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Mythos: Langsamere Beschleunigung, niedrigere Durchschnittsgeschwindigkeit reduziert den Verbrauch
Wurde hier schon oft diskutiert und viele waren der Meinung, dass eine langsamere Beschleunigung und somit niedrigere Durchschnittsgeschwindigkeit zu einer Kraftstoffersparnis führen kann.
Wenn man von der Nettoarbeit der Fahrwiderstände und Beschleunigung der Massen ausgeht, dann stimmt diese Annahme, da mit sinkender Durchschnittsgeschwindigkeit weniger Arbeit bezüglich den Fahrwiderständen erbracht werden muss.
Schaut man sich nun aber den Wirkungsgrad der Motoren in Abhängigkeit der Last an, stellt man fest, dass mit sinkender Last auch der Wirkungsgrad des Motors abnimmt.
Bild 1:
TFSI
Bild 2:
TDI
Als Streckenprofil wurde eine Stadt und Überlandfahrt mit 25 km angenommen. Im Bild 3 ist die Geschwindigkeit und in Bild 4 die Beschleunigung dargestellt. Dabei repräsentiert die blaue Linie den Faktor 1 mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 40,6 km/h. Die maximale Beschleunigung betrug 2,07 m/s² und die durchschnittliche 0,69 m/s². Die gleiche Strecke wurden mit einen um den Faktor 0,5 geringeren Beschleunigung gefahren. Mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 39,5 km/h, maximale Beschleunigung von 1,73 m/s², sowie eine durchschnittlichen Beschleunigung von 0,37 m/s²
Kraftstoffverbrauch der drei Fahrzeuge:
TFSI:
Masse: 1390 kg
Leistung: 145 kW
Drehmoment: 320 Nm
Kraftstoffverbrauch
Streckenprofil mit der blauen Linie
5,38 L/ 100 km
102 Wh
Streckenprofil mit der geringen Beschleunigung und Durchschnittsgeschwindigkeit
5,53 L/ 100 km
100 Wh
Zwischenfazit
Der geleistete Nettoarbeit ist mit 100 Wh gegenüber 102 Wh um 2% gesunken, der Kraftstoffverbrauch hat aber mit 5,53 L / 100 km gegenüber 5,38 L / 100 km um 2,8% zugenommen.
----------------------------------------------------------------------
TDI:
Masse: 1420 kg
Leistung: 125 kW
Drehmoment: 350 Nm
Kraftstoffverbrauch
Streckenprofil mit der blauen Linie
4,32 L/ 100 km
104 Wh
Streckenprofil mit der geringen Beschleunigung und Durchschnittsgeschwindigkeit
4,39 L/ 100 km
102 Wh
Zwischenfazit
Der geleistete Nettoarbeit ist mit 104 Wh gegenüber 102 Wh um 2% gesunken, der Kraftstoffverbrauch hat aber mit 4,39 L / 100 km gegenüber 4,32 L / 100 km um 1,6% zugenommen.
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MPI:
Masse: 1360 kg
Leistung: 115 kW
Drehmoment: 200 Nm
Kraftstoffverbrauch
Streckenprofil mit der blauen Linie
6,4 L/ 100 km
101 Wh
Streckenprofil mit der geringen Beschleunigung und Durchschnittsgeschwindigkeit
6,58 L/ 100 km
99 Wh
Zwischenfazit
Der geleistete Nettoarbeit ist mit 99 Wh gegenüber 101 Wh um 2% gesunken, der Kraftstoffverbrauch hat aber mit 6,58 L / 100 km gegenüber 6,4 L / 100 km um 2,8% zugenommen.
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Fazit
Reduzierte Beschleunigungen über ein längeren Zeitraum um die selbe Zielgeschwindigkeit zu erreichen um somit die Durchschnittsgeschwindigkeit zu senken, reduzieren zwar die geleistete Nettoarbeit. Führt aber Aufgrund des schlechteren Wirkungsgrad des Motors wegen geringerer Auslastung nicht zum erwünschten Ergebnis der Kraftstoffeinsparung, sondern erhöhen den Verbrauch, je nach Motor, um 1,6 - 2,8%.
