Aerodynamik beim 16V

[evojonny]

Für mich als alte Kurvensau ist die Niveau eindeutig zu weich ausgefallen.
Und das der 16er hinten auftrieb bekommt halte ich für ein Gerücht.
Vielleicht bei 380?

und was fürn fahrwerk hast du drinnen?

[Chris Martens]

moin Steffen,

selbstverständlich bekommt der 16V hinten Auftrieb, wie praktisch jedes straßenzugelassene Fahrzeug. Eberhard Schluz (Isdera) konnte damals schon Fahrzeuge aus dem Handgelenk bauen, die keine Auftriebskräfte hatten, das waren aber immer Kleinserien / Einzelanfertigungen.

Zwar hat Mercedes mit dem Plastegedöns um den Wagen herum den Auftrieb beim 16V signifikant reduziert, aber trotzdem bleibt unter dem Strich Auftrieb.

Wenn jemand sich das mal ansehen möchte:
Man klebe mit Tesafilm Wollfäden auf Motorhaube und Heckdeckel. Von einem daneben fahrenden Fahrzeug kann man dann sehr schön die Druckverteilung an der Fahrzeugoberfläche beobachten und ggfs. filmen.

Bitte Vorsicht bei solchen Experimenten auf öffentlichen Straßen!

ach ja, man ist mit einem harten Fahrwerk durchaus nicht schneller in den Kurven! Gerade auf öffentlichen Straßen mit den üblichen Unebenheiten versetzt ein hartes Fahrwerk viel eher, als ein weiches.
Das harte Fahrwerk fühlt sich vielleicht schneller an, ist es aber nicht.

Meist ist ein kompletter Umbau mit vier neuen Federn und vier neuen Dämpfern auch nicht kostengünstiger, als die zielgerichtete Reparatur der Niveauregulierung bzw. Niveaueinstellung.

Aber, ein jeder nach seiner facon!

bis denn,
Christian

1989 300TE serienmäßig mit Niveauregulierung auf der Hinterachse
1984 2.3-16 serienmäßig mit Niveauregulierung auf der Hinterachse

[coolsoft]

ich **nicht besonders intelligent**?
das ganze Plastik Gedöns bringt nicht mit zunehmender Geschwindigkeit mehr Abtrieb???
zumindest Heckflügel - Hinterachse?
Die Strömungs-Indikatoren (Luftschlangen) dienen doch eher zur Ermittlung Abrisskanten und mittelbar cw Wert?

Der Vorteil des Hydraulik Fahrwerks liegt imho darin, daß die Hydraulik variabler Druck aufbaut gegenüber einem statischen Fahrwerk.
D.H. die Feder drückts irgendwann durch den Flügel / Spoiler / Abtrieb, während die Hydraulik die vertikale Position der Fahrzeugs stabil hält indem sie nachfördert - und somit eine gleichmäßige Umströmung gegenüber der Ausgangsposition (0 KM/H) stabil hält.

ODRR- so ungefähr zumindest.????

[Chris Martens]

moin Gerd,

das Thema ist komplex. Du nix **nicht besonders intelligent**, aber vieles wird durcheinandergebracht.

Abtrieb bedeutet, daß die Luftströmung das Auto auf die Straße drückt, also mehr Kilogramm (man verzeihe mir die Unsauberkeit) auf den Achsen.
So etwas bekommst Du aber nur mit einen Spoilerwerk wie in der Formel 1 hin, nicht mit dem Straßentrim eines 16V (beim EVO kann es anders sein, habe ich jetzt nicht parat).

Auftrieb bedeutet, daß die Luftströmung das Auto anhebt, also weniger Last auf den Achsen. Das verringert die Fahrzeugstabilität und hat z.B. Bernd Rosemeyer damals umgebracht und viele Audi TT vernichtet.

Das Spoilerwerk des 16V sorgt für verringerten Auftrieb gegenüber einem 190E, an der Vorderachse 55% weniger, an der Hinterachse 40% weniger. Das Auto wird also noch immer leichter, aber nicht so viel leichter, wie ein 190E.

