Beschleunigung Auto < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 18:52 So 21.07.2013 | | Autor: | volk |
Hallo,
ich habe die Beschleunigungszeiten eines Autos anhand des Leistungsdiagramms berechnet. Meine so berechnete Beschleunigung von 0 - 100 km/h ist zu gering (schneller als vom Hersteller angegeben).
Meine Fragen:
- Ist die in den Leistungsdiagrammen, wie ![[]](/images/popup.gif) Beispieldiagramm, angegebene Leistung die zur Beschleunigung zur Verfügung stehende, oder sind noch evtl. Verluste zu berücksichtigen?
- Ist es ausreichend nur den Luftwiderstand und die Rollreibung als Widerstand zu berücksichtigen?
Viele Grüße
volk
|
|
| |
|
Hallo!
Prinzipiell sollte das da die Leistungskurve des Motors sein. D.h. da kommt noch der Widerstand des weiteren antriebsstrangs drauf, nicht blos Rollreibung und Luftwiderstand.
Allerdings frage ich mal so: wie hast du das gerechnet? Irgendwie muß ja auch die Gangschaltung berücksichtigt werden, bzw. wie man damit umgeht. Ich mein, du kannst jeden Gang von 2000 bis 3000 U/min fahren, und dann weiter schalten (hängt natürlich von den Übersetzungen ab). Dann setzt du nicht sooo viel Leistung um. Andererseits kannst du auch jeden Gang bis 7000 hoch drehen, und bekommst so viel Leistung auf die Straße. Aber irgendwo startet der Wagen auch, wenn man bei 7000 die Kupplung kommen läßt, verbrät man auch einiges an Wärme in der Kupplung...
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:59 So 21.07.2013 | | Autor: | volk |
Hallo,
> Prinzipiell sollte das da die Leistungskurve des Motors
> sein. D.h. da kommt noch der Widerstand des weiteren
> antriebsstrangs drauf, nicht blos Rollreibung und
> Luftwiderstand.
Das habe ich auch erst gedacht. Allerdings passt die Höchstgeschwindigkeit nicht mehr, wenn ich annehme, dass es die Leistungskurve des Motors ist und ich noch den Widerstand des Antriebsstrangs berücksichtige.
> Allerdings frage ich mal so: wie hast du das gerechnet?
> Irgendwie muß ja auch die Gangschaltung berücksichtigt
> werden, bzw. wie man damit umgeht. Ich mein, du kannst
> jeden Gang von 2000 bis 3000 U/min fahren, und dann weiter
> schalten (hängt natürlich von den Übersetzungen ab).
> Dann setzt du nicht sooo viel Leistung um. Andererseits
> kannst du auch jeden Gang bis 7000 hoch drehen, und
> bekommst so viel Leistung auf die Straße. Aber irgendwo
> startet der Wagen auch, wenn man bei 7000 die Kupplung
> kommen läßt, verbrät man auch einiges an Wärme in der
> Kupplung...
Ich bin davon ausgegangen, dass die Räder beim Anfahren nicht durchdrehen und die Gänge so weit hochgedreht werden bis das Antriebsmoment im aktuellen Gang geringer ist, als im nächst höheren Gang.
Bis 50 km/h stimmt das auch alles mit den Herstellerangaben überein. Aber dann wird er zu schnell. Ich habe erst gedacht, dass sich vielleicht der [mm] c_{W}-Wert [/mm] mit zunehmender Geschwindigkeit ändert, da der Wagen hochgedrückt oder runtergezogen wird und somit die Stirnfläche zunimmt.
Viele Grüße,
volk
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Antwort) fertig  | | Datum: | 22:50 So 21.07.2013 | | Autor: | leduart |
Hallo Volk
solange du nicht genauer sagst wie du rechnest und etwa die Drehzahl berücksichtigst kann man wenig zu deiner Rechng sagen
Gruss leduart
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 08:51 Mo 22.07.2013 | | Autor: | volk |
Hallo,
> solange du nicht genauer sagst wie du rechnest und etwa
> die Drehzahl berücksichtigst kann man wenig zu deiner
> Rechng sagen
Ich berehne die Beschleunigung [mm] a=\bruch{F}{m} [/mm] mit [mm] F=F_{A}-mg{\mu}_{R}-\bruch{1}{2}{\rho}Ac_{W}v^{2}.
