Wat houdt het vrijkomen van max. koppel/vermogen in?

[xvmlx]

Soms kom ik reviews van motoren tegen en dan staat er vaak bij technische specificaties vermeld dat maximale koppel of vermogen bij een bepaald toerental vrijkomt.

Ik heb een auto met een 1.4 tsi motor erin zitten die 122PK levert. Bij technische specificaties staat bij koppel 210 Nm @1500tpm en voor het vermogen is het 122PK @5000tpm.

Mijn vraag is nou wat dit precies betekent. Houdt dit in dat ongeacht welke versnelling je zit, de maximale koppel al bij 1500tpm vrij komt? Geldt dit ook voor het vermogen? Dus als de auto bijvoorbeeld in zijn drie zit en de toerenteller bereikt 5000tpm, zit je dan aan je maximale vermogen?

Met vriendelijke groet

 

[Pietzoveel]

Een complex verhaal. In een motor wordt een mengsel verbrand en wordt de rechtlijnige beweging van de zuiger omgezet in een draaiende beweging. De hoeveelheid mengsel dat er verbrandt wordt regel je met je gaspedaal. De druk (p) die de verbranding opwekt duwt de zuiger naar beneden. Het oppervlak van de zuiger (a) maal de druk (p*a) geeft een kracht naar beneden (F), uitgedrukt in Newton(N). De zuiger zit dmv een drijfstang verbonden met de krukastap van de krukas. Tijdens de verbrandingsslag, als de zuiger naar beneden gedrukt wordt, varieert de hoek tussen 0 en 180 graden en drukt de zuiger met kracht F tegen de krukastap. Als de hoek tussen de krukastap en de drijfstang rond de 90 graden is, ontstaat het grootste koppel. Bij een 1.4 VAG blok is de boring x slag 74,5 x 80 mm. De krukastap is de helft van de 80mm = 40 mm = 0,04 meter. Het koppel 210 Nm : 0,04m geeft dus de maximale kracht op de zuiger van 5250 Newton oftewel 525 kg (!). Hierbij komen nog wat weerstandsverliezen bij.

Het koppel wordt gemeten op een testbank met een waterrem aangesloten op de krukas. Met de gasklep vol open gaat men de waterrem zwaarder draaien zodat de motor afgewurgd wordt en het toerental zakt en ondertussen meet men bij ieder toerental hoeveel koppel het motorblok afgeeft; de koppelgrafiek. Door een eenvoudige berekening over de meetwaarde te gooien berekent men het vermogen in PK of KW. De uitkomst bij de 1,4 VAG is blijkbaar bij 5.000 toeren per minuut het hoogst en geeft 122 PK.

 

[Blackadder the 5th]

Mijn vraag is nou wat dit precies betekent. Houdt dit in dat ongeacht welke versnelling je zit, de maximale koppel al bij 1500tpm vrij komt? Geldt dit ook voor het vermogen? Dus als de auto bijvoorbeeld in zijn drie zit en de toerenteller bereikt 5000tpm, zit je dan aan je maximale vermogen?

Met vriendelijke groet

klopt, het koppel van de motor is onafhankelijk van de stand van de versnellingsbak.
Het koppel aan de wielen varieert wel met de stand van de versnellingsbak. Hoe lager de stand van de versnellingsbak, hoeveel groter het koppel wordt. Maar ook lager het toerental van de wielen wordt.
Daarom slaan de wielen in een lagere stand van de versnellingsbak makkelijker door dan bij een hogere stand.
Eigenlijk net als bij een fiets. In een lage versnelling kom je al snel trappend gemakkelijk de heuvel op. In een hoge versnelling moet je zo ongeveer op de pedalen gaat staan om de trappers heel langzaam rond te kunnen krijgen ...

Het maximale koppel bij een bepaald toerental kun je vergelijk met de trappen op een fiets.
Bij een bepaald toerental van de trapas krijg je de trappers gemakkelijk rond en kun je goed kracht zetten.
Bij een te laag toerental + hoge versnelling zijn de benen niet sterk genoeg,
bij een te hoog toerental + lage versnelling kost het voortduren rekken en strekken meer moeite.

