Wirkungsgrad Automatikgetriebe

[E.D.]

Hallo,

bei Wikipedia habe ich gelesen, das ein Automatikgetriebe einen Wirkungsgrad von gerde mal 85% aufweist und somit 15% verlust hat.

Was ja heißen müsste, wenn man mal meinen 210.035 als Beispiel nimmt, das von 136 PS gerade mal rd. 115 PS tatsächlich genutzt werden könnten. -Abzüglich weiter Reibungsverluste, effektiv vielleicht sogar noch weniger....

Daher mal die Frage wie hoch ist der Wirkungsgrad einer Automatik wirklich? Gibt es unterschiede zwischen dem 5 Gang Getriebe und der 7-G-Tronic im Wirkungsgrad?

 

[coca-light]

Genaue Zahlen...?

Hallo,

bei Wikipedia habe ich gelesen, das ein Automatikgetriebe einen Wirkungsgrad von gerde mal 85% aufweist und somit 15% verlust hat.

Was ja heißen müsste, wenn man mal meinen 210.035 als Beispiel nimmt, das von 136 PS gerade mal rd. 115 PS tatsächlich genutzt werden könnten. -Abzüglich weiter Reibungsverluste, effektiv vielleicht sogar noch weniger....

Daher mal die Frage wie hoch ist der Wirkungsgrad einer Automatik wirklich? Gibt es unterschiede zwischen dem 5 Gang Getriebe und der 7-G-Tronic im Wirkungsgrad?

Hallo Emanuel,

mit genauen Zahlen kann ich leider nicht dienen.
Der generelle Wirkungsgrad eines AG, abgesehen vom Wandler, ist jedenfalls besser als z.B. der eines Schaltgetriebes!

Großer Vorteil ist vor allem, dass ein AG auch unter Last schalten kann.

Vergleichszahlen zwischen 5-Gang und 7-Gang AG wäre ein Fall für Patrick...

Der Nachteil des Wandlers (Wirkungsgrad) heute, ist vernachlässigbar seit der Wandlerüberbrückungskupplung in modernen AGs.

Viele Grüße
Peter

 

[Patrick]

Wirkungsgrad

Hallo Emanuel,

der gesamte Triebstrang (Motorkupplung - Rad) hat einen Wirkungsgrad von rund 88-95%. Bei quer eingebauten Motoren mit Vorderradantrieb (z.B. VW) ist er höher, bei längs eingebauten Motoren mit Hinterradantrieb etwas geringer (z.B. MB).

Die heutigen Automaten haben bei höheren Drehzahlen auch im Wandlerbetrieb einen relativ hohen Wirkungsgrad. Bei geschlossener WÜK ist der Wirkungsgrad auch in mittleren und niederen Drehzahlbereichen hoch. Zur Vermeidung von Resonanzen bleibt aber auch bei "geschlossener WÜK" ein geringer Schlupf von z.B. rund 50 1/min.

Der Mehrverbrauch von Automatikfahrzeugen liegt am höheren Gewicht des Automatikgetriebes und am schlechteren Wirkungsgrad (offene WÜK, Wandlerwirkungsgrad << 100%) z.B. beim Anfahren.


Ciao,

 

[Patrick]

AG 722.9 vs. 722.6

Nachtrag

Der Unterschied des AG-Wirkungsgrads dürfte zwischen W 5 A 580 und W 7 A 700 nicht so extrem ausfallen. Die Verbrauchsminderung von rund 0.4 - 1.0 Liter / 100 km rührt zum grossen Teil aus der besseren Anpassung der Getriebestufen an die Geschwindigkeit her, i.e. weniger Verbrauch durch niedrigere Motordrehzahlen.

Übrigens, das W 5 A 580 wiegt ca. 79 kg, das W 7 A 700 ca. 82 kg.


Ciao,

 

[Elektroniker]

Ich halte den Wirkungsgrad des Triebstranges bis zum Rad für weitaus schlechter.
Auf dem Leistungsprüfstand wurde eine Motorleistung von 187PS ermittelt.
Die Radleistung betrug jedoch nur 132PS.
Die Schleppleistung betrug 55PS.
Das bedeutet Verluste im Triebstrang von annähernd 30%.