Geichzeitig (!) wurde (trotz der deutlich breiteren Räder etc.) der cw-Wert von 0,33 (190E von 1982) auf 0,32 (2.3-16 von 1984) gesenkt, was für eine sehr gute Arbeit der Aerodynamiker von damals spricht. Treibt man es wilder (Formel 1 etc.) geht der Abtrieb (Flügelstellung) immer zu Lasten des Luftwiderstandes und kostet somit Geschwindigkeit.

Die Wollfäden zeigen Strömungsverläufe an, völlig richtig. Das tun sie aber in alle drei Richtungen, also auch nach oben!
Hat man starken Unterdruck, wie z.B. vor der Frontscheibe, so steigen die Fäden nach oben, das kann man prima sehen!

Die Niveauregulierung / Niveaueinstellung sorgt für ein Fahrzeug, das immer horizontal ausgerichtet ist, egal, welchen Beladungszustand man hat. Das ist wichtig, um die optimale Anströmung zu erreichen, für die die Aerodynamik "gemacht" wurde.

Diese Helferlein sind natürlich im Tee sehr praktisch, um nicht mit dem Agrarhaken aufzusetzen, wenn man die brühmten Schweinehälften im Laderaum hat, gleichzeitig sorgen sie jedoch für erhöhte Fahrstabilität in ALLEN Belastungszuständen und somit für mehr Sicherheit - gerade in Kurven.

bis denn,
Christian

1989 300TE
1984 2.3-16

[Steffen102992]

ich fahr keine Schweinehälften. Die einzige ** persönliche Ansprache für besondere Kumpels** an Bord lenkt und hört auf den Namen Steffen. Ich kann mit meinen Konis und Fk Federn in meinem Diesel Fahrmanöver hinzaubern die ich mit keinem Niveaufzg hin bekomme. Wenn ich so ein Fahrwerk gerne fahren würde, dann so eins wie im CL oder S oder SL(ABC-Fahrwerk-Active Body Control). Denn da hat man das Nonplusultra an Komfort, Sicherheit und Fahrspaß.
Allerdings funktioniert die auch nicht grad zuverlässig.
Mit Niveauregulierung wären die Evos in der DTM nicht um die erste Kurve der Nordschleife gekommen. Jetzt nennt mir doch mal jemand nen Sportwagen mit so einer primitiven NR?
Mit dem Auftrieb hast du recht, das hab ich nachgelesen.

[coolsoft]

Hi Chris,
um jetzt ordentlich streiten zu können ohne in das übliche Foren-Niveau zu verfallen ("der lila Spoiler ist aber extra geil") bräuchten wir wohl zumindest Eckdaten der drei Karosserievarianten aus dem Windkanal.
Gibts da irgendwo ne Chance dazu?

Bilang freistehend ist die Behauptung, daß eine Standard Limousine generell bei höheren Geschwindigkeiten Auftrieb erzeugt??
Woher das Wissen?
Ich stimme zu, daß eine nicht optimierte Karosserie aus den '80ern Kilo-weise Luftwirbel erzeugt.
Aber in welche Richtung wirken die aufsummiert?

Die von Dir genannten prozentualen Werte sind relativ gegenüber der 'Klo-Rollen' Karosse, nennen aber keine absoluten Werte.

Der reduzierte cw Wert sagt auch nichts über die Bodenhaftung aus, lediglich über den zu erwartenden Spritverbrauch und die zu erwartende VMax bei einer definierten Motorleistung.

Zu denken geben mir die vergleichsweise kleinen verstellbaren Flächen der EVO Flügel, die DTM-orientiert(?) über max. Abtrieb oder max. Topspeed entscheiden.

