Volllast beschleunigen für besseren Vebrauch?

[WolfManE30]

@klopfer: danke für das raussuchen eines beispieldiagramms. genau so eines hatte ich im hinterkopf als ich meine erklärung mit drehzahl/last/leistung geschrieben habe.

hab bis jetzt noch keines von einem saug-ottomotor gesehen das von der form her großartig anders gewesen wäre, also kann man den optimalen drehzahlbereich wohl mal gelten lassen (und nicht bei den vorher genannten 4500, sonder bei ca 2500).

 

ich muss zugeben, dass ich deine erklärung mit dem beschleunigungsmanöver gerade nicht auf anhieb verstehe...

wie kommst du denn von "leistung" auf "beschleunigungszeitraum" mit einem linearen verhältnis?

[Klopfer]

Hab die entsprechenden Formeln grad mal auf Wikipedia nachgeschlagen: http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrwiderstand

 

Schau mal unter "Beschleunigungswiderstand" und "Erforderliche Antriebsleistung".

 

Nehm ich den Massenzuschlagsfaktor mit "1" an, komme ich unter Nutzung beider Formeln und ein wenig umstellen auf:

 

P*a = m*v

 

Damit hab ich meinen linearen Zusammenhang zwischen Leistung und Beschleunigung.

 

Mit a = v/t bzw. a*t = v hab ich dann meinen linearen Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Zeit, und somit meinen linearen Zusammenhang zwischen Leistung und Zeit (Beschleunigungszeitraum).

 

(Zumindest wenn ich jetzt zu fortgeschrittener Stunde nichts übersehen hab. Hab mich mit so einer Thematik auch schon länger nicht mehr beschäftigt.)

[Klopfer]

Wenn man nun ein Beschleunigungsmanöver betrachtet, und sich bei der Betrachtung rein auf den (linearen) Beschleunigungswiderstand beschränkt, darf man davon ausgehen dass der Wagen im Bestpunkt mit 100KW betrieben, eine Geschwindigkeit "x" 2,5 mal so schnell erreicht, wie mit 40KW betrieben. Würde ich jetzt annehmen, dass der Wagen die Geschwindigkeit "x" im Bestpunkt betrieben nach 1 Std. erreicht hat (ist für die Betrachtung einfacher ), dann hat er für den Beschleunigungsvorgang 25.000g Kraftstoff verbraucht. Mit 40KW betrieben, hätte man 13.000g * 2,5h = 32.500g gebraucht, und hätte für die Beschleunigung doppelt so lange gebraucht.

 

Mit 5500U/min und Vollgas betrieben wären es 300g/KWh * 120KW * 0,8h = 28.800g.

 

Kleine Ergänzung: Ich habe bei meiner Betrachtung den Weg außer acht gelassen. Wenn man den Weg bedenkt, dann fährt man mit 40KW beschleunigt, also mit insgesamt 32.500g Kraftstoff, auch 2,5 mal so weit wie mit 100KW betrieben, und somit 25.000g Kraftstoff. Ich hab halt nur den Beschleunigungswiderstand betrachtet, und wenn ich jetzt nachdem ich mit 100KW beschleunigt hab, noch mit konstanter Geschwindigkeit weiter fahre, um letztendlich den 2,5-fachen Weg zurück zu legen, hab ich (bei konstanter Fahrt) natürlich keinen Beschleunigungswiderstand mehr. Hier würden dann nur noch Roll- und Luftwiderstand zählen. Somit wäre es wegoptimiert am Besten mit nur 40KW zu beschleunigen. Denn da der Luftwiderstand zum Quadrat eingeht wird man definitiv mehr Sprit verbrauchen, wenn man schnell (im Bestpunkt) beschleunigt und danach mit konstanter Geschwindigkeit weiter fährt, als wenn man langsam beschleunigt. Dafür war man dann im ersten Fall aber auch schneller.

