Bevor wir ins Detail gehen, lass uns zunächst ein grundlegendes Konzept klären:
Wie viel Leistung ein Motor bringt, hängt davon ab, wie viel Luft er ansaugen kann.
Wiederholen wir das kurz:
Wie viel Leistung ein Motor bringt, hängt davon ab, wie viel Luft er ansaugen kann.
Wenn du das verstehst, fällt dir vieles rund um Verbrennungsmotoren leichter. Im Prinzip sind Auto-Motoren Verbrennungsmotoren: Im Zylinder verbrennt das Gemisch, es entstehen heiße, hochdruckgeladene Gase, die die Kolben nach unten drücken. Die hin- und hergehende Bewegung wandelt die Kurbelwelle in Drehbewegung um – und schon kommt mechanische Leistung raus.
Oft hört man den Begriff „Einspritzung“. Das lässt einen schnell glauben, dass man für mehr Power einfach mehr Sprit in die Zylinder jagen muss.
Tatsächlich drehen wir beim Vollgasgeben an der Drosselklappe und lassen mehr Luft rein. Erst wenn der Motor merkt, dass mehr Luft da ist, wird auch mehr Sprit eingespritzt – und erst dann spürst du den Schub.
Das solltest du dir merken, denn ab jetzt dreht sich alles um die Luftzufuhr im Motor.
Sprechen wir über Hubraum.
Der Hubraum ist erstmal nur ein physikalisches Volumenkonzept. Die Formel lautet:
Hubraum = Arbeitsvolumen pro Zylinder × Anzahl der Zylinder
Das Arbeitsvolumen pro Zylinder berechnet sich so:
Arbeitsvolumen pro Zylinder = Hub × π × (Zylinderdurchmesser)² ÷ 4
Genauer heißt das: Wenn der Kolben von OT zu UT wandert, steckt dieses Volumen als Hubraum im Zylinder. Manche sagen, Hubraum sei das Volumen, das Luft oder Abgase pro Hub bewegen – das greift aber zu kurz. Gase haben ja auch Temperatur und Druck. Hubraum ist nur der physikalische Rauminhalt, nicht das tatsächliche Luftvolumen, das reingeht. Beispiel: Ein 2.0T-Motor (aufgeladen) und ein 2.0 L-Sauger haben beide 2,0 Liter Hubraum, aber der Turbo bringt etwa 50 % mehr Leistung. Nicht weil er 50 % mehr Sprit reinjagt, sondern weil er 50 % mehr Luft ansaugt.
Die Formel fürs Luftvolumen pro Zylinder und Zyklus (bei Umgebungsdruck und -temperatur) lautet:
Luftvolumen pro Zylinder (Umgebungsbedingungen) = Zylinderhubraum × Füllungsgrad × Ansaugkrümmerkorrekturfaktor
Der Füllungsgrad ist das Verhältnis zwischen dem Luftvolumen pro Zyklus (umgerechnet auf Krümmerdruck/-temperatur) und dem physischen Hubraum eines Zylinders.
Der Ansaugkrümmerkorrekturfaktor ist das Verhältnis zwischen dem Volumen einer Luftmenge bei Umgebungsbedingungen und ihrem Volumen im Krümmerzustand.
Eine einfache Skizze dazu:
Wenn wir Umgebungsdruck und -temperatur als Standardbedingungen nehmen, können wir Hubraum und Frischluftmenge direkt in Beziehung setzen. Dann wird klar, was Hubraum für die Arbeitsfähigkeit des Motors bedeutet und wie wir damit umgehen können.
Erinnerst du dich an die Eingangsformel? Die Motorleistung hängt von der Luftzufuhr ab. Der Hubraum ist die physische Basis dafür. Bei gleicher Technik gilt: Mehr Hubraum = mehr Leistung und Drehmoment.
Hubraum bestimmt nur das Volumen. Wie gesagt: Bei Gasen gehören Volumen, Temperatur und Druck zusammen.
Schau dir diese Skizze an:
V2 hängt direkt von Vs ab. V0 wird aber nicht nur von V2/Vs beeinflusst, sondern auch von den Unterschieden zwischen P2/T2 und den Umgebungsbedingungen.
Vereinfacht: Bei gleichem Hubraum entscheidet die Ansaugluftmenge pro Zyklus von T2 und P2. Je kühler und je höher der Druck, desto mehr Luft – und desto mehr Power.
Reden wir über Ansaugdruck.
Bei Saugern erzeugt der Ansaughub das Vakuum. Deswegen ist eine durchdachte Krümmer-Geometrie wichtig: geringer Widerstand, Resonanznutzung und variable Längen bei >1,5 l Hubraum.