PS: kommt alles nicht so ganz aus der hohlen Hand, die FH München hatte auch schon "197weissnichtmehr" einen Windkanal - teilweise finanziert von Industrie Aufträgen.
PPS: stimme carboni zu, Deine Beiträge lesen sich irgendwie 'freundlich'
GG

[Chris Martens]

moin Steffen,

Du wirst bei dem Vergleich deines Diesels und der von Dir gefahrenen Fahrzeuge mit Niveau sicherlich recht haben, da brauchen wir uns nicht zu streiten. Ich kenne auch die Fahrmanöver nicht, auf die es Dir ankommt, will sie vielleicht auch gar nicht kennen, da ich schon über 40 bin und auch noch über 70 werden möchte

Bedenke jedoch, daß ein DTM-Fahrzeug ein komplett anderes Fahrwerk hat(te), als das Serienfahrzeug, dem es nachgebildet wurde.

bis denn,
Christian

1989 300TE
1984 2.3-16

[Chris Martens]

moin Gerd,

ich zitiere (mal wieder) Gerd Hack, Autos schneller machen, 2. Auflage 1995, Seite 410:

Grundsätzlich ist zu sagen, daß der Einfluß der Aerodynamik mit zunehmender Geschwindigkeit eines Automobils überproportional zunimmt. Denn die das Fahrzeug umströmende Luft erzeugt nicht nur bei höherer Geschwindigkeit den größten Teil des Fahrwiderstandes, sondern auch zusätzliche, vertikal wirkende Kräfte, die je nach Richtung als Auftrieb oder Abtrieb bezeichnet werden. Man kann davon ausgehen, daß bei einem üblichen Gebrauchsauto diese Kräfte grundsätzlich nach oben gerichtet sind, also AUFTRIEB erzeugen.

Aus demselben Buch habe ich auch die Werte für die Auftriebsverminderung, siehe Grafik auf Seite 412.

Absolute Werte für die Vertikalkräfte sind nicht aussagekräftig, da von der Geschwindigkeit abhängig.

soviel für heute, ich muß jetzt in die Heia
bis denn,
Christian

1989 300TE
1984 2.3-16

[Steffen102992]

Und warum?
Ich solllte mich mal in nen 16er mit Rundum NR setzen. Vielleicht lassen die sich besser fahren. Hatte bis jetzt nur Heckpumper!

[coolsoft]

moin Gerd,

ich zitiere (mal wieder) Gerd Hack, Autos schneller machen, 2. Auflage 1995, Seite 410:

Grundsätzlich ist zu sagen, daß der Einfluß der Aerodynamik mit zunehmender Geschwindigkeit eines Automobils überproportional zunimmt. Denn die das Fahrzeug umströmende Luft erzeugt nicht nur bei höherer Geschwindigkeit den größten Teil des Fahrwiderstandes, sondern auch zusätzliche, vertikal wirkende Kräfte, die je nach Richtung als Auftrieb oder Abtrieb bezeichnet werden. Man kann davon ausgehen, daß bei einem üblichen Gebrauchsauto diese Kräfte grundsätzlich nach oben gerichtet sind, also AUFTRIEB erzeugen.

Aus demselben Buch habe ich auch die Werte für die Auftriebsverminderung, siehe Grafik auf Seite 412.

Absolute Werte für die Vertikalkräfte sind nicht aussagekräftig, da von der Geschwindigkeit abhängig.

soviel für heute, ich muß jetzt in die Heia
bis denn,
Christian

1989 300TE
1984 2.3-16

'überproportional' = "im Quadrat zur Geschwindigkeit" - richtig?

[Steffen102992]

das sagt man halt so wenns mehr als normal is ne?

[coolsoft]

das sagt man halt so wenns mehr als normal is ne?

sorry, aber zu den Aussagen gibts halt auch einfache physikalische Formeln. Und wenn einer als 'allgemeingültig' zitiert werden möchte kann er das ja zumindest als Fussnote anführen.

[Chris Martens]

moin Gerd,

sorry, aber zu den Aussagen gibts halt auch einfache physikalische Formeln. Und wenn einer als 'allgemeingültig' zitiert werden möchte kann er das ja zumindest als Fussnote anführen.

ganz richtig, es gibt einen eindeutigen physikalischen Zusammenhang, nur ist der Hack ja kein Aerodynamiklehrbuch sondern eher ein Werk, das sich mit allem beschäftigt, das Autos schneller macht, und sich an interessierte Laien richtet, nicht an Ingenieure oder entsprechende Studenten. Daher finden sich dort auch keine Formeln o.ä.

