Überlegungen zum Motortuning

[tommi]

also ich würde meinen: KEINER.......

Wird wahrscheinlich sehr Streckenabhängig sein, und wenn ich auf dem Hocker sitzen würde gewinnt eh keiner der Motoren, egal wie gut oder kräftig....

Aber im Ernst, ich stelle mir zumindest vor dass der mit dem breiten Drehzahlband fahrbarer ist und somit wahrscheinlich in kundiger Hand den ein oder anderen Vorteil hätte.

[R.I.P. steirair]

Der gemeine Hobbyfahrer wird mit grün besser bedient sein, ein Profi mit dem stärkeren.

[R6-Pille]

Die grüne Kurve hat den Vorteil dass ein breites Plateau nach Erreichen der Maximalleistung vorhanden ist. Damit fällt die Leistung nach dem Schaltvorgang gar nicht oder nur wenig ab. Bezogen auf die Maximalleistung erreicht man damit eine optimale Beschleunigung.

Fakt ist jedoch dass mehr Leistung auch eine noch bessere Beschleunigung und eine bessere Topspeed ergeben. Entscheidend für die Fahrleistungen ist die Leistung und nicht das Drehmoment. 100 PS aus 600 cm3 beschleunigen genauso gut wie 100 PS aus 1000 cm3 sofern die Form der Leistungskurve, Gewicht des Bikes usw. identisch sind.

Optimal wäre es wenn die rote Leistungskurve eine breitere Leistungsspitze hätte.

Leistung ist heute aufgrund der Elektronik nicht mehr das Problem wie früher.
Ist in einer Fahrsituationen zu viel da wird sie automatisch reduziert.

Wenn ich mir meine alte R1 von 1999 mit der Leistung meiner jetzigen ohne jegliche Elektronik vorstelle bekomme ich schon ohne zu fahren Angst.

[Knubbler]

Ich sehe schon, als Motor Mensch bin ich hier in der Unterzahl
Dem Kind kann man auch noch Namen geben. Die grüne Linie ist das Diagramm einer GSXR 1000 K5 mit knapp über 170PS und die rote ein typischer 200PS Brenner der letzten 10 Jahre.
Da der Thread "Überlegungen zum Motortuning" heißt, wollte ich jetzt gar nicht so sehr darauf raus, welcher Fahrer seine Maschine ausnutzen kann. Mir geht es darum, wenn auch etwas überspitzt, auf die 120Nm/Liter Thematik einzugehen. Denn bei der bisherigen Betrachtung wird aus meiner Sicht etwas vergessen, denn Drehmoment alleine braucht man nur zum Winterfelgen festziehen, falls ihr mich versteht

[R.I.P. steirair]

Das wäre jetzt eine Grundsatzdiskussion wert

[Knubbler]

Dann löse ich das mal auf. Wie ich sagte, das Mopped mit der roten Kurve gewinnt jedes Rennen und dabei ist es vollkommen egal wer da drauf sitzt. Denn eins wird gerne vergessen, zwischen Kurbelwelle und dem Hinterrad liegt ein Drehzahl-/Drehmoment-Wandler, das Getriebe. Und wenn ein Motor höher drehen kann, dann kann man ihn kürzer übersetzen und somit ist bei gleicher Geschwindigkeit mehr Kraft am Hinterrad. Oder gewinnt eine SV650 einen Blumentopf gegen eine R6, nur weil beide 65Nm Drehmoment haben, die SV aber deutlich früher? Die Antwort ist wohl klar.
Hier ist es genauso, der 200PS Brenner (rot) kann einfach höher drehen als die K5 Gixxer (grün) und hat bei mehr Drehzahl auch noch mehr Drehmoment. Das Getriebe der K5 ist ziemlich identisch zu den 200PS Moppeds und die Endübersetzung ist variabel, deshalb haben beide eine 300km/h Übersetzung bekommen. Das kommt dabei raus:


