Hallo!

Ich möchte versuchen Motor und Antriebsstrang eines Pkw zu simulieren. Sprich die Charakteristik eines realen Triebwerks, ebenso wie eine EGS (Elektronische Getriebesteuerung) und Regelsysteme (also Fahrhilfen wie ESP (-> ASR, etc..) und ABS) möglichst realitätsnah nachempfinden. Getriebe und Regelsysteme sollten dabei das kleinere Problem darstellen - mehr Gedanken mache ich mir über den Motor.
Da unser Physikunterricht in eine ganz andere Richtung geht und ich auch sonst sehr wenig zu dem Thema gefunden habe, hatte ich gehofft, dass mir hier jm sagen kann, welche technischen Werte man für eine möglichst realitätsnahe "Simulation" eines Pkw-Motors bräuchte und ob Hersteller die auch rausrücken werden.^^ Was man sicher brauchen wird ist ein Leistungs- / Drehmomentdiagramm, aber das kann ja nicht alles sein, wenn ich auch berechnen will wie schnell zB die Drehzahl wieder abfällt, nachdem ich vom Gas runter gehe (im Leerlauf). Dazu wären dann ja sicher Angaben zu Kräften / Reibungen innerhalb des Motor nötig...
Die zweite, dazu in Verbindung stehende, Frage wäre dann: Wenn ich die nötigen Werte habe, wie gehe ich an die ganze Sache am besten ran?

Vlt hat ja jemand Lust laut zu denken^^
Grüße

Hm.. keine Auto / Physik Spezialisten da?^^

Hallo,

hier mal ein Muscheldiagramm vom 1996 70KW TDI:
community.dieselschr...iewtopic.php?p=12956

Oder 1.4 TSI Motor mit 122 PS

Effektiver Mitteldruck ist ja direkt proportional zum Drehmoment. Damit kannst Du auch die Daten bei Teillast bestimmen.
Nimm doch zur Vereinfachung die innere Reibung des Motors als konstant an.
Aber lass Dich doch von TORCS inspirieren.

Gruß Horst

Zitat:

Vereinfacht dargestellt, kann man das Gaspedal im Fahrzeug als Mitteldruckregler betrachten

Das leuchtet soweit ein. Kannst du mir die Bedeutung der zwei Diagramme etwas näher erläutern?

Auf Torcs bin ich bereits gestoßen, allerdings kommt mir das Fahrverhalten der Wagen nicht sehr realistisch vor...


//EDIT: Bisher hatte ich vor das Drehmoment anhand des Drehmomentdiagramms abzulesen. Also zB bei zu 50% getretenem Gaspedal - 50% des Maximaldrehmoments der aktuell gegebenen Drehzahl. Ist das falsch / unrealsitisch? (Standgas muss ich in dem Zusammenhang auch beachten, das ist klar).

Also die Reibung ist in erster Linie von der Drehzahl abhängig.

Wichtig wäre aber auch,, was du für einen Motor simulieren möchtest. TDI oder Vergaser unterscheiden sich doch sehr ...

Grob kannst du mal vom folgendesn ausgehen:

=> eingespritzte Benzinmenge proportional zur Luftmasse im Volllastbetrieb. Im Teillastbetrieb geringer, Im Schubbetrieb gleich null (Schubabschaltung)

Die (pro Kolbenhub) erbrachte Leistung ist wiederrum von vielen Faktoren abhängig. Da wäre die Dichte des Gemischs (bzw. das spezifische Volumen) und die eingespritzte Benzinmenge. Außerdem natürlich der Kolbenhub und die Auspuffverluste. Da gibts auch schöne Diagramme für den Druck über dem Kolbenhub (äquivalent zu p-V Diagramm)

Bei Vergaser-Motoren kommen dann im Teillastbetrieb die Verluste dazu, weil er sich sein Gemisch gegen den Widerstand ansaugen muss.

Also nochmal in einfach:
Luft und Benzin kommen in den Vergaser, werden stöchiometrisch gemischt.
Das Gaspedal steuert die Drosselklappe durch die der Motor das Gemisch ansaugt.
Je weniger Gemisch in den Zylinder kommt, desto weniger Leistung erbringt er.
Saugverluste sind abhängig von der Drosselklappe (je weiter zu desto mehr Kraft muss der Motor aufwenden, um das Gemisch anzusaugen)
Reibungsverluste proportional zur Drehzahl.
Auspuffverluste proportional zum Restdruck, der vorhanden ist wenn der Takt beendet ist. (Könnte man auch bezeichnen als Arbeit die dasd Gemisch erbracht hat, aber der Motor nicht mehr nutzen konnte)
Leistung pro Takt ist dementsprechend die chemische Energie, die in dem Gemisch war minus der ganzten Verluste.


Keine Garantie wenn was falsch ist, noch hab ich kein Diplom

Danke für die Antworten bisher!