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219 Antworten
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 05. Jan. 2021 um 21:11:35 Uhr:
Die Lösung steht oben.
Von einer Antwort auf meine Fragen, geschweige denn einer Lösung, ist in deinem Beitrag nichts zu finden.
Wie schon zuvor, scheitert es mal wieder am fundamentalen Verständnis der Physik, anders kann man deine Antwort nicht interpretieren.
Zügig beschleunigt man, wenn man nicht früh, sondern möglichst spät (mit einem möglichst hohen Leistungsschnitt) hochschaltet, das merkt man übrigens spätestens dann, wenn man mal selber ein Fahrzeug bewegt.
In der Theorie verstünde man das auch, wenn man die von mir genannten Beispiele beantworten könnte.
Es sind recht viele Denkfehler hier mit enthalten. Die Zeiten, wo die Drosselklappe, Benziner vorausgesetzt, proportional zur Gaspedalstellung betätigt wird, sind vorbei. Heute wird Gaspedalstellung, Nockenwellenverstellung, Abgasrückführung, ggf. Wastegate des Laders und damit Ladedruck so koordiniert, das die niedrigsten Emissionen und der niedrigste Verbrauch dabei rumkommen. BMW hat sogar zeitweise die Drosselklappe komplett zu Gunsten einer vollvariablen Ventilsteuerung, Sichwort Valvetronik, weggelassen. Man muss nur einigermaßen ein stöchiometrisches Gemisch, das zündfähig ist und schadstoffarm verbrennt, im Auge haben.
Dazu wird immer, wenn irgendwie aus der Leistungsanforderung möglich, die Drosselklappe voll geöffnet sein, um die Ladeverluste möglichst gering zu halten und somit den Verbrauch zu senken. Wird dieser Zustand oft erreicht, ist der Benziner im Wirkungsgrad dem Diesel fast ebenbürtig, abzüglich des Energieinhalts, der beim Diesel höher liegt. Tatsächlich ist das im Alltag natürlich seltener erreichbar.
In der Beschleunigung bedeutet das, der Verbrauch ist bei Benzinern, Diesel sind eh mengengeregelt und deswegen eigentlich irrelevant, dann am geringsten, wenn bei voll geöffneter Drosselklappe die Ladeverluste wegfallen, der heute fast überall vorhandene Turbolader aber noch nicht übermäßig arbeitet, also im scheinbaren Saugbetrieb. Mit zunehmendem Ladedruck lässt der Wirkungsgrad dann wieder etwas nach, nicht wenige Motoren sind bei Vollast und Turbo angefettet, um nicht zu überhitzen. Erst den ganz modernen Motoren hat man die Anfettung fast ganz herauskonstruiert. Aber auch hier darf man nicht glauben, dass ein 2l 300PS Torbobenziner die hohe Literleistung ohne Kühlmaßnahmen mit Anfettung oder Leistungsabregelung im Vollastbetrieb dauerhaft ohne Schaden übersteht. Wenn doch dann nur, weil der Besitzer diese Leistung nur an Schaltjahren einmal abruft.
Bei Dieseln muß man nur den Bereich, in denen der gut zieht, vermeiden. Je geringer der Luftüberschuß ist, desto schlechter wird der Wirkungsgrad. Hier kann man mit Vermeidung von viel Gas viel sparen......
Gruß
Gravitar
Der letzte Satz ist auch meine Erfahrung aus dem Alltag.
Wie ich oben schon schrieb, hängt es meiner Meinung nach auch von der Motorart ab. Sauger/Turbo, Benzin/ Diesel.
Was die Überschrift hier als schwarz/weiß sehen aussehen lassen würde.
Zitat:
@FWebe schrieb am 5. Januar 2021 um 22:25:24 Uhr:
Von einer Antwort auf meine Fragen, geschweige denn einer Lösung, ist in deinem Beitrag nichts zu finden.
Wie schon zuvor, scheitert es mal wieder am fundamentalen Verständnis der Physik, anders kann man deine Antwort nicht interpretieren.