Nochmal in klein zum Vergleich



Der Unterschied ist ziemlich groß, in jedem Gang und zu jedem Zeitpunkt ist rot überlegen oder zumindest gleich.
Und was will ich jetzt damit sagen? Man braucht sich nicht darauf zu versteifen ob ein Motor 120Nm oder weniger Drehmoment pro Liter erreicht. Für den Vortrieb ist der Bereich nach dem maximalen Drehmoment entscheidend, denn wie hoch ein Motor drehen kann und dabei noch ausreichend Drehmoment liefert, das entscheidet wie kurz man ihn übersetzen kann. Eine Masse wird eben immer noch über die zur Verfügung stehende Leistung beschleunigt, nicht über Drehmoment. Der Faktor Zeit macht eben den Unterschied.
Kleines Beispiel dazu:

120Nm x 11000rpm = 188PS
100Nm x 14000rpm = 200PS

Ich würde den Motor mit weniger Drehmoment wählen

Edit: um es in Zahlen zu fassen. Wenn die grüne Kurve eine 15/44 Übersetzung fahren würde, dann könnte die rote eine 14/44 fahren und die Endgeschwindigkeit wäre bei beiden gleich, aber die Kraft (Leistung) ist eben überlegen.

[Tom-ek]

Sind schon geil zu lesen deine Überlegungen und Erklärungen !
Danke !

[R.I.P. steirair]

Dann löse ich das mal auf. Wie ich sagte, das Mopped mit der roten Kurve gewinnt jedes Rennen und dabei ist es vollkommen egal wer da drauf sitzt.

Dem würde ich aus eigener Erfahrung widersprechen. Auch in Rennserien, wäre es so, würde Ducati immer Weltmeister werden. Aber, es ist meistens Yamaha mit einem schwächeren Bike. Motorleistung ist die eine Sache, Fahrwerk usw. schon eine ganz andere. So einen spitzen Motor muss man auch bewegen können. Wie viele die mit einer 1000er BMW niemals mehr an die Zeiten herankommen, die mit z.b. einer K7, CBR oder alten R1 gefahren wurde.

So einfach ist das nicht auf Kurven umzulegen.

[Knubbler]

Also das Fahrerische würde ich gerne besser beurteilen können, aber das wird in dem Leben nichts mehr mit meinem Racer Da-sein. Ich war am Pann gleich mal 10s langsamer als mein SV Kollege und dabei hatte ich sogar 10PS mehr
Also Leuten wie mir kann man auch das Weltmeister Motorrad geben und es kommt nichts Atemberaubendes dabei raus. Von daher stimme ich vollkommen zu, im Hobby Segment kommt man schnell in den Bereich, wo das Motorrad mehr kann als der Fahrer. Man kann das sehr gut auf Onboard Videos sehen, in denen die Daten eingeblendet sind oder zumindest der Tacho sichtbar ist. Zum Beispiel von der S1000RR gibt es da einige mit Daten. Was man da beobachten kann, der Fahrer dreht seinen Motor eigentlich gut aus im aufrechten Zustand, aber trotzdem kommt er aus Kurven nur mit 7000rpm heraus. Das sind gerade einmal 100PS, die dann zur Beschleunigung anstehen und trotzdem gibt er noch etwas zögerlich Gas. Wenn man sich Onboard Videos von Profi Fahrern anschaut, dann schalten die schon vor der Kurve in den passenden Gang und lassen die Kupplung los. Der Motor würde dann eigentlich auf 20.000rpm hochdrehen, aber das verschleift die Anti-Hopping-Kupplung. So kommen die Profis aus der Kurve mit viel mehr Drehzahl und ziehen auch deutlich kräftiger am Kabel. Nur ein Grund weshalb die so viel schneller sind als Hobby Fahrer.
Ich persönlich sehe das natürlich mehr von der physikalischen Seite, Stichwort Kammscher Kreis. Um das Zugkraft Diagramm nochmal heranzuziehen, wenn ich bei 200km/h im dritten Gang unterwegs bin, dann möchte ich doch lieber 252kg Schub (rote Kurve, -10% Antriebverlust) als 216kg (grün, -10%). Das hört sich jetzt erstmal nicht dramatisch unterschiedlich an, oder? Aber um 200km/h zu fahren, müssen schon mal 60PS für den Fahrtwiderstand aufgewendet werden, das zieht bei dieser Geschwindigkeit 85kg vom Schub ab. Es bleiben also 167kg gegenüber 131kg Schub übrig, das ist dann schon ein ziemlich großer Unterschied. Und das sind "nur" 200km/h, denn der Luftwiderstand steigt im Quadrat und somit wird das Schub Verhältnis von dem was übrig bleibt, mit steigender Geschwindigkeit immer weiter zur roten Kurve hin verschoben. Sprich auf Strecken, welche hohe Geschwindigkeiten zulassen, da wird der Fahrer mehr und mehr davon ziehen, alleine durch den Leistungsunterschied.
Hier noch ein hübsches Bild, in dem MotoGP Ducati von 2018 mit der S1000RR verglichen wird. Gemessen wird, welche Zeit gebraucht wird, um welche Geschwindigkeit zu erreichen. Man sieht wie stark das bei höheren Geschwindigkeiten auseinander klafft. Die Ducati braucht von 0 auf 370km/h Endgeschwindigkeit nur 19s, während die BMW da noch nicht mal ganz ihre Vmax von 308km/h erreicht hat. Die Ducati hat zwar einen kleinen aerodynamischen Vorteil, der Hauptunterschied ist allerdings die Leistung. Und nochmal zum Schluss, das bedeutet nicht, dass der Hobby Fahrer eine Leistung von 200PS+ braucht. Eine 600er ist oft ausreichend und für mich schon eine SV