 

[bernd n]

Der generelle Wirkungsgrad eines AG, abgesehen vom Wandler, ist jedenfalls besser als z.B. der eines Schaltgetriebes!

Wenn das der Fall wäre, wäre die Vmax eines jeden Stufenautomatenfahrzeuges höher als das eines Handschaltersfahrzeuges. Das Gegenteil ist der Fall. Der Wirkungsgrad eines Stufenautomaten ist immer deutlich schlechter als der eines Handschaltgetriebes. Die Gründe hatte ich hier mal dargelegt:

http://www.db-forum.de/forum/showthread.php?t=20035

Auf dem Leistungsprüfstand wurde eine Motorleistung von 187PS ermittelt.
Die Radleistung betrug jedoch nur 132PS.
Die Schleppleistung betrug 55PS.
Das bedeutet Verluste im Triebstrang von annähernd 30%.

Bei Rollenprüfständen sind Rückschlüsse auf den Triebstrangwirkungsgrad wegen der sehr rauhen Beschichtung der Rolle und dadurch, daß das Rad sich zwischen zwei Rollen durch die Antriebsleistung "einklemmt", nicht wirklich möglich. Die Summe der Kräfte auf die beiden Prüfstandsrollen eines Rades ist deutlich höher als die halbe Achslast.

Über den Daumen sind die Verluste des Stufenautomaten schon im Fahren(KÜB geschlossen) etwa mehr als doppelt so hoch wie beim Handschalter.

Gruß

Bernd

 

[coca-light]

das lässt sich widerlegen...

Hallo Bernd...

werde mir Deinen Thread später noch durchlesen, ok? ... aber ich bin mir jetzt schon recht sicher, dass sich Deine Aussage widerlegen lässt, dass der Wirkungsgrad von Handschaltern besser sei... vor allem der letzte Satz kann nicht so sein

Bis später
Peter

 

[Patrick]

Wirkungsgrad

Hallo Bernd...

werde mir Deinen Thread später noch durchlesen, ok? ... aber ich bin mir jetzt schon recht sicher, dass sich Deine Aussage widerlegen lässt, dass der Wirkungsgrad von Handschaltern besser sei... vor allem der letzte Satz kann nicht so sein

Bis später
Peter

Hmmm, ich glaube, wir können Bernd schon etwas vertrauen!

Kann es sein, dass die Hydraulikpumpe vergessen wird? Die Übertragung des AG kann noch so gut sein, die WÜK noch so wenig Schlupf haben, eine Hydraulikpumpe (mit der damit verbundenen Antriebsleistung) benötigt ein mechanisches Getriebe eben nicht ...


Ciao,

 

[Patrick]

Verluste bei Messungen von Fahrzeugen mit Automatikgetriebe

Wenn das der Fall wäre, wäre die Vmax eines jeden Stufenautomatenfahrzeuges höher als das eines Handschaltersfahrzeuges. Das Gegenteil ist der Fall. Der Wirkungsgrad eines Stufenautomaten ist immer deutlich schlechter als der eines Handschaltgetriebes. Die Gründe hatte ich hier mal dargelegt:

http://www.db-forum.de/forum/showthread.php?t=20035



Bei Rollenprüfständen sind Rückschlüsse auf den Triebstrangwirkungsgrad wegen der sehr rauhen Beschichtung der Rolle und dadurch, daß das Rad sich zwischen zwei Rollen durch die Antriebsleistung "einklemmt", nicht wirklich möglich. Die Summe der Kräfte auf die beiden Prüfstandsrollen eines Rades ist deutlich höher als das halbe Achslast.

Über den Daumen sind die Verluste des Stufenautomaten schon im Fahren(KÜB geschlossen) etwa mehr als doppelt so hoch wie beim Handschalter.

