Manfred Borgwardt, Wolfsburg


Ausgabe 27.4.2010, 1.9.2005, 3.4.2003, 19.1.2001

www.beetle24.de

Chiptuning beim ist 'in'
wie nie zuvor.

Und jeder, der so etwas vor hat,
fragt sich,
lohnt sich das und was bringt es an "Spitze"?



Erfahrungsberichte von Leuten, die es gemacht haben
und von knapp 240 Sachen berichten beim gechipten 1,8T
lassen uns alle aufhorchen - na so was -
- - - das erreicht ja gerade mal der RSI !!



Und wenn V5-Fahrer berichten,
sie würden auf 'gerader Strecke' dem Originalmotor
mühelos so echte 228 fahren,
suchen wir verzweifelt unter der Schalttafel,
ob nicht neben dem versteckten Schalter für den Heckspoiler
wohlmöglich noch einer für einen bislang nicht dokumentierten
Booster verborgen ist.



Um Ihnen das Rüstzeug für eine eigene, sachliche Einschätzung
der erzielbaren Höchstgeschwindigkeit zu geben
und nebenbei den einen oder anderen Stammtischredner
vom Seemannsgarn befreien zu können,
habe ich folgendes für Sie zusammengestellt:

Hier erfahren Sie nun,

wie man die Höchstgeschwindigkeit eines Fahrzeuges
abhängig von der Leistungsänderung sehr einfach ermitteln kann.


und wer sich noch weiter informieren möchte:

welche Einflussparameter die Höchstgeschwindigkeit
eines Autos nennenswert
beeinflussen.


Wie Sie später noch kennen lernen werden, steigt der Leistungsbedarf
mit der 3.Potenz der Geschwindigkeit.
Um also die Geschwindigkeit zu ver
doppeln, müsste man die Leistung verachtfachen !!
Grund genug, sich mit den Zusammenhängen zu befassen
.


Um die neue Geschwindigkeit zu ermitteln, machen wir es besonders einfach, da wir ja mindestens eine Angabe mit Vmax und der passenden Leistung kennen und nur eine Anpassung auf der Basis der physikalischen Zusammenhänge durchführen müssen - die ich später noch erläutern werde.

Die Zusammenhänge zwischen Leistung und Geschwindigkeit
sind in nebenstehender Gleichung dargestellt.
Dabei gilt P=Leistung und V=Höchstgeschwindigkeit.

Immer unter der vereinfachenden Annahme,
dass die Parameter wie cw-Wert, Luftdichte,
Steigungswinkel der Fahrbahn, Querspanntfläche,
Reibkoeffizient, Masse des Fahrzeugs usw.
gleich bleiben und sich 'wegkürzen'.
Jetzt stellen wir die Gleichung um
nach der neuen Geschwindigkeit
oder nach der neuen Leistung
und machen einige Rechenbeispiele:


 
Von 75 KW auf 85 KW, Valt= 179 km/h
Von 110 KW auf 125 KW, Valt= 203 km/h
Von 125 KW auf 136 KW, Valt= 211 km/h
Von 125 KW auf 147 KW, Valt= 211 km/h
Von 125 KW auf 207 KW, Valt= 211 km/h
Weil diese Leistungssteigerung auf 207KW sicher nur bei 4-motion angewendet werden wird und da die breiten Reifen mit dem Allrad, die breitere Karosse und das üppige Spolierwerk einen schlechteren CW - Wert bringen (ja!!) muss man wohl besser den RSI als Vergleich nehmen. Dann sieht das so aus:
Von 165 KW auf 207 KW, Valt= 225 km/h

Hier 2 Beispiele für Berechnung der neuen Leistung die für eine Steigerung der Geschwindigkeit erforderlich wäre:
 
Von 161 Km/h auf 200 km/h, Palt= 55 KW
Von 211 km/h auf 230 km/h, Palt= 125 KW
   

Die Leistung an den Antriebsrädern bei Vmax
ist das Produkt aus Geschwindigkeit und der Summe aller Fahrwiderstände

  Leistung P = F x Geschwindigkeit

Summe F = FL + FR + FS
( Annahme v = const )
 

=

 
 

Luftwiderstand FL
ermittelt sich stark vereinfacht aus
FL = konst x CW-Wert x Querspanntfläche x V
2
( Annahme: Wind aus allen Richtungen = 0 )
 

+

 
 

Rollwiderstand FR
ermittelt sich stark vereinfacht aus:
FR = konst. x Masse x Reibungskoeffizient.
( Annahme: Reibung ist geschwindigk.unabhängig )
 

+

 
 

Steigungswiderstand FS
ermittelt sich stark vereinfacht aus:
FS = konst. x Masse x sin a
( In der Ebene ist sin a = 0 und damit Fs = 0 )
     


Diskussion der Leistungsformel
Setzt man für F die Summe der einzelnen Fahrwiderständen ein,
ergibt sich für die Leistungsformel vereinfacht folgende Beziehung:




Man erkennt, dass der Leistungsbedarf mit der 3. Potenz der Geschwindigkeit wächst.

Welche Möglichkeiten gibt es,
bei gleicher Leistung schneller zu werden ?