Aber um die Ausgangsfrage zu beantworten:
proportional heißt alles "zu x", also 1 Liter Super kostet 1,27Euro, 10 Liter Super kosten 12,70 Euro, die Beziehung ist 1 zu x mit x = 1,27 Euro und damit proportional.

Überproportional ist demnach alles, das sich mit x² oder x³ usw. entwickelt.

Der Luftwiderstand ist eine Kraft und steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit, also mit v². In der entsprechenden Formel ist u.a. der brühmte cw-Wert enthalten, das ist eine geschwindigkeitsunabhängige Konstante und macht sich somit prächtig für vergleichende Betrachtungen.

Was oft übersehen wird, die zum Überwinden des Luftwiderstandes benötigte Leistung (Antriebsleistung) steigt mit der 3. Potenz der Geschwindigkeit, also mit v³

Ein Beispiel:
Benötigt man mit irgendeinem Fahrzeug 30 PS um 100 km/h zu fahren (das ist relativ viel, selbst der Fiat 500 erreichte mit 18 PS ca. 110 km/h aber egal), benötigt man 240 PS um 200 km/h zu fahren, der Faktor ist nämlich bei doppelter Geschwindigkeit die dritte Potenz, also 30 PS * 2³ = 30 PS * 8 = 240 PS

soweit alles klar?

bis denn,
Christian

1989 300TE
1984 2.3-16

[coolsoft]

Hab mal nach Daten gesucht -
für den EVO II ein Bericht aus '90:

[carbon]

wow auf so einen bericht hab ich schon lange gewartet !! alle achtung!
jetzt aber eine frage: was ist ein abtriebs beiwert? z.b 0.01? was bedeutet das in der praxis? hat der evo2 nun tatsächlich downforce? oder ist das wieder so ein widerstand/flächen verhälnis, das nichts aussagt, bzw ich damit nie wissen werden welche krafte tatsächlich bei welcher geschwindigkeit auftreten?

[coolsoft]

In Zusammenfassung obigen Textes und untenstehender Abhandlungen ist sicher richtig:

Abtriebs Beiwert (KFZ) = Auftriebs Beiwert (Flugzeugbau) * -1

folglich steht ein positiver Abtriebs Beiwert für einen durch Strömung erzeugten Abtrieb.

Dies bestätigt auch der erhöhte Abtriebs Beiwert (Faktor 11) , der durch die Verstellung des Flügels beim EVO II erzielt wird.

Die tatsächlich meßbaren Abtriebskräfte (kp) hängen direkt proportional ab von der Fläche der umströmten Fläche (A).

(1)
2. der dynamischen Auftriebskraft FA (engl.: lift force, wirkt rechtwinklig zur Anströmung, wobei hier der Verständlichkeit halber keine Trägheitskräfte betrachtet werden, die im instationären Fall, z.B. im Seegang, zusätzlich vorkommen (hydrodynamische Massen)).

cA = Auftriebsbeiwert
A = Fläche, auf der der Auftrieb wirkt/Tragfläche
ρ = Dichte des Mediums
v1 = Anströmgeschwindigkeit

Abtrieb
Eine in Richtung der Schwerkraft wirkende Auftriebskraft wird bei bestimmten Anwendungen als Abtrieb bezeichnet. Abtrieb als die Kraft, mit der ein Körper auf den Boden gedrückt wird, spielt im Autosport eine wichtige Rolle, weil dort ein möglichst hoher Anpressdruck des Fahrzeuges auf die Straße erwünscht ist, um eine hohe Bodenhaftung und damit hohe Kurvengeschwindigkeiten zu erzielen. Abtrieb bezeichnet dabei den dynamischen Abtrieb durch aerodynamische Flächen, die bei Rennwagen Flügel genannt werden. Die im Automobilbau ebenfalls verwendeten Spoiler erzeugen keinen Abtrieb, sondern verhindern nur die Entstehung dynamischen Auftriebs, der durch die aerodynamischen Eigenschaften der Karosserieform erzeugt wird. Je höher der Abtrieb ist, desto mehr Stabilität hat man in Kurven. Man muss aber Geschwindigkeit auf den Geraden einbußen. Wenn mehr Geschwindigkeit auf Geraden erforderlich ist, verringert man den Abtrieb. Dabei verliert man an Stabilität in den Kurven.