[WolfManE30]

Somit wäre es wegoptimiert am Besten mit nur 40KW zu beschleunigen. Denn da der Luftwiderstand zum Quadrat eingeht wird man definitiv mehr Sprit verbrauchen, wenn man schnell (im Bestpunkt) beschleunigt und danach mit konstanter Geschwindigkeit weiter fährt, als wenn man langsam beschleunigt. Dafür war man dann im ersten Fall aber auch schneller.

 

schön, dass du doch zum gleichen ergebnis gekommen bist wie ich

sonst hätte ich jetzt wieder anfangen müssen darüber nachzudenken was ich falsch gedacht hatte

[capo]

So. ich habe Alles von Euch geschriebene mindestens zweimal gelesen und dann auch verstanden. Ich stimme mit fast Allem überein, nur eine Meinungsverschiedenheit steht ja noch im Raum:

 

-Liegt der Bestpunkt eines Motors exakt bei der Drehzahl an wo auch das höchste Drehmoment anliegt? (Meine These)

-Oder besteht da kein zwingender Zusammenhang, kann der Bestpunkt auch außerhalb des Drehzahlbereiches mit dem max. Drehmoment liegen. (Mehrfach hier so vorgetragen)

 

Ich bin, ehrlich gesagt, mit der Interpretation dieser Muscheldiagramme zunächst überfordert.

 

Gruß Capo

[Klopfer]

Also exakt dort liegt er soweit ich weiß nicht. Aber meist irgendwo in der Nähe. Warum das so ist, weiß ich nicht. Es ist auch nicht gesagt, dass man den Bestpunkt bei 100% Last hat. Motorenentwickler haben ja auch immer noch einen gewissen Optimierungsspielraum, je nachdem wo sie den Bestpunkt gern hätten. Wie groß dieser Spielraum ist, und welche Problematiken da auftreten weiß ich aber nicht.

[WolfManE30]

der punkt mit dem höchsten drehmoment ist der punkt wo du die meiste kraft aus dem motor bekommst.

das muss aber nicht zwingend der betriebspunkt sein, wo der motor seinen besten thermodynamischen wirkungsgrad erreicht (bzw. ist es bei einem ottomotor nicht).

mehr moment (leistung) bekommst du aus dem motor heraus wenn du mehr sprit einspritzt (bis hin zur zündgrenze natürlich... irgendwann wird das gemisch zu fett), was aber nicht den besten verbrauch liefert.

 

an den muscheldiagrammen siehst du den kraftstoffverbrauch pro kilowattstunde (also eine energieeinheit). man kann also ablesen dass um den b_e,min punkt herum am wenigsten kraftstoff für eine bestimmte menge mechanische energie benötigt wird. je weiter man sich von dem b_e,min-punkt (bei ca 2500 u/min, knapp unter volllast) entfernt (egal ob nach rechts oder links zu anderen drehzahlen, oder nach schräg unten entlang einer der strich-linien gleicher leistung, oder senkrecht nach unten hin zu weniger moment/leistung bei gleicher drehzahl) verbraucht der motor mehr kraftstoff pro energieeinheit.

man erhält also einen sog. normierten verbrauch indem man immer die kraftstoffmenge auf die energiemenge bezieht.

daher die erklärung, dass man den besten wirkungsgrad bei 2500 u/min knapp unter volllast hat.

 

das bedeutet ja aber nicht, dass man die volle leistung stets abrufen muss. meist reicht viel weniger leistung auch aus zum beschleunigen, und auch wenn man dann einen schlechteren wirkungsgrad in kauf nimmt verbraucht man unterm strich weniger sprit. angenommen ich kann einen wirkungsgrad von 33% (ein drittel) erreichen im idealpunkt und mein motor leistet hier 90kW und ich bekomme einen wirkungsgrad von 25% (ein viertel) wenn ich bei gleicher drehzahl nur 20kW abrufe ist die spritMENGE im ersten fall mit 3x90kW immer noch größer als im zweiten fall mit 4x20kW.

