnach die gleiche Arbeit von 6.2832Nm
verrichtet.

So stimmt´s dann wieder. Es folgen weitere richtige Erklärungen.
Dann wieder so etwas:

Die Einheit von PS lautet N × m/s.

1 Nm/s = 1 W. Das ist zwar nur um einen ZahlenFaktor daneben, aber trotzdem falsch.
Die nachfolgende BeispielRechnung nehme ich einmal ungeprüft als richtig an. Ist aber nicht relevant für die Behauptung, dass das DrehMoment -eigentlich- die entscheidende Größe ist.

Niemand mißt also die Leistung eines Motors direkt. Auf einem
Prüfstand wird immer nur das Drehmoment ermittelt, aus dem sich nach
obiger Formel in Abhängigkeit zur Drehzahl die Leistung errechnet!
Zahlenspielerei und nichts direkt greifbares. Das mag jetzt den ein
oder anderen erstaunen, aber es ist wirklich so!

Jetzt wird es wirklich unsachlich. Nur weil die Leistung nicht direkt gemessen wird ( wie misst man denn das DrehMoment direkt? ) soll die Leistung nun abqualifiziert werden? Technisch richtige Berechnungen als „Zahlenspielerei“ zu diffamieren ist unverschämt. Da helfen dann auch keine AusrufungsZeichen oder Wiederholungen der falschen Aussage.
Witzig geht es weiter:

Für die Stärke der Beschleunigung ist ausschließlich das Drehmoment
verantwortlich.

Vielleicht eher der BMW-Fahrer.

Es sind die Newton-Meter, die man spürt.

Mit einem geeichten Popometer spürt man so Einiges. Welche genau sollen es denn sein - vor oder nach dem Getriebe?

Jedes beliebige Auto beschleunigt in jedem beliebigen Gang exakt so
stark, wie es die Drehmomentkurve vorgibt. Die größte Beschleunigung
erfährt man auf dem Drehmomentgipfel.

Bei VollGas. Ist bei BMW-Fahrern aber vielleicht Standard :wink:

Das heißt auch, daß es keine Unterschiede in der Beschleunigung
ergibt, wenn das Drehmoment von beispielsweise 500Nm bei 4000
anstatt bei 2000 Umdrehungen pro Minute anliegt. Der Formel nach
wäre die Leistung des Motors bei 4000 U/min jedoch doppelt so hoch.

Ist sie auch. Es ist auch ein großer Unterschied, ob ich von 0 auf 100 km/h beschleunige oder von 100 km/h auf 200 km/h. Letzteres ist 3 mal so energieaufwändig.
Dann wird die RadUmfangsKraft aus dem DrehMoment errechnet - also ZahlenSpielerei, oder? Jedenfalls wieder ein ScheinArgument für die Wichtigkeit des DrehMomentes:

Wie man sieht, kann der Zusammenhang zwischen Drehmoment und Schub
deutlicher nicht sein. Mehr Drehmoment bedeutet mehr Vortrieb -
unabhängig von der Drehzahl und unabhängig von der Leistung bei
dieser Drehzahl!

Physiker und Ingenieure wissen, dass DrehMoment, DrehZahl und Leistung ( bei VollGas ) in einem festen Zusammenhang stehen. Wonach man die Gleichung auflöst ist unerheblich.

PS sind für die Beschleunigung also völlig uninteressant, oder…?

Immerhin als Frage formuliert :smile:

Da die Leistungskurve solange ansteigt, bis das Drehmoment schneller
fällt, als die Drehzahl steigt, ist die Leistungsangabe in gewisser
Weise doch wieder ein Hinweis darauf, wie schnell ein Auto
beschleunigen kann. Warum?

Oha, im Laufe der Niederschrift seines Textes scheint der Autor nun doch so weit gereift zu sein, der Leistung einen gewissen StellenWert einzuräumen…

Das Geheimnis sind die Schaltpunkte. Geschaltet werden muß dann,
wenn im nächst höheren Gang mehr Drehmoment zur Verfügung steht, als
im zur Zeit eingelegten.

Man beachte, dass im höheren Gang dann wieder weniger Moment zur Verfügung steht. Das steht zwar im Text, geht aber umrahmt von fahrzeugspezifischen Angaben etwas unter.

Liegen diese Punkte bei hoher Drehzahl, kann man länger in einem
Gang bleiben und muß nicht (wegen der höheren Übersetzung)
Motorkraft zugunsten der Geschwindigkeit opfern.

Hohes DrehMoment bei hoher DrehZahl geht nicht ohne hohe Leistung.