[hr]

Der Strömungswiderstandskoeffizient ist ein relatives Maß für den Strömungswiderstand eines von einem Gas umströmten Körpers im Vergleich zu dem Widerstand, den ein anderer Körper gleicher Querschnittsfläche, aber anderer Form erfährt.

Andere Bezeichnungen lauten Luftwiderstandskoeffizient (da die wichtigsten Anwendungen von Bewegung in Luft handeln), Luftwiderstandsbeiwert (in deutschsprachiger technischer Literatur heißt ein Koeffizient oft noch Beiwert) oder cw-Wert (nach dem üblichen Formelzeichen). Man beachte, dass das Formelzeichen cw (mit w für Widerstand) nur im deutschen Sprachraum üblich ist; im Englischen wird der en:drag coefficient als Cd oder Cx notiert.

Der Strömungswiderstand (auch Luftwiderstand, Stirnwiderstand, Luftreibung genannt), also die Kraft, die ein Körper einem Gasstrom entgegensetzt, ist für turbulente Strömung in erster Näherung


Der Strömungswiderstand hängt somit ab von

der Dichte des strömenden Gases ρ (vergleiche Luftdichte),
der projizierten Frontfläche A (der Flächeninhalt der Silhouette des Körpers, anschaulich darstellbar als der Schatten, den der Körper an eine Wand werfen würde, wenn er von hinten [oder vorne] mit parallelen Lichtstrahlen angestrahlt wird),
der Strömungsgeschwindigkeit v und
dem Strömungswiderstandskoeffizienten cw.
Der cw-Wert wird im Windkanal gemessen. Der Körper steht dabei auf einer Platte, die mit Kraftsensoren ausgestattet ist. Die Kraft in Richtung des Luftstroms wird gemessen. Die Widerstandskraft F, , und projizierte Frontfläche A sind dann bekannt.

Wenn man die Dichte der Luft als nicht beeinflussbar ansieht, sieht man, dass der cw-Wert und die projizierte Frontfläche gleichen Einfluss auf den Strömungswiderstand haben. Bedeutender aber ist die Geschwindigkeit, die quadratisch in die Formel eingeht. Der Luftwiderstand sinkt also auf 1/4, wenn man die Geschwindigkeit halbiert.

Auf den Verbrauch von Kraftfahrzeugen bezogen können ein niedriger cw-Wert und eine kleine projizierte Frontfläche diesen positiv beeinflussen, den größeren Einfluss hat aber der Fahrer durch die Wahl seiner Geschwindigkeit. Da Arbeit das Produkt von Kraft mal Weg ist, steigt bei einer gegebenen Weglänge die notwendige Energie und damit der Treibstoffverbrauch zur Überwindung des Luftwiderstandes mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. So läßt sich beispielsweise durch Reduzierung der Geschwindigkeit von 160 auf 130 km/h der Leistungsbedarf um ca. 35% und somit der Verbrauch senken.

cw ist für viele Körper über große Strömungsbereiche weitgehend konstant; bei verschiedenen Körpern oder bei kleiner Reynolds-Zahl kann cw stark von den typischen Werten abweichen. Für eine glatte Kugel (bei hoher Reynoldszahl) etwa variiert cw zwischen 0,1 und 0,45. In der Nähe der Schallgeschwindigkeit steigt cw auf ein Mehrfaches an und sinkt bei sehr hohen Machzahlen auf etwa den doppelten Unterschall-cw-Wert.