(ja ich weiß, dass hier die einheiten völliger quatsch sind, aber zur veranschaulichung reichts)

wie hier schon ausführlich erklärt wurde ist es aber leider nicht ganz so einfach, weil man dann wieder länger braucht um auf die wunschgeschwindigkeit zu kommen.

 

ich behaupte mal, für eine angemessen zügige fahrweise empfiehlt es sich mit mittleren drehzahlen zügig zu beschleunigen und dann die geschwindigkeit konstant zu halten. wenn man also ohnehin beschleunigen MUSS, sollte man es im günstigsten betriebspunkt tun (und nicht aus niedrigsten drehzahlen vollgas geben oder bei hohen drehzahlen halbgas)

wenn man alle zeit der welt hat, spart man sicher sprit wenn man noch früher schaltet, und ein wenig sanfter gas gibt (wie von mir geschildert bei der gemütlichen landstraßenfahrt).

bmw bietet einem außerdem die möglichkeit über die verbrauchsanzeige zu lernen, wie man richtig mit der schubabschaltung umgeht. wenn beim ausrollen der verbrauch nicht auf null steht, ist die schubabschaltung nicht aktiv.

Bearbeitet: 22. Juni 2009 von WolfManE30

[cuda001]

Also ich halte mich in der Stadt immer sehr zurück, Anfahren im erste bei ca. 2000 und dann beschleunigen bis ca. 25 km/h, 2.,3.,4. bis auf 55, komm nie uber 2500 u/min. und bin dabei sehr sparsam, im 5. kannst den 2 Liter bei 60 fast ohne Gas laufen lassen.

Vorrausschauend fahren und nicht im Leerlauf an die Ampel sondern durch die Gänge zurück.

Motor laüft noch nicht ganz rund aber so 9 Liter sinds in der Stadt.

 

Zum 2,0 muss ich sagen, dass es schon nen schöner Motor ist aber es fehlt ihm unten rum, ganz klar, kann man nicht wegreden. klar macht auch er ab 3000 Dampf aber sein wir mal ehrlich, will ich das mir, meinem Motor, Geldbeutel und der Umwelt auf dauer antun. Gerade wegen des Mehrgewichts des Cabbi ist der 325 die bessere Altenative, mehr Kilo mit mehr PS bewegen, die Rechnung ist klar.

[WolfManE30]

Vorrausschauend fahren und nicht im Leerlauf an die Ampel sondern durch die Gänge zurück.

 

meine erfahrung zeigt, dass ein dauerndes zurückschalten überhaupt nicht notwendig ist. oftmals kann man im 4ten fast bis in den stand rollen, ohne dass der motor aus der schubabschaltung rauskommt.

das ist sicher sparsamer (und materialschonender) als alle gänge durchzuschalten.

bevor ich dann auf den letzten metern noch den 2ten reinwürge geh ich lieber in den leerlauf über. wenn mir durch das dauernde runterschalten die kupplung oder ein synchro schneller kaputt geht, hab ich nämlich gar nichts gespart, und komfortabler gefahren bin ich so auch.

[capo]

@WolfManE30

Besten Dank für die detaillierten Erläuterungen die ich, wiederum nach zweimaligem Lesen, verstanden habe. Das Muscheldiagramm lerne ich auch noch zu lesen. An den dritten der vier Absätze deines Beitrages von gestern Abend erlaube ich mir aber ein Fragezeichen zu setzen. Bei Deiner Überlegung mit weniger Leistung, unter Inkaufnahme eines schlechteren Wirkungsgrades zu beschleunigen, insgesamt wirtschaftlicher zu fahren, kommt Du m.E zu falschen Schlüssen denn: Wenn ich mit weniger Leistung beschleunige, brauche ich proportional mehr Zeit, mehr Weg. Die Beschleunigungsarbeit von 0-50KM/h bleibt ja gleich. Im vierten Absatz kommt Du ja wieder zum gleichen Ergebnis.