Het vermogen is koppel vermenigvuldigd met het toerental van de motor. De motor kan dus ongeacht in welke stand van de versnellingsbak altijd zijn
maximale vermogen leveren.
Of je dit vermogen echt gebruikt hebt hangt af van de combinatie rolweerstand/gewicht/luchtweerstand.
Bij het rijden op topsnelheid is het max motorvermogen gelijk aan de dan heersende rolweerstand/luchtweerstand. Gewicht speelt vooral een rol bij het versnellen. (massa is immers traag en wil graag dezelfde snelheid blijven aanhouden)

Leesvoer ...

 

[Hotdog]

Interessant!

Dus als er staat: 122pk x 5000tpm en de topsnelheid is 200km/u, kan je er dan vanuit gaan dat bij deze snelheid de motor ook dit toerental draait? En in welke versnelling?

 

[Pietzoveel]

Niet helemaal...... Ergens, vanaf de krukas, via de versnellingsbak naar de wielen, krijg je een kracht die je auto voortbeweegt. Aan de andere kant heb je de rolweerstand en de luchtweerstand die auto afremmen. Ergens is er een evenwicht, de maximale snelheid. Het kan best zijn dat door de verhoudingen in de versnellingsbak de topsnelheid alleen in z'n 4 bereikt kan worden en de 5e als een overdrive fungeert (toerental omlaag brengen). Als je de koppelkromme (Zo heet de grafiek) weet en je gaat rekenen wat de kracht aan de wielen in iedere versnelling is bij ieder toerental en de bijbehorende snelheid kan je bepalen wat de juiste versnelling is om bijvoorbeeld de topsnelheid te halen, maar ook met een caravan een berg op te rijden.

 

[Blackadder the 5th]

Interessant!

Dus als er staat: 122pk x 5000tpm en de topsnelheid is 200km/u, kan je er dan vanuit gaan dat bij deze snelheid de motor ook dit toerental draait? En in welke versnelling?

122 pk is vermogen, geen koppel.

Relatie tussen koppel en vermogen

quote hieruit

Je kan de formule ook in een meer praktische vorm gebruiken:
P[kW] = T x n / 9549
Hierbij is P het vermogen in kiloWatt [kW], T het koppel in Newton meter [Nm] en n de omwentelingssnelheid in toeren per minuut. 9549 is een dimensieloze faktor.

Het maximale vermogen van de TSI bij 5000 toeren is (paardekracht omrekenen naar kW 122*0,74) 90 kW.

Vermogen P bij 1500 toeren is: 210*1500/9549 = 33 kW (is globaal 1/3 van het maximale vermogen)
Koppel bij 5000 toeren is T[Nm] = P[kW]/n[rpm]*9549 = 172 Nm (is ca. 82% van het maximale koppel)

Voor het constructeur is het de kunst om bij de maximale snelheid het benodigde motorvermogen(luchtweerstand/rolweerstand) precies
gelijk te krijgen met het beschikbare motorvermogen. Vooral ook omdat de luchtweerstand kwadratisch toeneemt met de snelheid, en daar
mee ook het benodigde vermogen.

Vaak zie je in de praktijk dat de topsnelheid in de op een na hoogste versnelling wordt bereikt,
omdat de hoogste versnelling als een spaarversnelling met een extra hoge overbrenging wordt uitgevoerd.
Daardoor kan de motor in de hoogste versnelling niet meer zijn maximale toerental halen en
daarmee dus ook niet meer zijn maximaal te leveren vermogen.

Edit: hier een voorbeeld van een vermogens/koppelgrafiek (dit is niet de motor van TS, slechts een voorbeeld)

De blauwe lijn hoort bij de getallen links [torque], de rode lijn hoort bij de getallen rechts [power]
De getallen onder [enginespeed] geeft het toerental aan.

De grafiek is typisch voor een turbomotor: Een hoog koppel (zelfs constant over een groot toerentalbereik) en daardoor
een vrijwel lineair oplopend vermogen bij stijgend toerental. Het koppel zakt na 4000 toeren in (vullingsgraad wordt slechter)
en na 6000 toeren zakt ook het motorvermogen in (toerenbegrenzer?)
Een motor die schakellui te berijden is en ideaal is voor het trekken van een caravan ...