Quelle steht im Bild

Die Beschleunigung ab Start finde ich ziemlich beeindruckend. Die BMW braucht 5sek auf 150km/h, was eine Beschleunigung von 8,3m/s² ergibt, was schon ziemlich gut ist. Die MotoGP Ducati ist dagegen wie von einem anderen Planeten, sie braucht nur 4s auf 160 und kommt damit auf 11,1m/s². Das ist weit über der Erdbeschleunigung von 9,81m/s², an welche normale Motorräder nur knapp ran kommen, bis Ihnen das Vorderrad steigt oder das Hinterrad durchdreht. Der Hammer


Quelle im Bild

Weil mich die Fahrleistungen der MotoGP gerade so begeistern, noch ein Bild dazu. Eine Yamaha Gear/Speed Map von Mugello 2015. Da sieht man erstens was ich oben beschrieben habe, der Gang wird weit vor der Kurve eingelegt und bleibt dann bis zum Rausbeschleunigen. Zum Beispiel wird oben rechts in der 180° Kurve bei einer Geschwindigkeit von 235km/h der zweite Gang eingelegt, da hat die AHK ganz schön was zu tun. (In einem Onboard Video von der aktuellen Saison sieht man Fabio Quartararo in Mugello sogar bei 274km/h den 2.ten Gang einlegen.)
Wenn man sich die Gerade anschaut (980m Länge), dann kam die Yamaha damals mit 122km/h aus dem Scheitelpunkt der Kurve raus und beschleunigt bis zum Bremspunkt auf 334km/h. Wenn man das mit dem Ducati Diagramm oben vergleicht, dann ist 122-334km/h Ducati bei der BMW 122-280km/h in dem selben Zeitraum. Sprich die Maschine gewinnt einen riesen Vorsprung alleine durch den Unterschied in der Leistung. Ich bin jetzt allerdings zu faul, die Diagramme auszuwerten und einen Vorsprung in Meter zu berechnen
54km/h Differenz sind 15m pro Sekunde, welche die Ducati davonzieht und die Gerade dauert schon einige Sekunden zu befahren.
Fazit: Leistung ist was Tolles und ich kann mit Sicherheit auch mit viel Power langsam fahren

[R6-Pille]

@Knubbler: Schön, dass du dir die Mühe gemacht hast zu diesem Thema. Zu Zeiten als noch jedes PS bei meiner ZX6 im Jahre 1995 gezählt hat habe ich mir diese Kurven nach einem Prüfstandslauf auch für mich mit Excel aufgezeichnet. Warum? Ich wollte wissen wie das ist mit einer kürzeren Übersetzung und mit den optimalen Schaltdrehzahlen.