Aha, Du bist an der Lösung gescheitert die benötigte Leistung zu berechnen, nicht ich. Du bist ja noch nocht mal in der Lage überhaupt den Verbrauch auszurechnen. Also komme mir nicht bitte mit dieser plumpen Ausrede, bei Dir scheitert des an diesen fundamentalen Verständnis der Physik. Stichwort Aerodynamik. Das der Luftwiderstand "Aerodynamik" eine Konstante ist, hast Du bis heute nicht begriffen. Reduziert sich diese Konstante, dann reduziert sich proportinal der Verbrauch. Man sollte schon zwischen Quantität und Qualität unterscheiden können. Die Verbrauchskurve bleibt in der Form identisch, nur eben um einen proportionalen Faktor bezüglich dem Luftwiderstand, eine Konstante, verschieden.
Auch mit den Wort "Konstante" kannst Du noch nicht mal was anfangen, wie löst man denn eine DGL?
Zitat:
@FWebe schrieb am 5. Januar 2021 um 22:25:24 Uhr:
Zügig beschleunigt man, wenn man nicht früh, sondern möglichst spät (mit einem möglichst hohen Leistungsschnitt) hochschaltet, das merkt man übrigens spätestens dann, wenn man mal selber ein Fahrzeug bewegt.
In der Theorie verstünde man das auch, wenn man die von mir genannten Beispiele beantworten könnte.
Was für ein Schmarn. Also ich und jeder andere Autofahrer beschleunigt mit dem Gaspedal, nahe zu unabhängig der Drehzahl. Würde man angeblich Theorie verstehen, dann würde man die einfache Alpha N Steuerung verstehen. Nun was ist denn dieses Alpha?
Auch kann man sehen, das ein Saugmotor bei niedrigen Drehzahlen schon über 70% seiner Nennbeschleunigung hat bzw. gerade bei geringen Lastanforderungen bzw. Drosselklappenstellung, noch deutlich mehr. Da spielt die Drehzahl mal überhaupt keine Rolle, was ist daran so schwer zu verstehen?
Übrigens Beschleunigung ist a = F / m. Je höher das Motordrehmoment ist, umso höher ist die Beschleunigung. Einfache Grundlagen. Die höchste finite Beschleunigung wird im jeweiligen Gang stets immer bei dem höchsten Motordrehmoment erreicht und nicht bei der Motornennleistung. Darum schaltet man immer zwischen maximalen Drehmoment und höchster Leistung und nicht ausschließlich bei der höchsten Leistung. Viele Autos scheinst Du ja nicht bewegt zu haben.
Du verstehst ja noch nicht mal das Diagramm in Dateieanhang, auch sonst kannst Du für deine Behauptungen keine Fakten vorlegen.
Sehr amüsant. Also ich kann nahe zu unabhängig der Drehzahl einfach über das Gaspedal langsam oder zügig beschleunigen, einfache Praxiserfahrung.
Wo ist jetzt dein angeblicher Widerspruch, hast Du bis heute nicht beantwortet
Also man kann bei niedriger Drehzahl nicht schnell bzw. zügig beschleunigen, das war deine Kernaussage und der angebliche Widerspruch. Was für ein Qautsch, mal einfach das Gespedal bedienen....
Wenn sich hier nicht umgehend der Ton ändert, werde ich hier schließen und ggfs Post verteilen.
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 08. Jan. 2021 um 03:17:38 Uhr:
Also man kann bei niedriger Drehzahl nicht schnell bzw. zügig beschleunigen
Schön, dann sind wir ja endlich auf dem gleichen Stand angekommen. Dass bei gleichem Motordrehmoment die Motordrehzahl zu einer gegebenen Geschwindigkeit die Beschleunigung bestimmt ist ja kein Geheimnis.
Nur hätte ich gerne noch Antworten auf meine Fragen, die fehlen bisher noch immer.
Vorwiegend interessiert mich deine Antwort zu meiner ersten Frage, welches Szenario die höhere Beschleunigung erzielt. Eine Formel ist keine Antwort auf eine "a) oder b)"-Frage.
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 08. Jan. 2021 um 03:17:38 Uhr:
Darum schaltet man immer zwischen maximalen Drehmoment und höchster Leistung und nicht ausschließlich bei der höchsten Leistung.