 

[Pietzoveel]

En daar de luchtweerstand kwadratisch toeneemt is een gunstige CW Waarde van een voertuig heel erg belangrijk. Een rechte achterkant aan een auto is leuk voor de ruimte en geeft een stabielere wegligging, maar slecht voor de luchtweerstand en dat verklaart waarom veel sedans harder rijden dan een vergelijkbare stationcar. Ook bredere banden hebben hier een negatieve invloed op. Tunen heeft bij sommige auto's niet veel zin, als de CW waarde (officieel de coëfficiënt) > 0.35 ligt. De topsnelheid neemt nauwelijks toe, je bent er alleen wat sneller bij die topsnelheid.

 

[Anoniem]

Een andere ( meer gebruikers ) invalshoek dan een technische, zoals al door forumleden goed is uitgelegd :

Het koppel ( de trekkracht, uitgedrukt in Newtonmeters Nm ) wordt altijd afgegeven bij een bepaald toerental. Op dat koppelmoment , levert de motor feitelijk de meeste trekkracht, dus bijvoorbeeld bij het trekken van een caravan of een stijle heuvel opwaarts rijden).
Dat koppel wordt dus bereikt bij een bepaald toerental : in jouw geval bij 1500 tpm.

Op dat moment zijn het toerental en de maximale trekkracht met elkaar in balans en heb je meest economisch brandstofgebruik.
Het heeft dus geen zin om hogere toerentallen te rijden om meer trekkracht te ontwikkelen, want je gaat alleen meer brandstof gebruiken en de trekkracht neemt vanaf dat koppelmoment zelfs enigszins af .

Hoe lager het toerental voor dat maximale koppelmoment ( jouw geval 210 Nm bij 1500 tpm) , hoe ( relatief) betere trekkende auto het is.

Nu niet de trekkracht, maar de acceleratie vanuit stilstand : daar heb je dus de pk's voor nodig en ook om de maximumsnelheid te bereiken.
Grappig is dat al je op snelheid ligt, het koppel wel kan helpen om sneller door te acceleren, ( bijvoorbeeld van 80 tot 100 km) zonder dat je ver in de toeren hoeft door te trekken.

Globaal dus :
- koppelmoment voor trekkracht ( ideale mix moment van trekkracht; toerental en brandstof gebruik)
- pk's voor acceleratie vanuit stilstand en bereiken max. snelheid

 

[xvmlx]

Het is toch vrij ingewikkelder dan ik dacht.

Uit jullie theorie concludeer ik dan het volgende: Boven de 1500 toeren blijft de koppel ongeveer gelijk en het maximale vermogen loopt op tot 5000 toeren. Alles wat er boven komt is in principe overkill. Hoe zit het dan met de acceleratie tijd? In zijn 1 haal je gauw de 5000 toeren maar als je al op ''juiste'' snelheid zit dan dien je nadat je in zijn 2 hebt geschakeld, toch ook dezelfde acceleratie tijd tot aan 5000 toeren te behalen?

 

[rke]

Het is toch vrij ingewikkelder dan ik dacht.

Uit jullie theorie concludeer ik dan het volgende: Boven de 1500 toeren blijft de koppel ongeveer gelijk en het maximale vermogen loopt op tot 5000 toeren. Alles wat er boven komt is in principe overkill. Hoe zit het dan met de acceleratie tijd? In zijn 1 haal je gauw de 5000 toeren maar als je al op ''juiste'' snelheid zit dan dien je nadat je in zijn 2 hebt geschakeld, toch ook dezelfde acceleratie tijd tot aan 5000 toeren te behalen?

Een normale auto met handbak heeft een tandwielkast er tussen zitten: de versnellingsbak. Daar gaat een as in (via de koppelingsplaat) die het koppel van de krukas de bak in stuurt. Het koppel is een maat voor de kracht waarmee de krukas draait: gewoon kracht maal arm. 100Nm betekent niet meer dan dat de as met een arm van een meter er haaks op een kracht geeft van 100N (oftewel ongeveer 10 kg, even niet echt fysisch uitgelegd).