Gruß

Bernd

Hallo Bernd,

habe hierzu folgendes gefunden. AUDI hat eine Anleitung zur Korrektur der Messwerte auf den MAHA-Leistungsprüfständen verfasst. In dieser steht, dass bei Fahrzeugen mit Tiptronic (i.e. das Gegenstück zum AG 722.6 / 722.9) die Messwerte korrigiert werden müssen.

Siehe hier: http://www.maha.de/de/files/PruefanleitungLPS_AUDI.PDF

Zitat MAHA:

Messungen von Automatik-Fahrzeugen (inkl. Multitronic) müssen aufgrund ihrer höheren lastabhängigen Verluste im Antriebsstrang zusätzlich korrigiert werden.

Tiptronic: +3,5%
Multitronic: +4,5%
quattro: zusätzlich +1%, gilt auch für Handschaltfahrzeuge

Bsp. A6 3,0l Tiptronic quattro
Gemessene Normleistung: 155 kW
Korrigierte Normleistung: 155 x 1,035 x 1,01 = 162 kW

Ciao,

 

[Patrick]

Trilok-Wandler

Hier ein schönes Diagramm des Trilok-Wandlers (zweiphasiger Föttinger-Wandler mit zentripetal durchströmter Turbine).

Vielleicht kann Bernd es etwas erläutern ...

http://www.db-forum.de/galery/data/500/Trilokwandler_Kennfeld.jpg

Quelle: BOSCH - Kraftfahrtechnisches Taschenbuch

my = -M_T / M_P ¦ Drehmomentwandlung Turbinenrad/Pumpenrad
ny = omega_T / omega_P ¦ Drehzahlverhältnis Turbinenrad/Pumpenrad
eta = my · ny ¦ hydraulischer Wirkungsgrad
s = 1 - ny ¦ Wandlerschlupf


Ciao,

 

[DOMMY]

Automatikgetriebe hat schlechteren Wirkungsgrad

Hallo zusammen,

ich versuche hier mal die "salomonische" Antwort und bleibe Links und Diagramme schuldig:

Vom Schwungrad des Motors bis zu den angetriebenen Rädern geht der Kraftfluß und somit die Leistung durch eine Reihe hintereinander geschalteter Baugruppen.

Jede Gruppe hat einen Wirkungsgrad, der im besten Falle 1,0 betragen kann (starre Welle), ansonsten 0,xx. Der gesamte Wirkungsgrad ist ein Produkt aus einzelnen Faktoren. z.B. 0,98x0,98 = 0,96.

Abgesehen davon, dass beim automatischen Getriebe Planetenradsätze (einfach oder mehrfach) mehr Zähne gleichzeitig im Eingriff haben, als bei Handschaltgetrieben, was zusätzlichen Wirkungsgrad kostet, ist dem automatischen Getriebe eine weitere Baugruppe vorgeschaltet:
Der Wandler, bestehend aus Pumpe-Leitrad-Turbine und ggf. noch einer mehr oder minder fest schliessenden Wandler-Überbrückungskupplung.

Der Wandler hat, je nach Schlupf zwischen Pumpe und Turbine einen Wirkungsgrad von 0 (Anfahren aus 0 km/h) bis etwa 0,96. Und 0,96 mal dem Wirkungsgrad des nachgeschalteten Getriebes ist halt eben mind. 4% weniger. Im Beispiel von oben 0,98x0,98x0,96 = 0,92.

Wenn Pumpe und Turbine annähernd die gleiche Drehzahl haben, dann geht die Pumpenleistung aufgrund der geringeren Relativbewegung zwar stark zurück. 0 wird sie nie.

Den Wirkungsgradverlust stark mindern kann jedoch eine Wandlerüberbrückungskupplung (WÜK). Mindestens bei der 7g-tronic ist jedoch IMMER ein gewisser Schlupf trotz gebrückter WÜK da. Soweit ich weiss 50-200 1/min.

Gruß-DOMMY

 

[DOMMY]

Danke Patrick, jetzt sehe ich erst das Diagramm vom Trilok-Wandler.