Uii - das ist schon sehr detailgenau. Da stellt sich dann die Frage, ob das (in einer sinnvollen Zeitspanne) hobbymäßig zu bewerkstelligen ist und ob man überhaupt alle Faktoren in die Berechnung mit einbeziehen kann. Ich könnte mir vorstellen, dass es für jemanden der das nicht studiert schwierig werden wird tatsächlich realistische Ergebnisse zu bekommen - abgesehen davon, dass man die dafür nötigen Parameter nur sehr sehr schwer beschaffen kann, oder was meinst du?

Angenommen die Berechnung erfolgt prinzipiell über die Drehmomentkurve (wie oben angedacht) und man berücksichtigt zusätzliche Aspekte wie Reibungen ~ Drehzahl und Beschleunigungswiderstand (Trägheit der rotierenden Teile im Fahrzeug) etc.. Das sollte doch technisch umsetzbar sein und auch zu recht anschaulichen Ergebnissen führen, oder? Zudem wäre hier die Beschaffung der nötigen Parameter vermutlich einfacher...?

Grüße!

Hallo,

Ist die Reibung (Nockenwelle,Kolben im Zylinder, pleuel, Kurbelwelle, Versorgungsaggregate (o.K Wasserpumpe ist sicher nicht linear) ) jetzt also R(n) = konst*n oder nötigerweise( wie genau will der Treadersteller werden) Polynom höheren Grades.
Die Drosselverluste (Diesel wird nur fast im Leerlauf gedrosselt) im Vergasermotor( wie ist das beim FSI/TSI Direkteinspritzer ? ):
www.bosy-online.de/h...-Stroemungslehre.pdf
kann man ja vereinfacht als doppelten Querschnittssprung ansehen (Seite 5 oben links).
Dieses kseta? dann in Gleichung 12.2 einsetzten, natürlich den Rest der Ansaugstrecke /Luftfilter nicht vergessen Abgas ebensowenig)

Das Muscheldiagramm verrät doch alles, was den Motor inclusive Ansaug und Abgasanlage betrifft, brauchen also nicht berücksichtigt werden.
Was kommt an der Kupplung an und was verbrauche ich dabei.

momentaner Verbrauch => spezifischer Verbrauch zurückrechnen aus der momentanen Leistung
Drehmoment => aus Druck die oberste Linie des Muscheldiagramms entspricht dem maximalem Drehmoment bei der jeweiligen Drehzahl=>Momentane Leistung = M*omega

Beim dem TSI-Motor, vermute ich mal, ist die schwarze Linie die Fahrwiderstandskuve in der Ebene, und führt bei 3200 U/min durch günstigstes Gebiet mit 240 g/kWh.
Beim TDI ist es schwer im Alltag an die 198 g/kWh zu kommen, da fährt man nicht auf Dauer.
Zudem sieht man mal beim TSI , das günstigster Verbrauch/bester Wirkungsgrad nicht beim höchstem Drehmoment sein muss.

Für Dein Gaspedal würde ich einfach empfehlen halb gedrückt= halbes Drehmoment an der Stelle.

Uups neuer Beitrag.

Natürlich ist es über die Drehmomentkurve und Umrechnung der Trägheitsmassen und Reibungen getan (wie TORCS)
Ich verfolgte insgeheim den Aspekt der Verbrauchssimulation...

Gruß Horst
Edit:

Masse des Fahrzeugs m in Massenträgheit J am Motor umrechnen:
Energie erhaltung:
0.5 * m* v°2 = 0.5* J * omega^2.
J = m*(v/omega)^2
Je nach Übersetzung was anderes.
Wenn der erste Gang bei 6000 U/min bis 45 km/h reicht und der Wagen 1250 kg wiegt, wirkt der komplette Wagen wie 0.45 kg*qm
Beim 6.ten Gang und 170 km/h etwa 7 kg*qm ( ü^2 mit ü= 6.ter/1.ter Gang= v1/v0 = 170/45 )

Horst_H hat folgendes geschrieben :

Hallo, Ist die Reibung (Nockenwelle,Kolben im Zylinder, pleuel, Kurbelwelle, Versorgungsaggregate (o.K Wasserpumpe ist sicher nicht linear) ) jetzt also R(n) = konst*n oder nötigerweise( wie genau will der Treadersteller werden) Polynom höheren Grades.

Der Threadsteller vermutet, dass das Beschreiben der Reibung durch ein Polynom insofern schwierig wird, als das er nicht weiß auf Grundlage welcher Daten jenes Polynom aufgestellt werden sollte. Er würde daher die lineare Variante vorziehen.^^

Horst_H hat folgendes geschrieben :

Die Drosselverluste (Diesel wird nur fast im Leerlauf gedrosselt) im Vergasermotor( wie ist das beim FSI/TSI Direkteinspritzer ? ): www.bosy-online.de/h...-Stroemungslehre.pdf kann man ja vereinfacht als doppelten Querschnittssprung ansehen (Seite 5 oben links). Dieses kseta? dann in Gleichung 12.2 einsetzten, natürlich den Rest der Ansaugstrecke /Luftfilter nicht vergessen Abgas ebensowenig)

Diese Verluste müsste man ja auch unter Verwendung einer Drehmomentkurve noch berücksichtigen, oder sehe ich das falsch?