In de versnellingsbak wordt het koppel vergroot of verkleind en het toerental wordt verkleind of vergroot. Een tandwielverhouding van 1 op 4 betekent dat de kracht vier keer zo groot wordt maar het toerental wordt vier keer zo laag. Bij een versnellingsbak wordt opgegeven welke verhoudingen bij welke stand (versnelling) hoort.

De kracht van de uitgaande as van de versnellingsbak wordt opnieuw via een set tandwielen (het differentieel) naar de wielen gestuurd. De totale overbrenging van deze set tandwielen is constant, het bijzondere aan het differentieel is dat het een snelheidsverschil tussen de wielen toelaat.

De getoonde grafiek van Blackadder kan je opnieuw tekenen. Dan zet je op de X-as het toerental van de uitgaande as van de bak en op de Y-as het koppel op die uitgaande as. De X-as is dan evenredig met de snelheid en de Y-as geeft bij die snelheid de kracht die op de uitgaande as ter beschikking staat.
Je zal dan ook meerdere lijnen moeten tekenen: voor iedere versnelling een lijn. Een lijn voor de eerste, voor de twee... enzovoorts.

Je voelt al aankomen dat deze lijnen elkaar zullen snijden. Dat punt is het punt waarop de motor in de ene versnelling net zo veel kracht levert als in de andere versnelling. Een beetje autofabrikant zorgt er voor dat dit snijpunt ongeveer bij het maximum toerental ligt, hoewel de moderne aandacht voor verbruik en de mogelijkheid van meerdere versnellingen dit meer tot een vuistregeltje maakt.

Dus: je laat een koppelkromme meten, zoekt de verhoudingen van de bak uit, maakt een mooi excelletje met grafiekjes et voila: Je weet bij welk toerental je moet schakelen om zo snel mogelijk te zijn.

kkdwd.

 

[Vorq]

... Alles wat er boven komt is in principe overkill. Hoe zit het dan met de acceleratie tijd? ...
toch ook dezelfde acceleratie tijd tot aan 5000 toeren te behalen?

Mmmm niet echt overkill... het zou heel fijn zijn om een motor te hebben die tot 10.000 rpm koppel en vermogen heeft. Ook al is dat 75% van een piek bij een veel lager toerental. Schakelen kost immers tijd. En een bak met veel versnellingen kost veel gewicht etcetera.

Accelereren gaat steeds langzamer omdat de luchtweerstand exponentieel bizar hoog wordt. Hou je hand maar een uit het raam bij 100km/u.

 

[Blackadder the 5th]

Het is toch vrij ingewikkelder dan ik dacht.

Uit jullie theorie concludeer ik dan het volgende: Boven de 1500 toeren blijft de koppel ongeveer gelijk en het maximale vermogen loopt op tot 5000 toeren. Alles wat er boven komt is in principe overkill. Hoe zit het dan met de acceleratie tijd? In zijn 1 haal je gauw de 5000 toeren maar als je al op ''juiste'' snelheid zit dan dien je nadat je in zijn 2 hebt geschakeld, toch ook dezelfde acceleratie tijd tot aan 5000 toeren te behalen?

De eerste versnelling ben je snel op toeren, omdat de overbrengverhouding heel kort is (vergelijk het met het snel rondtrappen op de fiets in de 1e versnelling).
Als je naar de 2e versnelling gaat, wordt de overbrengverhouding langer en zal de motor met hetzelfde koppel minder snel optrekken (vergelijk het met het wat minder snel rondtrappen als je de volgende versnelling kiest). Bovendien ga je harder, dus zal je ook meer luchtweerstand/rolweerstand en het gewicht van de auto ondervinden.

Als je een fiets met versnellingen hebt, probeert het eens om op trekken van de 1e versnellig en voel het effect in de benen
naarmate je verder opschakelt en snelheid maakt ...

 

[Nissan GTR R34]

Waarom willen jullie het zo overdreven complex maken?

Ja, maximale vermogen van de motor heb je bij 5000 toeren, maakt niet uit in wat voor versnelling. De motor levert niet ineens minder vermogen omdat je in een andere versnelling zit.
Koppel precies hetzelfde verhaal. (vanaf 1500 dan natuurlijk)

Aan de wielen is het natuurlijk anders.

 

[xvmlx]

Waarom willen jullie het zo overdreven complex maken?