Wie kommt man auf solch eine Aussage?
Idealerweise wird der Motor zu jedem Zeitpunkt exakt mit der maximalen Leistung betrieben, alles andere ist bezüglich der Beschleunigung langsamer.
Betrachtet man Schiffe oder Flugzeuge wird das um so deutlicher.
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 08. Jan. 2021 um 03:17:38 Uhr:
Wo ist jetzt dein angeblicher Widerspruch, hast Du bis heute nicht beantwortet
Ich habe es im Ausgangsbeitrag schon dargelegt. Wer früh hochschaltet beschleunigt nicht zügig und gebau das ist der Widerspruch.
Ich habe zu dem Thema sogar noch eine Grafik, welche den Unterschied visualisiert. Es wird in dem Fall immer knapp unter 2000 U/ min hochgeschaltet, während im anderen Fall gar nicht geschaltet wird.
In beiden Fällen wird mit der gleichen Last gerechnet, weshalb die Last als relevanter Faktor in dem Fall auch außen vor ist. Spätestens mit einer Automatik wird auch klar, wieso dem so ist, weil diese nämlich einen Leistungswunsch (=Zugkraft*Geschwindigkeit) umsetzt und entsprechend bei zu wenig Last automatisch die Drehzahl reduziert, um die Last wieder zu erhöhen, ohne die Leistung und damit die Beschleunigung zu verändern. Bei einer Handschaltung verfährt man sinnvollerweise ebenso und fährt nicht unnötigerweise mit wenig Last bei vermeidbar hohen Drehzahlen.
Aus dem Grund ist die Drehzahl auch am Ende der primäre Faktor, welcher über die Beschleunigung entscheidet, weil die Last weitestgehend durch den Wirkungsgrad vorgegeben ist und damit mit steigender Drehzahl i.d.R. zunimmt und nicht sinkt. Bevor die Beschleunigung über die Last geregelt wird, findet dies über die Drehzahl statt.
Kurz: Je weniger Leistung man braucht, desto früher schaltet man hoch und gleichermaßen beschleunigt man auch langsamer, wenn man früher hochschaltet.
Damit hängt die Schaltstrategie direkt von der Leistungsanforderung und damit der gewünschten Beschleunigung ab. Wer langsamer Beschleunigen möchte schaltet also früher hoch als jemand, der zügig beschleunigen möchte.
Wobei sich daraus ja auch erklärt, gleiche Leistung fordere ich mit weniger Drehzahl oder weniger Gas.
Will ich sparen senkt man die Drehzahl. Will ich noch mehr sparen, senke ich die Last bei wenig Drehzahl, wenn diese am Minimum angekommen ist. Das ist die Kunst des sparsamen Fahrens.
Umgekehrt erhöht man bei höherem Beschleunigungswunsch immer erst die Last, bis Drehzahl attraktiv wird. Und erst dann kommen Themen wie Diesel, Benziner, Turbo, Drosselklappe wirklich zum tragen.
Leider eine Sache die Automatikgetriebe nur schlecht umsetzen.
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 8. Januar 2021 um 03:17:38 Uhr:
Das der Luftwiderstand "Aerodynamik" eine Konstante ist, hast Du bis heute nicht begriffen. Reduziert sich diese Konstante, dann reduziert sich proportinal der Verbrauch.
Wie kann sich eine Konstante reduzieren? Wenn sie das täte wäre sie ja keine Konstante mehr.
Der Verbrauch verhält sich auch nicht proportinal zum Luftwiderstand.
Deine Betrachtungen sind viel zu einseitig. Ich habs Dir schon mal geschrieben dass Du viele den Verbrauch beeinflussenden Parameter nicht berücksichtigst.
Zitat:
@Diabolomk schrieb am 8. Januar 2021 um 11:09:03 Uhr:
Und erst dann kommen Themen wie Diesel, Benziner, Turbo, Drosselklappe wirklich zum tragen.
Es ist umgekehrt. Die größten Verluste hat man bei Teillast.
Natürlich hat man die bei Teilllast, die geringere Last ist noch wichtiger.