Deshalb sind Ansaugkrümmer bei Saugern oft groß und verzweigt, während Turbo-Motoren dank Ladedruck simpler sind und weniger Krümmer-Optimierung brauchen.
Atkinson- oder Miller-Zyklus-Motoren, die das Einlassventil früher schließen oder das Auslassventil länger offenlassen, saugen ebenfalls weniger Luft ein. Dadurch wird das Expansionsverhältnis größer als das Kompressionsverhältnis – Hubraum und echte Luftmasse passen nicht mehr zusammen.
Sprechen wir über die Ansauglufttemperatur (T2).
Kurz gesagt: Je kühler die Ansaugluft, desto dichter und mehr Masse.
Gerade bei Turbomotoren wird Luft beim Verdichten heiß. Das senkt die Dichte und reduziert die Luftmenge. Abhilfe schafft der Ladeluftkühler (Intercooler).
Meist kommt ein Luft-Luft-Ladeluftkühler zum Einsatz – die Luft kühlt die Ladeluft. Er sitzt vorne im Fahrzeug und sieht so aus:
Luftkühlung ist aber nie so effektiv wie Wasser. Bei Performance-Motoren setzt man deshalb zunehmend auf wassergekühlte Ladeluftkühler – für bessere Drehmomentansprache.
Kurz zusammengefasst:
Der Hubraum eines Zylinders ist der physikalische Raum zwischen OT und UT. Er bildet die Grundlage für die Luftmenge. Durch Aufladung, weniger Widerstand, variable Ventilsteuerung und Ladeluftkühler lässt sich die echte Luftmenge optimieren. Und genau diese bestimmt die Motorleistung.
Reden wir über PS, Leistung und Drehmoment.
PS steht für Pferdestärke.
Ursprünglich definierte man eine Pferdestärke so: Ein Pferd, das mit 180 Pfund zieht und ein Wasserrad mit 12 Fuß Radius 144 Umdrehungen in einer Stunde antreibt, leistet 33.000 Fuß•Pfund pro Minute – das nannte man 1 HP, heute sind das 746 Watt.
Definitionen von Leistung und Drehmoment:
Eigentlich spricht man von der effektiven Leistung des Motors, also der Arbeit pro Zeit. Die wird auf dem Prüfstand ermittelt, indem man Drehmoment T und Drehzahl n misst. Leistung = Drehmoment × Drehzahl.
Wenn Pe in kW, Ttq in Nm und n in U/min sind, gilt:
Drehmoment ist ein Kräftemoment, Leistung betrachtet die Arbeit pro Zeit. Viele wissen nicht, ob sie für die Performance auf Drehmoment oder Leistung schauen sollen – und das sorgt für Verwirrung.
Ein Autoingenieur erklärte mal, dass die 0–100 Beschleunigung eher von der Leistung als vom Drehmoment abhängt. Deutsche Autos tun zwar viel für Drehmoment untenrum – aber die Spitzenleistung ist oft mäßig. Große Sauger hingegen bringen mehr PS. Trotzdem entscheidet die Leistung über die Beschleunigung auf 100 km/h.
Das klingt einfach, aber durch Getriebeabstufung und das Zusammenspiel von Spitzenleistung, Spitzendrehmoment und Drehmomentkurve wird die Sache schnell komplex.
Aus unserer Entwicklungspraxis hier zwei grobe Faustregeln:
0–40 km/h: Drehmoment wichtiger; 40–100 km/h: Leistung wichtiger; 0–100 km/h insgesamt: Leistung entscheidend.
Entscheidend ist dabei nicht nur der Maximalwert, sondern auch die Breite der Drehmomentkurve.
Warum Deutschland so auf Drehmoment untenrum setzt? Das liegt an den Firmenwagen: Ungefähr 10 % des Markts machen Geschäftswagen aus, und Fahrer wünschen sich ein spontan anspringendes Ansprechverhalten – sprich viel Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen.
Bezüglich Leistungsvergleich will ich drei Punkte ansprechen:
1. Was ist für Performance wichtiger: Leistung oder Drehmoment?
2. Was beeinflusst das Drehmoment untenrum?
3. Geht es nur um den Spitzenwert?
Fangen wir mit Punkt 3 an: Drehmomentkurven-Tuning:
Stellen wir die Drehmomentdaten der vier Motoren plus Honda 1.5 T gegenüber, wird’s deutlicher:
Was sieht man hier?