 

Es bleibt also dabei: Motor arbeitet im Bestpunkt, dazu ein Variogetriebe (Audi oder DAF) und rein theoretisch müßte die Beschleunigung dann am wirtschaftlichsten geleistet werden.

 

Gruß Capo

[WolfManE30]

Wenn ich mit weniger Leistung beschleunige, brauche ich proportional mehr Zeit, mehr Weg. Die Beschleunigungsarbeit von 0-50KM/h bleibt ja gleich.

 

Es bleibt also dabei: Motor arbeitet im Bestpunkt, dazu ein Variogetriebe (Audi oder DAF) und rein theoretisch müßte die Beschleunigung dann am wirtschaftlichsten geleistet werden.

 

Gruß Capo

 

nein, das stimmt so nicht, dass die beschleunigungsarbeit gleich bleibt. wenn du schneller beschleunigst, musst du mehr massenträgheit überwinden (F=m*a). also hast du beim schnellen beschleunigen mehr widerstand überwinden müssen als beim langsamen. du hast also beim langsamen beschleunigen weniger leistung verwendet UND gleichzeitig weniger widerstand überwinden müssen.

 

der bestpunkt zeigt dir nur den punkt des besten wirkungsgrades, nicht des geringsten verbrauchs. ein cvt ist nur sparsam, wenn der fahrer den richtigen lastpunkt mit dem gaspedal vorgibt. immer 90% volllast würde zwar bedeuten, dass der motor dank cvt immer im bestpunkt läuft (bei entsprechender getriebesteuerung, in wirklichkeit wird bei vollgas auf max. leistung regelt), aber auch immer mehr leistung fürs beschleunigen verwendet als eigtl. notwendig wäre.

ich finde anhand dieses beispiels kann man sich ganz gut vorstellen, dass man sprit sparen wird wenn man ein auto mit cvt mit vorsichtigerem gasfuß fährt. das gleiche gilt beim handschalter. selbst wenn man die drehzahl immer um den bestpunkt herum hält, verbraucht man bei volllgas mehr sprit als bei halbgas.

[capo]

@WolfmanE30

 

Besten Dank für Deine geduldigen, durchdachten Erläuterungen. Ich bekenne mich ausdrücklich zu meinem vergleichsweisen Halbwissen, muss Dir jedoch noch einmal, ganz entschieden, widersprechen:

 

Die ARBEIT bleibt immer gleich wenn ich eine definierte Masse von Null auf eine gewisse Geschwindigkeit beschleunige. Es ist egal ob ich das langsamer oder schneller mache. Mechanische Arbeit ist: Kraft x Weg. Bei deiner Vorgehensweise, eben langsamer zu beschleunigen, wachsen Zeit und Weg für diesen Arbeitsvorgang, das Produkt aus Kraft und Weg bleibt, immer, gleich.

 

Wenn das was du schreibst stimmen würde, würden alle Energieerhaltungssätze nicht stimmen, könnte ja die Formel für die kinetische Energie (Masse/2 x V(Quadrat) nicht stimmen. Denn: Die kinetische Energie ist gleich der mechanischen Arbeit die der Motor vorher an dem Massestück Auto verrichtet hast.

 

Wenn ich die mech. Arbeit für diesen Beschleunigungsvorgang irgendwie minimieren könnte, dann wäre ich reif für den Nobelpreis.

 

Rechenbeispiel mit der ganz ursprünglichen Aufgabe:

 

Das Auto, 1000KG schwer, beschleunigt von 0 auf 50 Km/h. Wenn ich das in 5 Seku-

nden fahre, realisiere ich eine Beschleunigung von 2,776m/Quadrat/Sekunde. Ich brauche, um das zu erreichen, eine Kraft von 2776Newton. Weil das Auto bei dieser Beschleunigung einen Weg von 34,7m zurücklegt, ist die geleistete Arbeit = 963272 Newtonmeter.