Die Wirkungsgradlinie auf 100% ist übrigens "theoretisch". In der Praxis gibt's das nicht. Auch beim sogenannten Kupplungspunkt und darüber findet weiterhin eine -wenn auch rel. geringe- Relativbewegung statt. Und wenn Pumpe und Turbine exakt gleich schnell drehen, dann kommt die Strömung "theoretisch" zum Stillstand. Dann wäre nur noch ein rotierender Ölring vorhanden, der dann wiederum keine Kraftübertragung mehr vollbringen kann. Die Turbine würde sofort wieder langsamer drehen, womit dann wieder Kraftübertragung anfängt, die mit größer werdendem Schlupf größer wird. Deshalb kommt ein Wandler in der Praxis kaum über 96%.

..so far...

Gruß-DOMMY

 

[bernd n]

Die Wirkungsgradlinie auf 100% ist übrigens "theoretisch". In der Praxis gibt's das nicht.

Nja, Momentenaufnahme 0Nm, Momentenabgabe 0Nm, keinerlei Verluste -> Wirkungsgrad 100%

Zum Wandler ist ja soweit alles gesagt, zum my in dem Diagramm: bei der Drehzahldifferenz 2000 1/min im Anfahrpunkt hat der Wandler hier eine Momentenüberhöhung von 2,5, d.h. wenn der Motor 100Nm liefert, kommen aus dem Wandler 250Nm heraus. So kann man mit einem Wandler wunderbar Turbolöcher stopfen , weil eine Anfahrmomentenschwäche des Motors(Turbodiesel) kompensiert wird. Diese Momentenüberhöhung ist auch der Grund, weshalb ein Stufenautomatenfahrzeug auf den ersten Metern 0-100km/h zum Handschalter vorne liegt.

Ich hatte gestern mal mit meinem "VzuPS.xls" gerechnet, aber nicht gepostet(VzuPS)

HS C200K 120kW, 134km/h Vmax
AT C200K 120kW, 131km/h Vmax

Dem Handschalter würden ca.115kW reichen, um auf die 231km/h des Automaten zu kommen. Beim C200K "verheizt" der Stufenautomat bei Vmax also ca. 5kW mehr im Vergleich zum Handschalter.

Die 3,5% sind der lastabhängige Zuschlag beim Stufenautomaten, den nicht lastabhängigen Aufschlag(u.a. auch die Reibleistung der geöffneten Lamellenbremsen/Kupplungen durch das ATF) ermittelt der Prüfstand ja im Schiebebetrieb im Ausrollen selber.


Zum VzuPS.xls:
Hat man eine Paarung PS/Vmax eines Fahrzeugs, kann man in Näherung bestimmen, wie schnell das Fahrzeug mit einer anderen Motorleistung wäre bzw wieviel Motorleistung man bräuchte, um eine gewisse Geschwindigkeit zu erreichen(passt ganz gut).

Gruß

Bernd

 

[Patrick]

Daten

Hallo Bernd,

meinst Du 231, bzw. 234 km/h?

HS C200K 120kW, 134km/h Vmax
AT C200K 120kW, 131km/h Vmax

Mit welchen Randbedingungen rechnest Du für den Fahrwiderstand (ebene Strecke, kein Gegenwind, Rollwiderstand, Steigung, ...)? Oder rechnest Du nur über die Drehzahlen (bis Höchstdrehzahl) und den Schlupf?


Ciao,

 

[bernd n]

Hallo Patrick,

Hallo Bernd,

meinst Du 231, bzw. 234 km/h?



Mit welchen Randbedingungen rechnest Du für den Fahrwiderstand (ebene Strecke, kein Gegenwind, Rollwiderstand, Steigung, ...)? Oder rechnest Du nur über die Drehzahlen (bis Höchstdrehzahl) und den Schlupf?


Ciao,

Oha, peinlich, sollte natürlich

HS C200K 120kW, 234km/h Vmax
AT C200K 120kW, 231km/h Vmax

heissen.

