Warum steigt mit der Drehzahl die Motorbremswirkung?

6 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Zunächst mal sind die Motorbremsung und die Leistungsentfaltung zwei voneinander unabhängige Vorgänge.

1. Motorbremsung
Wenn der Motor dreht, aber kein Gas bekommt, saugt der abwärtsgehende Kolben Luft an. Wenn beim Benziner die Drosselklappe geschlossen ist, muss er dazu ganz schön kräftig saugen, um Luft durch den kleinen offenen Spalt an der Drosselklappe zu ziehen. Es entsteht im Zylinder ein starker Unterdruck, gegen den der Kolben anarbeiten muss. Hier entsteht der erste Teil der Bremswirkung. Da der Diesel keine Drosselklappe hat, entwickelt der dadurch auch wesentlich geringere Bremswirkung als der Benziner.

Dann wird die Luft im Zylinder komprimiert. Dabei erwärmt sie sich und gibt einen Teil der Wärme an die Zylinderwände/das Kühlwasser ab. Diese der Luft entzogene Wärme erzeugt eine zusätzliche Bremswirkung. Wenn der Kolben wieder abwärts geht, drückt die komprimierte Luft diesen durch die entzogene Wärme nicht mehr so stark nach unten, wie Kraft erforderlich war, um. sie zuvor zu verdichten. Das ist der zweite Teil der Bremswirkung, die beim Diesel etwas höher ist als beim Benziner.

In der Summe machen sich die Drosselverluste an der Drosselklappe etwas stärker bemerkbar als die Bremswirkung durch den Energieentzug im Zylinder, weshalb auch in der Summe ein Benziner eine stärkere Motorbremswirkung erzeugt als ein Diesel.

Bei jeder Umdrehung des Motors wiederholen sich diese Vorgänge. Je öfter der Motor pro Minute dreht, umso öfter pro Minute findet auch der Energieentzug statt, weshalb die Bremswirkung annähernd linear mit der Drehzahl steigt.

2. Leistungsentfaltung bei Vollgas (Benziner)
Um Leistung bei Vollgas zu bringen, ist die Drosselklappe komplett geöffnet. Es finden keine Drosselverluste statt und es gelangt die maximale Menge an Luft/Benzingemisch pro Arbeitstakt in den Zylinder. Auf den Kolben wirkt die maximale Kraft pro Arbeitstakt, der Motor erzeugt sein maximales Drehmoment gegenüber einer teils geschlossenen Drosselklappe. Über einen weiten Drehzahlbereich ist die Menge an Luft/Benzingemisch annähernd gleich, die in den Zylinder gelangt, das Drehmoment ist annähernd konstant oder variiert nur gering. Wenn der Motor nun doppelt so schnell dreht, wird auch doppelt so oft pro Minute Kraft auf den Kolben ausgeübt, die Leistung verdoppelt sich.

Irgendwann mal kommt man nun aber zu einer Drehzahl, da bleibt der Luft nur noch sehr wenige Zeit, in den Zylinder zu strömen. Diese Zeit beträgt z.B. bei 6000/min nur 1/100 s. Eine hundertstel Sekunde ist nun wirklich nicht mehr viel und das wird dann zu kurz, dass der Zylinder komplett mit Gemisch gefüllt wird. Je schneller der Motor darüber dreht, umso kürzer wird die Zeit und umso weniger Gemisch gelangt in den Zylinder. Das Drehmoment sackt ab und damit auch die Leistung.

Ähnlich ist es beim Diesel, auch da gelangt ab einer gewissen Drehzahl wegen der Kürze der Zeit nur noch wenig Luft in den Zylinder. Wenn dadurch sozusagen Luftmangel im Zylinder herrscht, kann auch nicht mehr so viel Diesel eingespritzt werden, wodurch ebenfalls die Leistung sinkt.

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1.) Das heißt bei doppelter Drehzahl führt der Motor die doppelten Arbeitsschritte durch und dabei wird doppelt so viel Benzin verbraucht?

