Alexander Bloch erklärt Technik rund ums Auto

So geht die optimale Beschleunigung von 0 auf 100

Die langsamsten Autos im Sprint (2006 bis 2016), Teaser Ford Fiesta 1.0, Frontansicht Ford Fiesta 1.0 Ecoboost, Heckansicht Renault Twingo 1.2, Heck 51 Bilder

Wir wissen alle, dass der Null-auf-hundert-Spurt im normalen Straßenverkehr wenig bedeutet, aber die Fahrphysik dahinter ist spannend. Wie beschleunigt ein Auto optimal? Bloch erklärt.

Es ist eine ewige Diskussion unter Autofans: Was macht die Beschleunigung aus? Ist es die Leistung, da mit höherer PS-Zahl meist auch die Zeit von 0 auf 100 km/h sinkt? Oder ist es das Drehmoment? Die Leistung ist ja physikalisch betrachtet die Kraft (Drehmoment) mal die Umdrehungen. Daher machen wir folgendes Gedankenexperiment: Wir stellen uns zwei bis auf den Motor identische Autos vor, die nebeneinanderstehen. Das eine Auto entwickelt aber mehr maximale Leistung als das andere. Damit beide stehen, muss logischerweise die Raddrehzahl bei null liegen.

Das heißt, in dem Moment, in dem wir jetzt das Gaspedal durchdrücken, entscheidet nicht die Leistung, sondern allein die Kraft, also die Newtonmeter, die vom Reifen auf den Boden gebracht werden, über das Beschleunigungsvermögen der beiden Autos. Für die maximale Geschwindigkeit ist es dagegen entscheidend, wie viele Radumdrehungen (Leistung) das Auto gegen die Fahrwiderstände schafft. Aber wir sind noch bei den Rädern, und die drehen meist langsamer als der mindestens mit Leerlaufdrehzahl rotierende Motor. Dazwischen liegen noch drei Übersetzungsstufen: das Getriebe, die Achsübersetzung und die Räder, die mit ihrem Durchmesser ebenso die Übersetzung beeinflussen. Damit lässt sich aus der gleichen Motorleistung proportional mehr Drehzahl oder mehr Kraft am Rad generieren.

Getriebe stellt Radkraft ein

Das Drehmoment am Rad ist dadurch in den unteren Gängen viel höher als das Motordrehmoment und erreicht je nach Gesamtübersetzung schon bei Kleinwagen vierstellige Newtonmeterwerte. Mathematisch betrachtet kommt sogar nur die Kraft in Newton auf dem Straßenbelag an, da sich die Meter durch den Radius (Hebelarm) des Reifens herauskürzen. Die in der Praxis gewählte Gesamtübersetzung richtet sich nun danach, ob ein Auto seine Maximalkraft eher bei hohen oder niedrigen Drehzahlen erreicht: Angenommen, ein Auto erzielt bei 5.000/min 200 Nm und ein anderes schon bei 2.500/min 400 Nm, so ist die PS-Leistung bei diesen Drehzahlen trotzdem identisch. Damit sie bei diesen Motortouren aber auch mit der gleichen Geschwindigkeit (Raddrehzahl) fahren, muss das höherdrehende Auto halb so lang übersetzt sein wie das niedertourige – was wiederum dessen Kraft verdoppelt.

Geht der Fahrer jetzt aufs Gas, ist der Beschleunigungseindruck identisch. Drehten beide Motoren nur mit 2.500 Touren, würde das 400-Nm-Aggregat jedoch den doppelten Druck entwickeln. Daher ist es für eine optimale Beschleunigung entscheidend, die Motordrehzahl zu erwischen, an der das höchste Raddrehmoment entsteht. Deshalb werden Autos auf dem Testgelände im Stand vorgespannt: Mit gleichzeitig gedrückter Kupplung (Schalter) oder linkem Fuß auf der Bremse (Automat) wird das Auto per Gaspedal auf seine optimale Anfahrdrehzahl eingestellt. Diese liegt bei hochdrehenden Saugern höher als bei niedertourigen Turbos.

Topliste 0-100 km/h
Teslas Model S enttäuscht

Doch das reicht noch nicht. Gleichzeitig darf die maximale Traktion des Reifens nicht überfahren werden. Um die überhaupt zu erreichen, muss bei modernen Autos die Antriebsschlupfregelung abgeschaltet werden. Denn je nach Pneu und Untergrund entwickelt sich erst bei rund fünf bis 20 Prozent Schlupf (Reifen dreht leicht durch) optimaler Vortrieb. Bei mehr Schlupf sinkt die Traktion wieder und es gibt Rauchzeichen. Diesen optimalen Schlupfpunkt mit viel Gefühl in Gas und Kupplung zu treffen, erfordert viel Übung. Selbst erfahrene Testfahrer brauchen je nach Auto und Belag mehrere Versuche und sind daher nicht unglücklich, wenn eine sogenannte Launch Control ihnen beim Start Regelungsarbeit abnimmt. Im Straßenverkehr aber muss Sinn und Zweck eines geregelten Brachialstarts ohnehin infrage gestellt werden.

Neuester Kommentar

Wozu? Jeder kann die im Test genannten Werte erreichen, etwas Talent, Übung, Rücksichtslosigkeit (vor allem ggü. der Kupplung) und griffigen Asphalt vorausgesetzt. Letzterer ist leider auf öffentlichen Straßen kaum anzutreffen, aber sehr wohl auf Rennstrecken und Flugplätzen. Trotzdem, was hätte man davon? Es reicht doch völlig, zu wissen, was geht.


"Die Leistung ist ja physikalisch betrachtet die Kraft (Drehmoment) mal die Umdrehungen."

Nein, das phyikalisch "Arbeit". Leistung wird daraus erst, wenn man diese Arbeit durch Zeit teilt.

930.engineering 4. März 2018, 23:27 Uhr
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