Horst_H hat folgendes geschrieben :

Natürlich ist es über die Drehmomentkurve und Umrechnung der Trägheitsmassen und Reibungen getan (wie TORCS) Ich verfolgte insgeheim den Aspekt der Verbrauchssimulation...

Eine Verbrauchsimulation wäre auch nicht uninteressant, hängt ja jetzt aber (angenommen man nimmt die Derhmomentkurvenmethode) nicht direkt mit dem Problem der Errechnung der Leistung / Drehzahl / Drehmoments zusammen, oder?

Horst_H hat folgendes geschrieben :

Masse des Fahrzeugs m in Massenträgheit J am Motor umrechnen: Energie erhaltung: 0.5 * m* v°2 = 0.5* J * omega^2. J = m*(v/omega)^2 Je nach Übersetzung was anderes. Wenn der erste Gang bei 6000 U/min bis 45 km/h reicht und der Wagen 1250 kg wiegt, wirkt der komplette Wagen wie 0.45 kg*qm Beim 6.ten Gang und 170 km/h etwa 7 kg*qm ( ü^2 mit ü= 6.ter/1.ter Gang= v1/v0 = 170/45 )

Zusätzlich muss ja dann auch noch die Trägheit der rotierenden Teile (Wellen, Getriebe, Differentiale, etc) berücksichtigt werden.

Hallo,

in den Beschreibungen für die Rennwagen sind bei Torcs die auf den Motor reduzierten Massenträgheitsmomente vom Getriebe / Kardan / Räder und haste nicht gesehen berücksichtigt.Hinzu kommmen ca(= f(anstellwinkel)) cw etc etc...

Den Verbrauch bekommt man doch über die Muschelkurve, deren oberste Linie das maximale Drehmoment (peff (in 10e5 [N/qm= Nm/cbm= J/cbm])x Vh(= konst ausser bei Motoren wo einzelne oder mehrer Zylinder abschaltbar sind)) ) bei der jeweiligen Drehzahl angibt.

Mir ging es um den Gedanken , dass bei dem TDI Motor bei der Drehzahl von 1900 U/min (14 bar= 100% und 198 g/kWh ) und 50 % Drehmoment(== 7 Bar) etwa 216 g/kWh verbraucht werden bei 14% (==2 Bar) eben schon 330 g/kWh.
Zudem gehe ich bei dem Muscheldiagramm davon aus, das der Motor unter realistischen Bedingungen , wie serienmässigen Ansaug und Abgastrack, gemessen wurde.
Damit fallen eben die ganzen komplizierenden Strömungsfaktoren durch Drossselung und weniger Abgasmenge, abgestimmte Resonanzen weg, da sie schon im Muscheldiagramm in ihrer Wirkung erfasst sind.
Natürlich fehlen die Verbräuche bei starken Zustandsänderungen.

Aber wie speichert man die Muschelkurve optimal?
Ich tendiere zu x= Drehzahl(mit maximalem Drehmoment) /y = % vom maximalem Drehmoment (in 10% Sprüngen) in der Tabelle steht dann der jeweilige Verbrauch in Gramm/s.
Also stände beim 1900 cm^3 TDI bei 1900 U/min= 266 Nm = 53 KW (omega= 199 Rad/s)

Bei 53 KW sind es 198 g/kWh *53 KW = 10500 g/h=> 2,9 g/s
bei 50% sind es dann 133 Nm == 26.5 KW und 216 g/kWh *26.5 KW = 5724 g/h => 1,59 g/s
{bei 14% sind es dann 37 Nm == 7.36 KW und 340 g/kWh * 7.36 KW = 2503 g/h => 0,70 g/s }

Das wäre doch machbar, damit schnell zu interpolieren.

Gruß Horst

Wo wird denn die Technik von Torcs beschrieben?
Das mit der Verbrauchssimulation merke ich mir mal - gute Idee. Doch zunächst gehts mir nur um die Frage aus meinem ersten Post.

Grüße!

Hallo,

das ist nicht alles dort beschrieben, in Car-data's zum Beispiel "?:\Programme\torcs\cars\car4-trb1\car4-trb1.xml" 'section name="Car"' sind Masse,Maße (schwerpunkt etc ) Drehzahlgrenzen und Drehmonte/Drehzahlen eingetragen. Zudem Wirkungsgrade der Getriebe, Massenträgheit der Reifen , Bremsen.

www.cetr.com/Brochur...olen_Mikrotribom.pdf verweist auf

Zitat:

Tung, S. C.; McMillan, M. L. Automotive tribology overview of current advances and chalenges for the future

dass die innere Reibung etwa 15% ausmacht.

Aber sieh mal einer guck:
www.institut-wv.de/2517.html
natürlich viel zu klein, könnte mal ein Anhalt sein, dass lineares Rechnen so falsch nicht ist.

Die anderen Getriebe und sonstige Lager werden als Kugellager ausgeführt und wohl in etwa konstante Reibmomente haben.

Gruß Horst