Und die eingespritzte Benzinmenge pro Takt ist dieselbe, jedoch bei höherer Drehzahl mehrmals dieselbe?

2.) Die Motorbremswirkung gibt es also nur, wenn man vom Gas weg ist?

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56
@Usedefault

Ja auf alle Fragen.

1) trifft genau dann zu, wenn man dieselbe Gaspedalstellung hat, z.B. Vollgas. Bei unterschiedlichen Stellungen des Gaspedals wird pro Takt eine unterschiedliche Menge Benzin verbrannt.

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56
@Hamburger02

Ergänzung:

das gilt für den Benziner.

Beim Diesel gibt man mit der Gaspedalstellung die Drehzahl vor und die Einspritzpumpe übernimmt es dann entsprechend mehr oder weniger Diesel pro Arbeitstakt einzuspritzen.

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43

Das nenn ich mal ne 1A* Antwort!

1

Bei Motorbremsung wird dem Motor kein Treibstoff zugeführt, er erbringt also keine Leistung.

Bei jeder Umdrehung ohne Treibstoffzufuhr wird durch die Kompression in den Zylindern eine gewisse Bremsleistung erbracht.

Höhere Drehzahl = mehr Kompressionen pro Zeit = höhere Bremsleistung

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Würde die Leistung des Motors mit Überhöhung der Drehzahl, also 7000 upm oder mehr noch ansteigen oder wird auch diese an sich kleiner? Warum erbringt der Motor bei mehr Drehzahl überhaupt anfangs mehr Leistung. Also woher kommt das W = upm x Drehmoment?

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37
@Usedefault

Die maximale Dehzahl eines Motor ist begrenzt. Beim Überschreiten dieser Drehzahl besteht die Gefahr, dass der Ölfilm, der die Kolben schmiert, abreißt >> Motorschaden durch Kolbenfresser

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22
@Usedefault

Das hängt mit dem Transport der angesaugten Luft in den Motor zusammen. Die Luft muss durch den Ansaugtrakt und je höher die Drehzahl, umso mehr Luft muss angesaugt werden.

Irgendwann ist der Luftwiderstand im Ansaugtrakt so groß, dass die Bremswirkung im Ansaugtrakt die Kraftwirkung durch das verbrennende Benzin übersteigt.

Dazu kommen noch mechanische Effekte wie z.B. Ventilfedern, die nicht beliebig schnell reagieren können. 

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@Geograph

Also würde die Leistung theoretisch weiter ansteigen, aber der Motor macht das ganz einfach nicht mit, weil er nicht ideal gebaut werden kann? Wie beim idealen Transformator in etwa?

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@CSHH1978

Also unterliegt die Motorbremswirkung einer Art Exponentialfunktion, während die Motorleistung linear steigt? 

Und bei irgendeiner Drehzahl, die der Hersteller angibt, ist die Motorbremswirkung durch die Kompression der Luft in den Zylindern höher, als die Leistung durch den zusätzlichen Benzin, weil der bei höherer Drehzahl öfter eine bestimmte Menge eingespritzt wird?

Abgesehen davon das die Bauteile die hohe Belastung nicht mögen?

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du gehst die sache von der falschen seite an. duch die kompression hat der motor im schubbetrieb eine gewisse bremskraft die er erzeugt. wenn du nun runter schaltest, so dass der motor im vergleich zur fahrgeschwindigkeit schneller dreht, steigt natürlich auch die bremskraft an den rädern des fahrzeuges...

lg, Anna

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Ja aber das liegt dann wie Hamburger02 schon sagte nicht an Reibungsverlusten wegen der Mechanik von z. B. Zahnrädern, sondern im wesentlichen an dem Luftansaugprozess der linear zur Drehzahl öfters bremsend wirkt?

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67
@Usedefault

ich hab nie was von reibung geschrieben. sondern von kompression. was du als luftansaugprozess bezeichnest...

lg, Anna

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