 

Wenn die Karre jetzt mit 50km/h vor sich hinrollt, hat sie die gleiche kinetische Energie

aus (m-halbe x V-Quadrat) (Dem FR33d00m vielen Dank für die Richtigstellung meiner ersten, falschen Formel)

 

Ich sehe keine Möglichkeit durch langsameres Beschleunigen, so wie du das beschreibst, irgendwie etwas zu verändern.

 

Verbessere mich wenn ich doch falsch liegen sollte.

 

Gruß Capo

[Klopfer]

Die Arbeit bleibt die gleiche, aber die Leistung ist unterschiedlich! Denn Leistung ist Arbeit/Zeit.

[325iX-junkie]

also ich fahre m20b25...ma im ernst...wer redet denn bei der maschine vom sparsamen fahren?

 

ne ihrs, ich hab aufgehört aufn verbrauch zu achten...will ja auch noch bisschen spaß am fahren ham und immer nur so untertourig zu fahren halt ich auch für ungesund. mein rechter fuß tut das wonach ihm grade is:freak: ich sollte ihm nur abgewöhnen, dass gaspedal zu ruckartig durhczulatschen und loszulassen (wegen meinem vollends vernichteten hinterachsdiff schuckelt die karre dann immer unter lautem krach vor und zurück)

 

naja wie gesagt... 20 jahre alter 6ender und sparen, das harmoniert nich

[Klopfer]

Hat ja auch keiner gesagt das wir machen was wir hier schreiben. Es ging ja nur um die Theorie.

 

Wobei ich schon sagen muss, dass ich meinen kaum über 3500 U/min drehe. (Ausser natürlich auf der Autobahn, da geht's ja nicht anders.) Den Spaß hol ich mir dann darüber, dass ich halt vor Kurven auch am Bremsen spare. Was übrigens einem geringen Kraftstoffverbrauch auch höchst zuträglich ist!

[WolfManE30]

Die Arbeit bleibt die gleiche, aber die Leistung ist unterschiedlich! Denn Leistung ist Arbeit/Zeit.

 

genau so ist es. und weniger leistung bedeutet weniger sprit (auch wenn man damit einen schlechteren wirkungsgrad in kauf nimmt).

immerhin kann man meistens problemlos mit 20-30ps beschleunigen und fährt die nennleistung seines motors ohnehin seltenst aus.

 

@capo: was du schreibst enthält auch einige wahrheiten. ich hab grad leider nicht den kopf oder die zeit das alles durchzudenken/rechnen und weiß grad auch nicht wo meine alten kfz-skripte verschollen sind...

tatsache ist, höhere beschleunigung erfordert höhere kraft, in diesem fall also höheres motormoment. höheres moment bedeutet auch höheren spritbedarf des motors (irgendwo muss es ja schließlich herkommen) und solang man keinen ganz perversen fahrstil hat beim behutsamen beschleunigen (volllgas knapp über leerlauf oder standgas bei 6000 u/min) wird man mit ersterem wohl immer mehr verbrauchen. inwieweit man den vorteil durch die längere beschleunigungszeit wieder kaputt macht müsste man mal unter berücksichtigung aller fahrwiderstände (luftwiderstand spielt ne große rolle) durchrechnen. fakt ist ja aber, dass auch nach der schnelleren beschleunigung die geschwindigkeit aufrecht erhalten werden muss. die fahrt ist ja nicht zu ende sobald man 50km/h erreicht hat! die rechnung ist nur fair, wenn man immer die gleiche fahrtstrecke betrachtet.

 

die erfahrung eines jeden wird wohl zeigen, dass man sprit spart je zaghafter man seinen rechten fuß bewegt. danach richte ich mich im täglichen straßenverkehr, und wenn ich doch mal schneller von der ampel wegkommen möchte, DANN tu ich das möglichst im idealen betriebspunkt.