Typische cw-Werte:

1,4 Fallschirm
1,1 Scheibe, Wand
0,8 Lkw
0,78 Mensch, stehend
0,7 Motorrad, unverkleidet
0,5 Cabrio offen, Motorrad verkleidet
0,45 Kugel
0,34 Halbkugel
0,30 moderner, geschlossener PKW
0,20 optimal gestaltetes Fahrzeug
0,08 Tragflügel beim Flugzeug
0,05 Tropfenform



Beispiele für Luftwiderstandbeiwerte von Serien-PKW

0,39 Mercedes M-Klasse
0,37 Smart ForTwo
0,36 Subaru Forester
0,35 Renault Megane II
0,35 New Mini Cooper
0,35 NSU Ro 80 (1967)
0,34 Ford Sierra
0,325 VW Golf V
0,32 Alfa 147
0,31 Jaguar XJ
0,28 - 0,30 Mercedes CLK Cabrio (je nach Modell)
0,29 BMW 116i
0,29 Opel Vectra A
0,28 Citroen C4 Coupé
0,27 Lexus IS 250
0,26 Toyota Prius
0,25 Audi A2 1.2 TDI
0,19 Mercedes Bionic Car (Studie 2005)
.....

Alle Zitate aus WIKIPEDIA

[Chris Martens]

moin Gerd,

das sind ja schöne Ausführungen, Danke dafür!

Halten wir also fest, wie es auch (etwas ungenau formuliert) im wikipedia steht:
bei Straßenfahrzeugen / Großserienfahrzeugen kann der üblicherweise vorhandene AUFtrieb evtl. durch geschickte Aerodynamik des Fahrzeuges gemildert oder reduziert werden.

ABtrieb, also eine mit der Geschwindigkeit und durch die Windkräfte zunehmende Abwärtskraft wird jedoch NICHT erzeugt.

Beim EVO II mag das anders sein, insbesondere bei der für den öffentlichen Straßenverkehr NICHT zugelassenen Flügelstellung vorne und hinten.

Es gibt ganz interessante Grafiken über die Druckverteilung an einem Fahrzeug, da kann man sehen, wie sich die Flügel von 16V / EVO / EVO II auswirken:



Leider habe ich keine Ahnung, aus welcher Zeitschrift diese Seite ist und ich verfüge auch nicht über einen besseren scan.

Wie man sieht, wirken an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeuges ganz unterschiedliche Drücke und bei den drei Fahrzeugen sind die Druckverteilungen durchaus verschieden, wenn sie sich auch ähneln.

Über die Flächen werden aus den Drücken Kräfte, die dann über die vier Räder auf die Straße übertragen werden und das Fahrzeug erleichtern (Auftrieb) oder eben schwerer machen (Abtrieb).

Ich habe mich übrigens oben vertan, Unterdruck hat man auf der Heckscheibe, auf der Frontscheibe herrscht Überdruck.

bis denn,
Christian

1989 300TE
1984 2.3-16

[coolsoft]

Halten wir also fest, wie es auch (etwas ungenau formuliert) im wikipedia steht:
bei Straßenfahrzeugen / Großserienfahrzeugen kann der üblicherweise vorhandene AUFtrieb evtl. durch geschickte Aerodynamik des Fahrzeuges gemildert oder reduziert werden.

...ich wusste es - habs auch gelesen

ergibt sich wohl aus den Anforderungen an Funktionaltät und Mechanik bei Kraftfahrzeugen ?

[fisch007]

solbald ich das Buch habe werde ich ein Bild einfügen, da sieht man genau wie die Luft auf die vorder und heckstoßstange drückt beim normalen Modell und beim 16V model ich weiß jetzt nicht ob die Evo Modelle auch drin sind.

[Chris Martens]

moin Fisch,

welches Buch meinst Du denn, aus dem Du die Bilder einfügen willst?
Ich habe hier auch ein paar herumstehen, vielleicht hilft es ja...

bis denn,
Christian

1989 300TE
1984 2.3-16