…Stellen wir uns nun vor, wir würden den Lamborghini-Motor
ebenfalls mit Turboladern bestücken, die ebenfalls schon ab 2000
U/min das maximale Drehmoment liefern würden, so daß von 2000 bis
5500 Umdrehungen 630 Nm anlägen. Dies würde aus dem Motor eine
brutale Beschleunigungsmaschine machen, die aber - und das ist das
interessante - nicht mehr PS hätte! Rechnen Sie nach.

Der Lamborghini hätte auch nicht mehr Nm. Das brauchen wir nicht nachzurechnen. Es geht also um eine flache MotorKennLinie.

Deswegen beschleunigen Turbodiesel trotz ihrer geringen Leistung
überraschend stark, da sie durch den Turbolader früh das Drehmoment
aufbauen und lange halten. PS sind also eine recht schwammige
Angelegenheit.

Schwammig ist nur die immer wieder einseitige Argumentation.

… dreimal soviel Drehmoment an den Rädern ankommt, der Wagen also
plötzlich dreimal so stark beschleunigt.

Nur wenn die Reifen entsprechenden Grip haben.

Um ersehen zu können, wie stark ein Auto beschleunigen kann, muß man
sich demnach die Drehmomentkurve und das Getriebe ansehen.
Berücksichtigt man dann noch das Gewicht des Fahrzeugs, dann - und
nur dann kann man Aussagen über die zu erwartende Beschleunigung
machen. Das Wissen um die PS-Leistung nützt hierbei eher wenig.

Die Kenntnis des DrehMomentWertes allein ist genausowenig aussagekräftig.

Ich hoffe, ich konnte zeigen, dass DrehMomentFetischisten gerne etwas zweifelhaft argumentieren wenn es darum geht, zu erklären, warum ihre LieblingsKennzahl so aussagekräftig ist.

Freundliche Grüße

Thomas

Moin,

naja, Wikipedia definiert Arbeit ähnlich:
Arbeit ist im einfachsten Fall das Produkt aus der in Wegrichtung wirkenden Kraft und der Wegstrecke

Aber weder ist Drehmoment alles noch Leistung, da hast Du natürlich recht. Der Mix macht´s :wink:

Gruss Jakob

Leistung ist essentiell, Moment nicht
Hallo Jakob,
das habe ich so nicht geschrieben. Ich habe - leicht provokativ formuliert - die Leistung als essentielle Größe gegenüber dem DrehMoment hervorgehoben, denn
das DrehMoment ist durch Getriebe in weiten Grenzen veränderbar wogegen Leistung höchstens verschwendet ( in WärmeFluss umgewandelt ) werden kann. ( Siehe meine erste Antwort, weiter unten )
Ich habe im Web noch eine anschaulichere Darstellung ( mit Bildern und ausführlichen Beispielen ) gefunden, die schlüssig ist:
http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/steuerung/ver…

Vielleicht hilft´s ja dem UP ( wenn er sich denn weiter mit dem Thema befassen will ).

Dir wünsche ich einen schönen Tag

Thomas

Moin Thomas,

kein Problem. Ich hatte das auch so verstanden und Unrecht hast Du ja auch nicht mit Deinen Einwänden.

Gruss Jakob

Danke
Hallo Jakob,
danke für Deinen Beistand. Ich hatte allerdings mit mehr GegenHaltung gerechnet aus den Reihen der DrehMomentFetischisten :wink:

So freue ich mich über Dich als denkenden Menschen, der auch die von ihm selbst geposteten Links kritsch betrachten kann :smile:

Eine schöne RestWoche wünscht Dir

Thomas

Hallo,

dass all die erwähnten Parametern (Drehzahl n, Drehmoment M, Leistung N) im Zusammenhang stehen, das ist hinlänglich bereits ausgeführt.

Ergänzend verbleibt noch zu sagen, dass es sich bei den in Datenblättern angegebenen Werten sowie bei den M/n- bzw M/n-Kurven um die Maxiamalwerte (d.h. Volllast) handelt. Entscheidend für das Fahrgefühl und auch für den Verbrauch ist, wieviel Abstand/Reserven man im üblicherweise gefahrenen Teillastbereich von der Volllastkurve hat.

Gruß
Karl

Idealer Weise wäre die Drehmomentkurve drehzahlunabhängig durchgehend auf höchstem Niveau.
Dann wäre der Motor nämlich bei jeder Drehzahl gleich effektiv.

Was mit Verbrennungsmotoren so (noch) nicht funktioniert klappt hingegen ganz gut mit Elektromotoren. Dehalb sind damit trotz relativ geringer Leistung fantastische Beschleunigungswerte möglich, wo jeder Verbrennermotorfahrer blass wird und für vergleichbare Beschleunigung ab Null bis 50km/h gerne die dopplete „nominale“ PS-Zahl oder mehr braucht um mithalten zu können. Eben weil bei niedrigen Drehzahlen eines üblichen Verbrenungsmotors kaum Leistung erzeugt und Drehmoment geliefert wird.