Aber nun noch mal im Detail zu den von dir erstellten Kurven.
Ich denke das folgende ist für dich nichts Neues aber einige aus dem Forum kennen sich hier wahrscheinlich nicht so gut aus und reden sich bei Bier am Stammtisch den Mund fusselig.

Was zeigen diese Kurven?
Die maximale Zugkraft bei Vollast in den einzelnen Gängen für jeden Gang.

Erzeugt ein höheres Drehmoment einen Zugkraftvorteil?
Nicht bei gleicher Spitzenleistung.

Kann man mehr Zugkraft durch eine kürzere Übersetzung erzeugen?
Bedingt durch die Maximalleistung gibt es zu jeder Geschwindigkeit eine maximale Zugkraft.
Diese kann nicht überschritten werden egal wie kurz die Übersetzung ist.
Grafisch kann man sich diese mit dem Kurvenlineal so zeichnen das diese den äußeren Rand der Kurvenschar gerade berührt. Es gibt auch eine Formel dazu die ich jedoch gerade nicht im Kopf habe (Wahrscheinlich hat Knubbler die parat).
Die Kürzung der Übersetzung erzeugt jedoch logischerweise in jedem Gang mehr Zugkraft wobei trotzdem die Kurvenschar der geänderten Übersetzung unterhalb der besagten Maximalkurve liegt. Die Drehzahlsprünge zwischen den Gangwechseln werden jedoch kleiner wodurch man bei Gangwechsel näher an der Maximalleistung bleibt. Dieser Vorteil wird erkauft mit mehr Schaltarbeit. Damit ergibt eine kürzere Übersetzung in der Praxis meist keine messbar bessere Beschleunigung. Beispiel Honda 1000 RRRR.. Lange Übersetzung ohne Nachteil in der maximalen Beschleunigung bei Testberichten. Sogar die Rundenzeit ist bisher im PS Test in Hockenheim auf P1. Vorteilhaft ist die kurze Übersetzung beim Start auf den ersten Metern da man die Kupplung nicht so lange schleifen lassen muss.

Gibt es eine bestimmte optimale Schaltdrehzahl?
Die optimalen Schaltdrehzahlen sind genau da wo sich die Zugkraftkurven von einem zum nächsten Gang schneiden. Diese liegen bei niedrigen Gängen höher als bei höheren. Bedingt durch die spitzere rote Leistungskurve sind hier die Gänge 1 und 2 voll auszudrehen. Beim Wechsel von Gang 5 auf 6 ist das nicht mehr der Fall.
In der Praxis macht es bei 200 PS jedoch oft Sinn den 1ten und 2ten Gang nicht bis zum Limit zu drehen da die Zugkraft nicht in bessere Beschleunigung genutzt werden kann. Die Wheely Control greift möglicherweise ein und reduziert die Leistung wodurch ein späterer Schaltzeitpunkt sinnlos ist.
In den Moto GP gibt es Systeme um den Schwerpunkt abzusenken. Hierdurch kann mehr Zugkraft genutzt werden ohne das das Bike vorne steigt und Leistung zurückgenommen werden muss.

Das alles ist die Theorie die auch für sich gesehen korrekt ist.

Die Praxis ist jedoch im 200 PS + x Bereich manchmal eine andere.
Weniger Leistung kann da eventuell effektiver sein weil man dann zumindest als Hobbyfahrer weniger Probleme hat.
Fahrwerk, Gasannahme, Elektronik usw sind in dieser Leistungsliga oft entscheidender.