Luftwiderstandsbeiwert (Cx)

Der unsichtbare Schlüssel zu Leistung und Verbrauch

In der Automobilwelt sprechen wir oft über Motorleistung, Drehmoment, Gewicht... Aber ein oft unterschätzter, wenn auch von entscheidender Bedeutung, Faktor ist der Luftwiderstandsbeiwert (Cx). Diese scheinbar unbedeutende Zahl steht im Mittelpunkt der Überlegungen der Hersteller und beeinflusst direkt die Leistung Ihres Fahrzeugs und seinen Kraftstoffverbrauch. Bei WOT wissen wir als Motorenspezialisten, dass die Optimierung nicht auf den Motor beschränkt ist, sondern alle Kräfte umfasst, die der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs entgegenwirken.

Was ist der Cx und wie wird er gemessen?

Der Luftwiderstandsbeiwert (Cx) ist eine einheitenlose Größe, die den aerodynamischen Widerstand eines sich in der Luft bewegenden Objekts quantifiziert. Je niedriger diese Zahl ist, desto weniger Luftwiderstand erfährt das Fahrzeug. Er hängt von der Form des Fahrzeugs ab und nicht von seiner Stirnfläche (die bei der Berechnung der Widerstandskraft selbst berücksichtigt wird: Fd​=0.5×ρ×V2×A×Cx​, wobei ρ die Luftdichte, V die Geschwindigkeit und A die Stirnfläche ist).

Die Messung des Cx ist ein komplexer Prozess, der hauptsächlich im Windkanal stattfindet. Die Fahrzeuge werden einem kontrollierten Luftstrom ausgesetzt, und Sensoren messen die Widerstandskraft, der sie unterliegen. Das äußere Design eines Autos, von den Spiegeln über die Felgen bis hin zu den Türgriffen und Diffusoren, wird akribisch optimiert, um diesen Luftwiderstand zu reduzieren.

Die Entwicklung der Bedeutung des Cx

Historisch gesehen, zu Beginn des Automobilbaus und darüber hinaus, war der Cx hauptsächlich ein Anliegen der Ingenieure, die immer höhere Spitzengeschwindigkeiten erreichen wollten. Auf Rennstrecken oder bei Rekordversuchen war die Minimierung des Luftwiderstands entscheidend, um die letzten Kilometer pro Stunde herauszuholen. Die ikonischen Sportwagen der 60er und 70er Jahre wiesen fließende Formen auf, um „den Luftstrom zu schneiden“.

Ab den 1980er Jahren jedoch, und insbesondere mit dem Aufkommen von Umweltbedenken und Verbrauchsnormen, erlebte das Interesse an einem niedrigen Cx einen radikalen Wandel. Es ging nicht mehr nur um reine Geschwindigkeit, sondern um Energieeffizienz.

Warum dieser Wandel? Der Luftwiderstand nimmt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu. Das bedeutet, dass er bei 130 km/h viermal so groß ist wie bei 65 km/h. Auf der Autobahn wird der aerodynamische Widerstand zur dominanten Kraft, die der Motor überwinden muss, und übertrifft bei weitem den Rollwiderstand und die internen Reibungsverluste.

Für die Hersteller ist die Reduzierung des Cx zu einem wichtigen Hebel geworden, um:

• Den Kraftstoffverbrauch zu senken: Ein aerodynamischeres Fahrzeug benötigt weniger Energie, um eine bestimmte Geschwindigkeit zu halten, was sich direkt in einem geringeren Verbrauch niederschlägt, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten.

• Emissionsnormen einzuhalten: Der Rückgang des Verbrauchs führt mechanisch zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen, ein Muss angesichts der immer strengeren Vorschriften (WLTP, zukünftige Normen).

• Die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen: Für Elektrofahrzeuge, bei denen jede Kilowattstunde zählt, ist ein niedriger Cx entscheidend, um die Reichweite zu maximieren und die „Reichweitenangst“ zu verringern.

Der Cx heute: Eine Obsession der Hersteller

Heute ist die aerodynamische Optimierung bereits in den ersten Entwürfen eines neuen Modells integriert. Die Hersteller wetteifern darum, die niedrigsten Cx-Werte zu erzielen:

• Beispiele wie der Mercedes EQS (Cx von 0,20) oder das Tesla Model S (Cx von 0,208) bei Serienfahrzeugen für den Massenmarkt zeigen, wie weit die Ingenieurskunst gehen kann.

• Selbst SUVs, die traditionell weniger aerodynamisch sind, verbessern ihren Cx dank aktiver Elemente (Kühlergrillklappen, ausfahrbare Spoiler), verkleideter Unterböden und fließenderer Designs erheblich.

Bei WOT positioniert uns unsere Rolle als Motorenspezialisten an der Schnittstelle von Leistung. Während wir Leistung und Drehmoment im Herzen des Steuergeräts optimieren, sind wir uns voll bewusst, dass der Motor in Synergie mit dem gesamten Fahrzeug arbeitet. Ein hervorragender Motor in einem Auto mit schlechter Aerodynamik würde einen Teil seiner Leistung „verschwenden“, um einen unnötigen Widerstand zu überwinden. Deshalb verfolgen wir die Fortschritte im Bereich Cx mit Interesse, denn sie ergänzen unser Ziel perfekt: unseren Kunden maximale Effizienz und Leistung zu bieten, unter Einhaltung von Normen und Umweltauflagen.

Ein niedriger Cx bedeutet weniger Anstrengung für den Motor, weniger Kraftstoffverbrauch und mehr verfügbare Leistung für Beschleunigung und Fahrspaß. Es ist eine Synergie, die wir schätzen und die wir für die automobile Leistung von morgen als wesentlich erachten.