Ja, maximale vermogen van de motor heb je bij 5000 toeren, maakt niet uit in wat voor versnelling. De motor levert niet ineens minder vermogen omdat je in een andere versnelling zit.
Koppel precies hetzelfde verhaal. (vanaf 1500 dan natuurlijk)

Aan de wielen is het natuurlijk anders.

Dus om de acceleratie zo hoog mogelijk te houden dien je ervoor te zorgen dat de volgende versnelling tijdens doorschakelen al rond 4500/5000 tpm oppakt..

Bedankt voor jullie uitleg, het is wel ongeveer duidelijk nu.

 

[Pietzoveel]

En als je nu gaat rekenen: In de hele aandrijflijn zit ongeveer 25-30% verlies..... fors dus.

Voorbeeld: 220nm bij 1500 toeren per minuut:
1e versnelling 1:3,77, eindreductie 2,76, koppel dan 2.290Nm, minus 25% en per wiel 2) = 860 Nm. Stel je wiel heeft een belaste straal (ingeveerde band) van 30 cm (0,3m), dan is de kracht tussen de band en het wegdek 2.840 Newton, oftewel ongeveer 285 kg per band. De snelheid is 16.3 km/u.

 

[Nissan GTR R34]

Dus om de acceleratie zo hoog mogelijk te houden dien je ervoor te zorgen dat de volgende versnelling tijdens doorschakelen al rond 4500/5000 tpm oppakt..

Klopt. Je mag er wel vanuit gaan dat de fabrikant van de auto de versnellingsbak zo ontworpen heeft, dat de overbrengingsverhoudingen dan goed zijn.

En als je nu gaat rekenen: In de hele aandrijflijn zit ongeveer 25-30% verlies..... fors dus.

Voorbeeld: 220nm bij 1500 toeren per minuut:
1e versnelling 1:3,77, eindreductie 2,76, koppel dan 2.290Nm, minus 25% en per wiel 2) = 860 Nm. Stel je wiel heeft een belaste straal (ingeveerde band) van 30 cm (0,3m), dan is de kracht tussen de band en het wegdek 2.840 Newton, oftewel ongeveer 285 kg per band. De snelheid is 16.3 km/u.

Wat heeft dat überhaupt met zijn vraag te maken?

 

[Blackadder the 5th]

Dus om de acceleratie zo hoog mogelijk te houden dien je ervoor te zorgen dat de volgende versnelling tijdens doorschakelen al rond 4500/5000 tpm oppakt..

Klopt. Je mag er wel vanuit gaan dat de fabrikant van de auto de versnellingsbak zo ontworpen heeft, dat de overbrengingsverhoudingen dan goed zijn.

Doorhalen in de versnelling tot maximaal toerental van de motor betekent in de praktijk een terugval van ca. 2000 toeren (hangt ook van de overbrengverhoudingen af) in de volgende versnelling. Het gas erop houden tijdens het overschakelen is niet echt prettig voor het mechaniek ...

Het is trouwens de vraag of dit veel winst oplevert bij een motor die al veel trekkracht heeft in de lagere toerentallen.
Bij motor van TS kan opschakelen bij ca. 4000 toeren (terugval naar ca. 2000 toeren na inleggen volgende versnelling) waarschijnlijk net zo goed en is wat prettiger voor de motor en de omgeving ...

 

[Nissan GTR R34]

Doorhalen in de versnelling tot maximaal toerental van de motor betekent in de praktijk een terugval van ca. 2000 toeren (hangt ook van de overbrengverhoudingen af) in de volgende versnelling. Het gas erop houden tijdens het overschakelen is niet echt prettig voor het mechaniek ...

Het is trouwens de vraag of dit veel winst oplevert bij een motor die al veel trekkracht heeft in de lagere toerentallen.
Bij motor van TS kan opschakelen bij ca. 4000 toeren (terugval naar ca. 2000 toeren na inleggen volgende versnelling) waarschijnlijk net zo goed en is wat prettiger voor de motor en de omgeving ...

Heb je ook helemaal gelijk in.. Maar de vraag was maximaal accelereren.. Of dat goed voor de auto is, is natuurlijk een andere vraag.

Denk dat hij ook wel begrijpt dat vol accelereren sowieso niet goed is voor de auto.