Möchte man mit gleicher Leistung schneller fahren, könnte man den Luftwiderstandsbeiwert verkleinern, was aber praktisch selten gelingt. Denn zur Verbesserung der Fahreigenschaften werden gern Spoiler montiert, die ihre Anpresskraft aus der Umlenkung des Luftstromes erreichen. Das führt zu Strömungsverlusten mit einer Erhöhung des cw-Wertes (!). Somit wird die notwendige Fahrsicherheit durch einen höheren Fahrwiderstand erkauft.

Ein weiterer Ansatz wäre, den Faktor A , also die Anströmfläche (Querspantfläche) zu reduzieren. Das ist jedoch bei gegebenem Fahrzeugmodell nicht möglich - und die Außenspiegel deshalb wegzulassen, macht auch keinen Sinn .

In den anderen Konstanten der Gleichung ist ebenfalls wenig Einsparpotenzial - Fahrzeugmasse und Reibungsverluste kann man nicht nennenswert reduzieren und lassen keinen wesentlichen Einfluß auf die Höchstgeschwindigkeit zu.

Es bleibt also nur, die Leistung zu erhöhen, wollen wir schneller fahren.

Da wir ja nicht den absoluten Leistungsbedarf eines 'neuen' Autos nach der obigen Leistungsformel berechnen wollen, sondern bei einem bekannten Modell nur die Abhängigkeit von Leistungs
änderung und Geschwindigkeitsänderung erfahren möchten, wird es nun wieder sehr einfach
.
Warum ?

Nun, die fahrzeugspezifischen Parameter wie cw-Wert und Anströmfläche sowie die Konstanten mit den darin verborgenen Größen wie Reibung und Masse werden mathematisch zusammengekürzt

Dann bleibt die schon eingangs erwähnte Gleichung für die Überschlagsrechnung erhalten:





Dichtung oder Wahrheit ? - Ein kurzer Ausblick
Wie kommt es denn,
dass immer wieder davon berichtet wird,
dass "nach Tacho so an die 200 drauf waren",
das Fahrzeug nach Werksangaben aber nur mit 179 km/h angegeben war?

Ganz einfache Antwort:

Eine Streuung der Leistung - also ein guter Motor - oder eine extra Ladung Optimax - oder ein neues Luftfilterchen sind es bestimmt nicht, die beim NewBeetle plötzlich die notwendigen 30KW = 41PS herbeigezaubert haben - denn wir wissen ja nun: Von nix kommt nix.

Nein, es sind die anderen Parameter, die unmerklich die Fahrwiderstände gesenkt haben können.


So bringt ein für das Auge unmerkliches Gefälle vo
n nur 1%
bereits eine Leistungsersparnis von ca. 10PS (!!!).


Schon leichter Rückenwind bringt weitere erhebliche Verbesserungen.

Dann kann uns eine zu hohe Geschwindigkeit vorgetäuscht werden,
da die Tachos IMMER zuviel anzeigen.

Ferner sind die Tachos auf einen bestimmten Abrollumfang des Reifens abgestimmt. So kann sich der Abrollumfang nach Wechsel auf Super-Niederquerschnittsreifen deutlich verringern - die Folge, das Rad dreht sich schneller bei gleicher Fahrgeschwindigkeit - die Tachoanzeige zeigt uns aber mehr an.

Und dann ist da noch der Ablesefehler . Nur allzu menschlich - wir runden gerne auf und interpolieren im Eifer schon mal nicht ganz korrekt.
Na ja, wer will es uns verdenken


cw-Wert - was ist das ?
Eigentlich denkt man, dass der Luftwiderstand allein von der Anströmfläche (Schattenfläche) des Körpers abhängt. Aber nein, auch die Form des Körpers spielt eine entscheidende Rolle.
Unterschiedlich geformte Körper können unterschiedliche Widerstandseigenschaften besitzen, obgleich sie im Grunde die gleiche "Anströmfläche" aufweisen.
Diese Widerstandseigenschaft nennt man Luftwiderstandsbeiwert oder cw-Wert. Er wird experimentell ermittelt. 
Man strömt den Körper im Windkanal mit Luft an, und misst wie stark die Luft versucht den Körper zu bewegen.
Je kleiner der cw-Wert ist, um so "strömungsgünstiger" ist der Körper.



Leider wird in der Praxis der cw-Wert oft als Werbefaktor missbraucht: Die werbewirksame Zahl wird oft nur bei Autos in Grundausstattung und in Konstruktionslage erreicht. Durch Zuladung verändert sich die Karosserielage von der Ideallinie und wegen der anderen Anströmrichtung des Fahrtwindes ergeben sich Verschlechterungen... genau, wie breite Reifen und Spolier bei Höhermotorisierungen oder Dachantennen bzw Dachreeling.


Ausblick
Ich hoffe, dass ich ein wenig Licht in das Geheimnis der V
MAX habe bringen können.

Die Physiker unter Ihnen mögen mir verzeihen, dass ich hier und da die Problematik ein wenig stark vereinfacht habe - es geht mir um das Grundverständnis.

Ein Feedback ist gerne willkommen. Kopieren Sie bitte nicht - auch nicht teilweise - diese Dokumentation ohne meine ausdrückliche Zustimmung.

© Manfred Borgwardt
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