Drehmoment und Drehzahl

Stammtischparolen treffen nicht immer, aber manchmal den Punkt. MOTORRAD erklärt,
was bei Motorradmotoren zutrifft und wo die
Volksmeinung daneben liegt.

In einem sind sich Biker einig:
Wichtig ist, was hinten rauskommt. Doch wie der Vortrieb zustande kommt, darüber herrscht viel Verwirrung. Ein typisches Beispiel:
Leistung und Drehmoment haben nichts miteinander zu tun
Völlig falsch. Beides ist sogar direkt aneinander gekoppelt, und zwar
über die Drehzahl. Die dazugehörige Formel lautet M = 9549 x P / n (M in Nm, P in kW, n in 1/min). Bei einer
bestimmten Drehzahl ergibt sich bei gleicher Leistung also immer das
gleiche Drehmoment, unabhängig von der Motorbauart, Zylinderzahl oder sonstigen Faktoren. Ein Konstrukteur kann einem Motor also nur eine bestimmte Leistungscharakteristik anerziehen, die Drehmomentkurve ergibt sich dann von selbst.
Vierzylinder sind nicht elastisch
Da muss man unterscheiden zwischen den Messwerten und dem subjektiven Erlebnis. Messtechnisch gesehen sind die leistungsoptimierten Mehrzylinder den Ein- oder Zweizylindern nicht nur ebenbürtig, sondern überlegen. Denn das Drehmoment von Vierzylindern ist im unteren Drehzahlbereich mindestens ebenso groß, im oberen dem im Hubraum vergleichbarer Zweizylinder überlegen. Womit wir automatisch bei der nächsten Fehleinschätzung wären:
Einzylinder haben den besten
Durchzug
Ein subjektiver Eindruck der Single-
Piloten, der mit der Realität rein gar nichts zu tun hat. Man muss es leider so hart formulieren: Große Singles kommen den Fahrern nur deswegen so durchzugsstark vor, weil sie
akustisch und schwingungstechnisch mehr »Punch« suggerieren.
Ein- und Zweizylinder sind weniger drehfreudig
Zumindest, wenn man es auf den
Gesamthubraum bezieht. Ein 1000er-Vierzylinder setzt sich prinzipiell aus vier 250er-Einheiten zusammen. Der Motor kann genauso hoch drehen,
wie es die mechanischen Komponenten des einzelnen Einzylinders erlauben. Beim Zweizylinder mit einem
Liter Gesamthubraum beträgt der Einzelhubraum logischerweise 500 cm3, und der schafft nicht so hohe Drehzahlen. Die Maximaldrehzahl wird
bei großen Einzelhubräumen neben der Mechanik zudem durch den
Gaswechsel eingeschränkt. Riesige Zylinder lassen sich naturgemäß schwieriger füllen, auch läuft die
Verbrennung wegen der begrenzten Flammgeschwindigkeit nicht so günstig ab. Ein Mehrzylinder ist einem
Einzylinder gleichen Hubraums folglich grundsätzlich überlegen.
Viel Drehzahl braucht wenig Masse
Nur mit leichten Motorteilen lassen sich höchste Drehzahlen erzielen. Die mechanische Grenze setzen vor allem die hin- und hergehenden Massen.
Neben dem Kurbeltrieb, der sich aufgrund der hohen Massenkräfte irgendwann selbst zerlegen würde, in entscheidendem Maß der Ventiltrieb. Ab einer bestimmten Drehzahl können die Ventile nicht mehr den Nockenprofilen folgen, dann kommt es zu ungesundem Klappern, im weiteren Verlauf zum Kollaps. Daher tut man alles, die oszillierenden Massen klein zu halten. Man braucht leichte Ventile, deshalb wird neuerdings 40 Prozent leichteres Titan statt Stahl eingesetzt. Für eine gute Füllung benötigt man andererseits viel Ventilfläche. Daher macht es Sinn, die Fläche auf mehrere Ventile zu verteilen. Vier- oder Fünfventiler sind drehzahlfester als vergleichbare Zweiventiler.
Drehen lassen ist ungesund
Stimmt nur teilweise. Vor zehn,
zwanzig Jahren waren die Motoren hinsichtlich Werkstoffen und Konstruktion noch nicht so weit entwickelt, damals war mehr Gefühl vom Fahrer gefragt. Zumal früher kein
Begrenzer wilden Drehzahlorgien Einhalt bot. Heute schaden hohe Drehzahlen den Motoren kaum noch. Auf der anderen Seite können niedrige Drehzahlen und ein hohes Drehmoment die Innereien des Motors sowie den gesamten Antriebsstrang enorm belasten. Sackt die Drehzahl unter ein gewisses Niveau, peitscht und schlägt die Kette, gibt es ungesunde Geräusche aus dem Getriebe. Erschwerend kommt hinzu, dass die Ölversorgung und die Kühlung bei niedriger Drehzahl weniger effektiv arbeiten.
Hohe Drehzahlen verlangen eine kräftige Dimensionierung
Im Gegenteil: Viel Drehmoment
belastet die gesamte Mechanik des Antriebstrangs am meisten. Denn
bei geringen Drehzahlen ist der Drehmomentverlauf durch die großen
zeitlichen Abstände der Arbeitstakte ungleichförmiger, für die Spitzen
müssen besonders Getriebe und Kupplung kräftig dimensioniert werden. Man wundert sich, wie klein die Kupplung eines Formel-1-Motors ist, der 900 PS bei 18000/min leistet.
Ein linearer Leistungsanstieg kommt am besten
Genau umgekehrt: Ein Drehmomentloch führt oft dazu, dass der Anstieg danach umso spektakulärer empfunden wird. Beispiel: Eine Aprilia RSV mille gönnt sich im mittleren Bereich einen Durchhänger, darüber legt
der V2 mit Macht zu. Die subjektive Wahrnehmung wird beim Beschleunigen weniger durch absolute Werte
geprägt, sondern eher durch den Leistungsanstieg. Ein Motorrad mit linearem Leistungsverlauf wirkt zunächst unspektakulärer, auch wenn es immer und überall mehr Leistung besitzt.
Die Durchzugswunder
Durchzug hat ganz gewiss etwas mit dem Drehmomentverlauf zu tun, ohne Kraft im Keller geht da nichts. Beim Beschleunigen aus niedrigen Drehzahlen wirkt sich jedoch eine weitere, ganz entscheidende Komponente aus: die Übersetzung. Hubraumstarke
Naked Bikes etwa sind nicht auf hohe Endgeschwindigkeit übersetzt, denn keiner fährt ohne Verkleidung 250 km/h. Dementsprechend kurz kann der letzte Gang übersetzt werden. Das wiederum hebt das Drehzahlniveau in allen Gängen, das Motorrad wirkt nicht nur dynamischer, es beschleunigt bei vergleichbarem Drehmomentverlauf tatsächlich besser – weil mehr Drehzahl respektive Leistung zur Verfügung steht. MOTORRAD ermittelt Durchzugswerte im letzten Gang ab 60 km/h. Eine Vmax dreht dabei immerhin schon 2400/min, während die Kurbelwelle einer lang übersetzten GSX 1400 nur mit 1800/min rotiert und im direkten Vergleich somit deutlich schlechtere Karten hat.

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