[/mm]
Das eingesetzt in [mm] v=v_{0}+a{\cdot}{\Delta}t. [/mm] Die Werte f"ur [mm] F_{A} [/mm] berechne ich abhängig von der Drehzahl und der Übersetzung. Dazu habe ich mehrere Funktionen für bestimmte Drehzahlbereiche.
Meine Vermutung ist jetzt auch, was Event_Horizon meinte, dass das die Motorleistung ist und ich noch die Verluste des Antriebsstranges abziehen muss. Wenn ich das tue, kriege ich das Problem mit der falschen Höchstgeschwindigkeit. Mal als Beispiel den Bugatti Veyron:
P=736000 W
[mm] c_{W}=0.355
[/mm]
[mm] A=2.3m^{2}
[/mm]
m=1888 kg
[mm] \rho=1.2041
[/mm]
[mm] \mu_{R}=0.015
[/mm]
mit [mm] P=F{\cdot}v [/mm] folgt [mm] v_{max}=406 [/mm] km/h unter Berücksichtigung der Verluste im Antriebsstrang von rund 14% [mm] v_{max}=385km/h. [/mm] Mag sein, dass meine Werte für die Rollreibung und der Stirnfläche nicht ganz richtig sind. Aber solch große Änderungen verursachen sie nicht.
Viele Grüße,
volk
|
|
|
| |
|
Hallo!
Naja, 385 <-> 406 ist grade mal 5% weniger, und bei den Geschwindigkeiten werden auch winzige Abweichungen von den angenommenen Gesetzmäßigkeiten der Reibung stärker bemerkbar. Wenn du sagst, daß das bis 50km/h passt, 5% wären da ja sowas wie 47,5km/h <->50km/h, also nicht die Welt. (Und vermutlich sind die Abweichungen noch kleiner)
Und wie rechnest du eigentlich die Reifen ein? KLeine Reifen erlauben stärkere Beschleunigungen, dafür ist die Endgeschwindigkeit durch das Drehzahllimit geringer. Größere Reifen ermöglichen daher eine höhere Endgeschwindigkeit.
Ich frag daher auch mal so rum: Welche Drehzahlen hat der Motor denn bei den Geschwindigkeiten?
|
|
|
| |
|
Hallo!
ich weiß auch nicht so recht, ob die angegebene Höchstgeschwindigkeit wirklich das Maximum ist, was ein Wagen wirklich schafft.
Mein Wagen schafft auf grader Strecke mit Ach und Krach etwa 20km/h unter die eingetragene max. Geschwindigkeit, wobei ein Blick aufs Navi verrät, daß man doch nochmal 15km/h langsamer als Tachoanzeige ist...
Viel mehr glaube ich fast, daß man einfach ausrechnet, was der Wagen ohne Luftwiderstand etc. erreichen würde, wenn er im höchsten Gang bei der höchstmöglichen Drehzahl fährt. Denn die Drehzahl wird begrenzt, und stellt damit das absolute Limit dar.
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 09:40 Mo 22.07.2013 | | Autor: | volk |
Hallo,
die Beschleunigung von 0 - 100 km/h passt jetzt bis auf 0,1 s wenn ich die Verluste im Antriebsstrang abziehe. Für die Berechnung der Reifengröße nehme ich die vom Hersteller verwendeten Reifen und berücksichtige die Felge und den Reifen.
Ich habe angenommen, dass der Motor bis 6 km/h bei konstant 1000 Umdrehungen ist (Die minimalen Unterschiede in den Zeiten waren Anfangs zu vernachlässigen), was aber noch korrigiert wird. Einen Plot von den Drehzahlen in Abhängigkeit der Geschwindigkeit habe ich mal angehängt Plot.