Klick doch mal auf die Zelle E8 im XLS : =(POTENZ(D8/B8;1/3))*C8
B8=163PS, C8 = 234km/h, D8 z.B. 143PS

Die Näherung legt einfach die Luftwiderstandparabel durch den angegeben Punkt(der alles inclusive Rollwiderstand usw ja enthält, jedoch nicht eine cw-Wertänderung von einer Motorisierung zur nächsten(Stichwort Kühlluftbedarf)) und errechnet den zweiten Punkt auf dieser Parabel. Stimmt verblüffend genau in den Geschwindigkeitsregionen. z.B. geht die Kurve durch den Punkt 163PS/234km/h auch durch den Punkt 143PS/224 km/h, POTENZ(143PS/163PS;1/3))*234km/h= 224km/h).

Und für die Berechnung, daß zwischen 231 und 234 km/h 5kW liegen, reicht es sowieso.

Gruß

Bernd

 

[Otfried]

Hallo Emanuel,

pauschal läßt sich nicht sagen, wie hoch der Wirkungsgrad eines pauschalen Getriebes ist, da die „Leistungsaufnahme“ von der Auslegung desselben beeinflußt wird. Eine klein dimensionierte Kraftübertragung hat eine geringere Schleppleistung als eine, welche für hohe Eingangsdrehmomente ausgelegt ist. Wenn Du nun eine 3-stufige GM Turbo Hydra-Matic {i.e. AM 129} mit einem 722.370 {i.e. W 124.036}, einem der ersten 722.6xx {WÜK 3 Fahrstufen}, einem späteren 722.6xx {WÜK 5 Fahrstufen} und einem neuen 722.9xx vergleichst, so wird der Wirkungsgrad mit jedem Getriebe deutlich verbessert.

Aus den vorhergehenden Antworten sind einige Punkte ersichtlich, welche auch zum tragen kommen, wie etwa Wandler, Getriebe und Differential.

 

[DOMMY]

...zum my in dem Diagramm: bei der Drehzahldifferenz 2000 1/min im Anfahrpunkt hat der Wandler hier eine Momentenüberhöhung von 2,5, d.h. wenn der Motor 100Nm liefert, kommen aus dem Wandler 250Nm heraus. So kann man mit einem Wandler wunderbar Turbolöcher stopfen , weil eine Anfahrmomentenschwäche des Motors(Turbodiesel) kompensiert wird. ...

Hallo Bernd,

interessante Beiträge. Ich denke, es wäre keine gute Idee, mit einem Wandler ein Turboloch kompensieren zu wollen.

Wenn wir "Turboloch" als die kurze Zeit definieren, die heutige Dieselmotoren benötigen, bis der ATL genügend Drehzahl u. somit Ladedruck aufgebaut hat, würde ein Motor mit Wandler, bei dem zusätzlich zur eigenen Schwungmasse auch noch eine entsprechende Ölmenge und Schwungmasse auf der Wandler-Primärseite zu beschleunigen ist, keine Abhilfe schaffen.

Gerade beim Wandeln = Erhöhen des Drehmoments muss vorne deutlich mehr Leistung hineingesteckt werden, als hinten herauskommt. Um trotz Leistungsverlust dennoch ein Mehr an Drehmoment zu bekommen, muss die Abtriebsdrehzahl entsprechend gering, d.h. die Übersetzung zum angetriebenen Rad entsprechend hoch sein. Und das ist wieder wie Fahren im großen Gang.

Das kann man sich auch vorstellen, wenn man sich die Formel Leistung = Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit (=Drehzahl mal 2 Pi) vor Augen hält. Um mehr Drehmoment auf der Sekundärseite zu bekommen, muß eine deutliche Drehzahldifferenz zur Motorseite her, die die Leistungsverluste überkompensiert. Diese Differenz muss erst mal erzeugt werden. Und das kostet Zeit.

Aus dem Grunde empfiehlt es sich, einen durchzugsschwachen Motor nicht auch noch mit einem Wandlergetriebe zu belasten.

Gruß-DOMMY

 

[bernd n]

Ich denke, es wäre keine gute Idee, mit einem Wandler ein Turboloch kompensieren zu wollen.