• Das Orange steht für Chery 1.6T: Durch größeren Hubraum kommt fettes Drehmoment, aber das Peak erst bei 2000–4000 U/min. Die Turboversorgung ist nicht optimal, daher wirkt der Anstieg träge. Insgesamt eher durchschnittlich. (Daten aus Cherys 1.6T-Präsentation: 290 Nm@2000, leicht fallend auf 285 Nm@4000; ähnlich wie Great Wall mit ~285 Nm@1750 und ~280–283 Nm Plateau.)
• Rot ist der Mercedes 1.5T (M264). Offiziell gibt’s das Peak erst bei 3000–4000 U/min, was hier passt. Auch hier 280 Nm erst spät und nur kurz.
• Great Wall 1.5T: Drehmoment steigt untenrum schnell, fällt aber vor 3000 U/min ab. Im Auto heißt das flotter Start, aber im Bereich darüber oft Herunterschalten nötig – wegen instabilem Plateau. Liegt an der Turbo-Auslegung und Auslegung Richtung ‚Diesel-Feeling‘.
Warum die Honda 1.5T-High-Power-Version hier dabei ist? GM verfolgt ein anderes Tuning: Der neue GM 1.5T liefert 95 % Drehmoment schon bei 1500 U/min – fast wie Honda bei Peak. Das breite Plateau sorgt für konstanten Schub im Rennbetrieb ohne ruckelndes Hochschalten.
Zudem arbeitet GMs High-Power 1.5T mit einem 48-V-System. Offizielle Motordaten fehlen, aber BSG-Typen bringen ~50 Nm extra untenrum.
Die Honda 260Turbo-Version läuft in Nordamerika super. GM und Honda kooperieren übrigens eng: Seit September 2020 entwickeln sie gemeinsam Benziner und E-Autos.
GM setzt bei mittlerem bis hohem Drehmoment auf 9AT/10AT und bei kleineren auf CVT/6AT – eine Mischung aus japanischer Laufruhe und amerikanischer Performance. SAIC GMs 9-Gang-Automatik zeigt, wie gut das klappt. Die neue Entwicklungsplattform ARM fokussiert auf das Zusammenspiel von Motorleistung und Getriebe für ein stimmiges Fahrgefühl – nicht nur Peak-Werte, sondern echten Fahrspaß.
Kommen wir zurück zu Punkt 1: Was zählt mehr für die Performance – Leistung oder Drehmoment?
Fazit: Die Performance kommt aus Motor und Getriebe zusammen. Generell gilt: 0–40 km/h = Drehmoment wichtiger, 40–100 km/h = Leistung wichtiger, und bei höheren Geschwindigkeiten gewinnt Leistung klar.
Und Punkt 2: Was beeinflusst das Drehmoment untenrum?
Für mehr Drehmoment untenrum braucht man Volumen. Mit steigender Drehzahl sinkt die Ansaugzeit pro Zyklus, also braucht man mehr Volumen (größeren Lader). Zu großer Lader = behäbige Reaktion, zu kleiner = zu wenig Druck obenrum. Man kann keinen breiten Torque-Plateau hinschummeln. Entscheidend ist das Ansaugsystem (inkl. Turbo), nicht nur die Einspritzdüsen. Nach GM-Standard 1750–5500 U/min erreicht keiner der Hochdrehmoment-Motoren das Peak – da fehlt der Lader.
Zusammenfassung
• Wassergekühlte Ladeluftkühler findet man oft bei den deutschen Drehmoment-starken Modellen. Kältere Luft = höhere Dichte. Unter gleichem Ladedruck kommt mehr Luft schneller rein. Wasserkühlung erhöht nicht nur Spitzenleistung, sondern reduziert das Bauraumvolumen und verbessert das Lader-Ansprechverhalten um über 17 %.
• Das 35 MPa-Hocheffizienz-Brennverfahren ist ein Ass im Ärmel. Wie bei Punkt 2: Dank moderner Einspritzalgorithmen entfallen viele Emissions- und Sicherheitskompromisse – das Abbrandverhalten wird schneller und präziser.
• Der Dual Fast-Cam-Phaser ist eine GM-Entwicklung mit Zulieferern: Weltweit das erste System, das Einlass- und Auslassventile doppelt so schnell verstellen kann. So ist der Motor schneller im gewünschten Zustand.
• Ein Abgassystem mit niedrigem Gegendruck und schneller Ansprache inkl. integriertem GPF: So erreicht der Partikelfilter schnell Betriebstemperatur, selbst bei niedriger Last. Zusammen mit dem 35 MPa-System und intelligenter Verbrennungssteuerung sorgt saubere Abgasanlage für maximale Sicherheit und Performance.