Viele Grüße,
volk
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
|
|
|
| |
|
Hi!
Nochwas: Räder und Antriebsstrang drehen sich ja auch. Das heißt, da fließt auch ordentlich Rotationsenergie rein, was zumindest bei der Beschleunigung auch irgendwo bemerkbar sein wird.
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Frage) beantwortet | | Datum: | 13:30 Di 23.07.2013 | | Autor: | volk |
Hallo Event_Horizon,
ich wollte das jetzt nochmal neu rechnen und auch den Beschleunigungswiderstand (sowohl den translatorischen, als auch den rotatorischen) berücksichtigen. Für ihn gilt ja: [mm] F_{BW}=m{\cdot}(1+\epsilon){\cdot}a_{Auto}. [/mm] Hier ist [mm] \epsilon [/mm] der Drehmassenzuschlagsfaktor und abhängig vom Gang.
Mein Problem ist jetzt, das ich nicht weiß, wie ich damit rechnen soll. Der Beschleunigungswiderstand ist abhängig von der Beschleunigung des Autos und die Beschleunigung ist ja wiederum abhängig vom Beschleunigungswiderstand. Also ist beides irgendwie miteinander verbunden. Ich muss ihn ja irgendwie bestimmen können. Einen anderen Weg gibt es nicht, da ich sämtliche Trägheitsmomente und Übersetzungen nicht kenne.
Viele Grüße,
volk
|
|
|
| |
|
Hallo!
Wie ich schon gesagt hatte (oder hat der Serverausfall das jetzt geschluckt?)
Die rotierenden Teile wirken sich so aus, als wäre das Auto um den Faktor [mm] \epsilon [/mm] schwerer. [mm] \epsilon [/mm] hängt dabei vom Trägheitsmoment, also Gewicht und Geometrie, aber auch von der Rotationsgeschwindigkeit ab. Die Rotationsgeschwindigkeit steht in einem festen Verhältnis zur Geschwindigkeit, wobei das Verhältnis VOR dem Getriebe für jeden Gang anders ist. (Andererseits ist der Antriebsstrang zwischen Motor und Getriebe relativ klein)
Dann ist die Frage, ob es ein Front- oder Hecktriebler ist, denn bei Heckantrieb hast du ne recht lange Kardanwelle, die zwar nur nen geringen Durchmesser hat, sich aber mit einem Vielfachen der Rad-Drehzahl dreht. Das Getriebe besteht aus vielen Zahnrädern, die sehr massiv sind, und sich alle jederzeit entsprechend den jeweiligen Übersetzungen drehen.
Du kannst das [mm] \epsilon [/mm] leider nicht einfach so raus rechnen.
Aber man kann es evtl abschätzen:
http://www.bmw-syndikat.de/bmwsyndikatforum/topic26653_Gewicht_Felgen__Reifen_und_alles_was_damit_zu_tun_Baureihenuebergreifendes.html
gibt was her:
7,5x16 Zoll Felge mit 225/50 Reifen wiegt komplett 90kg für vier Räder.
Die Geometrie ist kaum abzuschätzen aber angenommen, das Ersatzträgheitsmoment ist ein Kreisring mit 16" Durchmesser, dann ist das Gesamtmoment von 36,6kg*m² (Schließlich kommt der Reifen noch dazu). Der Gesamtdurchmesser ist 0,66m.
Jetzt gilt für das Auto
[mm] F=m*a+J*\dot{\omega}=m*a+J*\frac{a}{r}=\left(m+\frac{J}{r}\right)*a [/mm] Dabei ist [mm] \frac{J}{r}=\epsilon=110kg [/mm]
Das sind schon 0,5 bis 1% der Gesamtmasse eines Autos, und vermutlich kannst du den Wert wegen dem restlichen Antrieb nochmal verdoppeln.
|
|
|
|
![[]](http://www.7-forum.com/news/2005/130i/leistungsdiagramm-b.jpg){kind=small}
Beispieldiagramm