Was macht jeder Stufenautomat(und so war es gemeint)? Hat ein Fahrzeug als Handschalter eine "Anfahrschwäche", ist von dieser bei der Stufenautomatenversion in der Regel nichts mehr zu spüren.

Wenn wir "Turboloch" als die kurze Zeit definieren, die heutige Dieselmotoren benötigen, bis der ATL genügend Drehzahl u. somit Ladedruck aufgebaut hat, würde ein Motor mit Wandler, bei dem zusätzlich zur eigenen Schwungmasse auch noch eine entsprechende Ölmenge und Schwungmasse auf der Wandler-Primärseite zu beschleunigen ist, keine Abhilfe schaffen.

Wie ich schon schrieb, der Automat hat auf den ersten Metern wegen des Wandlers die Nase vorn, die Begründung folgt unten.....

Um trotz Leistungsverlust dennoch ein Mehr an Drehmoment zu bekommen, muss die Abtriebsdrehzahl entsprechend gering, d.h. die Übersetzung zum angetriebenen Rad entsprechend hoch sein. Und das ist wieder wie Fahren im großen Gang.

Nein, dieser beschriebene Zustand heisst Anfahren. Da ist die Abtriebsdrehzahl gering.

Um mehr Drehmoment auf der Sekundärseite zu bekommen, muß eine deutliche Drehzahldifferenz zur Motorseite her, die die Leistungsverluste überkompensiert. Diese Differenz muss erst mal erzeugt werden. Und das kostet Zeit.

Diese Differenz ist gegeben, da ab Leerlaufdrehzahl schon eine Differenz vorhanden ist. Die Leistungsverluste sind im Anfahrpunkt mit Abtriebsdrehzahl 0 sowieso 100%, da am Abtrieb mit P[kW] = M[Nm]*Drehzahl[rad/s] der Faktor Drehzahl 0 ist, ebenso wie bei einer Trockenkupplung. Aber das zu diesem Zeitpunkt(Losbrechmoment des Fahrzeugs) anliegene Radmoment ist bis zum Kupplungspunkt des Wandlers weitaus höher als bei einer Trockenkupplung (Schau Dir das von Patrick gepostete Wandlerdiagramm an).

Beim Anfahren bis zum Kupplungspunkt des Wandlers hat der Wandler deutlich weniger Verluste als eine Trockenkupplung, weil der Wandler einen größeren Teil der Eingangsleistung in Ausgangsleistung umsetzt und durch den kürzeren Anfahrvorgang der Bereich mit dem schlechten Wirkungsgrad schneller verlassen wird. In Patricks Diagramm siehst Du die gestrichelte eta-Linie, die der Trockenkupplung entspricht(Verlustleistung: Schlupf mal Moment). Die eta-Linie, also der Wirklungsgrad des Wandlers liegt bis zum Kupplungspunkt immer oberhalb der Trockenkupplung.

http://www.db-forum.de/galery/data/500/Trilokwandler_Kennfeld.jpg

Grüße

Bernd

 

[E.D.]

Erstmal vielen Dank an euch alle, für die, für mich, mehr als erschöpfende Antwort zum Wirkungsgrad eines Automatik Getriebes. Danke!

Daran sieht man mal wieder das sich dieses Forum deutlich von anderen ähnlich gearteten unterscheidet.

Für mich heißt das, dass ich erstmal genug Lesestoff habe um das hier alles zu überreißen. Was wohl aber im Ergebnis heißen müsste, dass ein Wandlerautomat mit WÜK im Wirkungsgrad nicht schlechter, z.T. eher besser, ist als ein manuelles Getriebe.

Zumindest komme ich wenn ich will an der Ampel auf den ersten Metern oft besser weg, wie ein Handgeschaltetes Auto.

 

[bernd n]

Was wohl aber im Ergebnis heißen müsste, dass ein Wandlerautomat mit WÜK im Wirkungsgrad nicht schlechter, z.T. eher besser, ist als ein manuelles Getriebe.

Nein, in der Regel deutlich schlechter..

Gruß

Bernd