Hallp zusammen!
Zitat:
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Zitat von Inday
Ich habe mir folgende Rechnung gemacht.
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Nun gilt die Faustregel, dass pro 100 kg Mehrgewicht auch 0,5 Liter mehr Kraftstoff benötigt werden.
[...]
Ich weiss, das ganze ist etwas an den Haaren hergezogen, aber etwas Wahres ist schon dran.
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Fangen wir mal mit dickem Augenzwinkern :wink: von hinten an:
Selbsterkenntnis ist der erste Weg zur Besserung.
:wink:
Faustformeln sind zum Schätzen da - nicht zum Rechnen. Spätestens wenn man mehrere Rechnungen - möglicherweise noch mit mehreren Faustformeln - miteinander verknüpft, kommt da nur noch Tullux raus.
Rechnen sollte man nur mit mathematisch formulierbaren Gesetzmäßigkeiten.
Anbei mal einige Gesetzmäßigkeiten, ohne sie jetzt konkret mathematisch zu formulieren:
Je größer ein Motor (bei ansonsten gleicher Bauart) um so höher wird sein maximaler Wirkungsgrad (=Effizienz) sein.
Dieser Zusammenhang ergibt sich im Wesentlichen aus dem Verhältnis von bewegten Oberflächen zum Hubvolumen.
Dieser Zusammenhang ist aber eher von untergeordnetem Einfluss, da sehr kleine Motoren (4-Takt Mofa) in etwa bei 35% anzusiedeln sind, während vielfach größere Motoren (LKW-Motoren) kaum über 45% hinauskommen.
Ein anderer, hier schon richtig erwähnter Grundsatz bei Ottomotoren: Je höher die Motorlast, desto nöher kommt man dem maximalen Wirkungsgrad des Motors. Dies ist zwar nur bedingt richtig, da man bei Vollast meistens noch durch überstöchiometrische Gemischanfettung oder Ähnliches das letzte Quäntchen Leistung herauskitzeln will, was wieder zu Lasten des Wirkungsgrades geht, aber dafür dafür ist dies ein sehr starker Einfluss: Im Leerlauf ist der Wirkungsgrad des Motors (und damit auch der Gesamtwirkungsgrad) definitiv 0,0% und bei halber Last stehen auch nur etwa 50% des maximalen WIrkungsgrades zur Verfügung.
Bei Ottomotoren ist der maximale Wirkungsgrad übrigens nahezu Drehzhlunabhängig!
Vergleicht man nun zwie Motoren, sagen wir mal einen 1L Cuoremotor und eine 3L BMW-Maschine, dann wird man feststellen, dass der kleine Motor schätzungsweise einen maximalen WIrkungsgrad von 38% hat, während der BMW-Motor vielleicht auf 42% kommt. Hier beißt die Maus also keinen Faden ab, dass man mit dem BMW-Motor aus einer bestimmten Menge Benzin eine größere Menge mechanischer Arbeit freisetzen kann, als mit dem Cuoremotor.
Im Straßenverkehr will man aber nicht unter Laborbedingungen Energie umwandeln, sondern braucht in einer bestimmten Situation eine bestimmte Antriebsleistung. Nehmen wir mal eine Vollgasfahrt im Cuore unter der Annahme, dass bei Vollgas auch der höchste WIrkungsgrad anliegt. Macht einen Gesamtwirkungsgrad von 0,38 * 1,00 = 0,38 = 38%.
Schrauben wir uns nun die BMW-Maschine an unseren Getriebeflansch müssen wir den Motor auf ungefähr 1/3-Last Drosseln um die gleiche Geschwindigkeit zu fahren wie vorher: Macht wirkugnsgradmäßig: 0,42 * 0,33 = 0,14 = 14%. An dem bedeutend schlechteren Wirkungsgrad kann man sehen, dass man für die gleiche Vortriebsarbeit viel mehr Energie in Form von Benzin aufwenden muss.
Damit man jetzt nicht völlig Arm wird, dann man natürlich in gewissen Grenzen das Getriebe anpassen. Damit man nun einfacher rechnen kann,verdoppeln wir nun einfach mal die Getriebeübersetzung bei der BMW-Maschine: Da nun an den Rädern nur noch (idealisiert) die hälfte des maximalen Drehmoment zur Verfügung steht,braucht der Motor nur noch auf 2/3 Last gedrosselt werden. WIrkungsgrad: 0,42 * 0,67 = 28%. Wenn man nun die Übersetzung noch weiter Verlängert, kommt man natürlich irgendwann an den Punkt, an dem der Gesamtwirkungsgrad gleich oder sogar größer ist, als der des Cuoremotors. Allerdings ist dann auch das Beschleunigungsvermögen fast auf das eines Cuore geschrumpft.
Bei Langstreckenfahrten könnte man so tatsächlich einen geringeren Verbrauch erzielen, auf kurzstrecken wäre man dagegen im Nachteil, da es viel länger dauern würde, bis die Betriebstemperatur der Maschine erreicht ist. Außerdem kommt gerade im Stadtverkehr auch wieder die Eingangs angesprochene Faustformel ins Spiel, da das höhere Gewicht der großen Maschine zusätzlich beschleunigt und abgebremst werden muss.
Fazit: Unter Laborbedingungen sind große Motoren grundsätzlich effizienter als kleine Maschinen. Unter realen Einsatzbedingungen sind kleinen Motoren grundsätzlich effizienter, da sie weniger stark gedrosselt werden.
Ausnahmen treten in der Praxis eigentlich nur auf sehr kleinen Bandbreiten auf. Beispiel: Schnelle Autobahnfahrt mit einem 1,3L und einem 1,6L Motor bei ansonsten gleichem Fahrzeug und Getriebe. Sagen wir mal der 1,6L-Motor läuft bei 90%Last ohne Gemischanfettung und erreicht so seinen Maximalen WIrkungsgrad von 40%. Mit dem 1,3-L-Motor kann ich diese Leistung bei voll getretenem Gaspedal gerade eben noch erreichen, allerdings geht durch die Gemischanfettung Krafststoff unvollständig verbrannt "verloren", so dass der Wirkunsgrad von maximalen 39% auf sagen wir mal 36% zurückgeht. So kann es also vorkommen, dass ein kleinerer Motor bei exakt gleichem Leistungsbedarf auch mal deutlich mehr verbrauchen kann als ein größerer Motor. Nimmt man in diesem Beispiel aber die Geschwindigkeit mal um 10km/h zurück, kann der kleinere Motor Schon wieder im VOrteil sein...
Ähnlich ist es auch bei Turbomotoren. Durch das grundsätzlich niedrigere Verdichtungsverhältnis liegt der maximale Wirkungsgrad fast immer unter dem vergleichbarer Saugmotoren. Ihren Verbrauchsvorteil ziehen sie in weiten Betriebsbereichen daraus, dass sie weniger stark gedrosselt laufen, als Saugmotoren gleicher Leistung. Lediglich im höchsten Leistungsbereich, wo der Saugerwirkunsgrad kaum noch unter der Drosselung leidet, kann der Turbo aufgrund des geringeren thermodynamischen Wirkungsgrades und weiterer Wirkungsgradeinbußen durch eingreifende Klopfregelung nicht mehr mithalten.
Gruß
Stefan