Benzinverbrauch, Frage aus Interesse
Bisher ging ich davon aus, dass man auf folgende Weise am sparsamsten fährt:
Möglichst niedertourig fahren, das Pedal dabei möglichst Dreiviertel durchtreten und dann so früh wie möglich schalten. Energiesparendste Fahrweise dabei möglichst gleichmäßig zwischen 90 und 110 Km/h.
Nun habe ich bei einem meiner Winterfahrzeuge, einem Ford Fiesta Bj. 2004, 1,3 l, Duratec (Zetec-Rocam), 60 PS, mal die Probe aufs Exempel gemacht. Normverbrauch soll sein: 5,9 S
Erster Versuch: 300 km auf einer Strecke (150 km hin und 150 km zurück) möglichst gleichmäßig auf der BAB mit einer Geschwindigkeit zwischen 100 und 110 Km/h.
Verbrauch, gemessen an der Zapfsäule: 7,7l.
Zweiter Versuch. Selbe Strecke hin und zurück, diesmal aber Pedal to the metal. Also Vollgas. Verbrauch, gemessen an der Zapfsäule: 7,04 Liter.
Beide Fahrten diesen Monat.
Hat jemand eine Erklärung?
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Wenn hier nicht augenblicklich ein vernünftiger und respektvoller Ton einkehrt, rummst es im Karton.
Auch versteckte persönliche Angriffe sind Angriffe.
Zitat:
@Rasanty schrieb am 28. April 2021 um 15:27:12 Uhr:
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 28. April 2021 um 13:15:39 Uhr:
die Luftwiderstandsleistung steigt eben mit der dritten Potenz, das ist nämlich der Haken an der Sache
Genau das ist der Punkt. Daher sind 150 statt 140 eklatant mehr als 10 statt null Km/h.
Ja verstehe, also doch 140³ - 130³, mathematisch richtig, physiklisch völlig falsch, da man immer mit der relativen Geschwindigkeit der Bezugssystem rechnen sollte. Also (140-130)³:
Überprüfung:
v = 20 m/s
Gegenwind = 3 m/s
Resultierende = 23 m/s
Richtig:
0,6 kg/m³ * 0,35 * 2,2 m² * (23 - 20 m/s)³ = 12,5 W.
Falsch (sieht auch schon komisch aus):
0,6 kg/m³ * 0,35 * 2,2 m² * ((20 + 3 m/s)³ - (20 m/s)³) = 1925 W
Kann das sein? Nein wenn man sich mal die absoluten Zahlen anschaut:
Mit Gegenwind = 0,6 kg/m³ * 0,35* 2,2 m² * (20 + 3 m/s)³ = 5621 W
Ohne Gegenwind = 0,6 kg/m³ * 0,35* 2,2 m² * (20 m/s)³ = 3696 W
Würde bedeuten das mit den üblichen und eher schwachen Durchschnittswindgeschwindigkeiten (3 m/s) der Verbrauch eben um mal den Faktor 1,52 , also um 52% steigen würde. Da die Windgeschwindigkeiten schwanken, ~ 3 m/s, wären dann in der Praxis keine Verbrauchsmessungen mehr möglich. Diese These kann also nicht stimmen, da sich diese bei einer kurz gehaltenen Begründung nicht mit der Bobachtung übereinstimmt. Man könnte das auch über die Geschwindigkeitvektoren der Bezugssystem begründen. Wenn man mit Windgeschwindigkeiten von 10 m/s und mehr rechnet, dann werden die Ergebnisse in der falschen Rechnung immer absurder.
Jo, und das stimmt auch so.
Entscheidend beim Windwiderstand ist die relative Geschwindigkeit der Strömung. Ob sich nun das Fahrzeug bewegt oder nur die Luft drumherum ist ziemlich egal (sonst wären ja auch keine Windkanalversuche möglich), wenn man mal von Ventilationsverlusten der Räder absieht. Bei 10km/h Wind in eine Richtung hast du bei Fahrzeuggeschwindigkeit von 130km/h einmal 140km/h Strömungsgeschwindigkeit (mit dem Fahrzeug als Bezugssystem, alles andere ist irrelevant) und einmal 120km/h.
Deine Rechnung, die du als "Falsch" betitelt hast, ist schon richtig so. Bei ca. 80km/h ist der Schnittpunkt zwischen Windwiderstand und Rollwiderstand, d.h. in höheren Geschwindigkeiten dominiert der Wind deutlich. Und da der Luftwiderstand im Quadrat bzw. die Leistung (P=F*v) in der dritten Potenz steigt, haben so kleine Änderungen in der Relativgeschwindigkeit der Strömung solch große Auswirkungen.
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 28. April 2021 um 16:10:58 Uhr:
Würde bedeuten das mit den üblichen und eher schwachen Durchschnittswindgeschwindigkeiten (3 m/s) der Verbrauch eben um mal den Faktor 1,52 , also um 52% steigen würde. Da die Windgeschwindigkeiten schwanken, ~ 3 m/s, wären dann in der Praxis keine Verbrauchsmessungen mehr möglich.
Aus dem Grund werden Ausrollversuche in der Fahrzeugentwicklung zum einen nur unter günstigen Bedingungen und zum anderen in beide Fahrtrichtungen durchgeführt. Und da sind die Abweichungen trotz sehr gutem Messequipment auch schon nicht gerade klein.
Und nein, die tatsächliche Abweichung im Verbrauch liegt nicht bei 50%, aus 2 Gründen:
- Durch günstigeren Lastpunkt höhere Effizienz des Motors
- Es gibt noch andere Fahrwiderstände als den Luftwiderstand. bei dem Tempo macht der Luftwiderstand ca. 2/3 aus.
D.h. die Erhöhung der Gesamtwiderstände beträgt dann ca. 33%, wenn man dann noch den höheren Wirkungsgrad des Motors mit einbezieht ca. 25-30% Verbrauchsunterschied.
Im Anhang hab ich dir übrigens mal den Verlauf der Fahrwiderstände geplottet, cwA=2,2*3,5m^2, fr=0.01 (Stellt bei heutigen Reifen eher das obere Ende dar, Spritsparreifen liegen bei 0.00x), m=1500kg. Sehr gut zu sehen, wie enorm der Windwiderstand bei höheren Geschwindigkeiten dominiert und wie groß dort schon der Einfluss kleinster Geschwindigkeitsänderungen (der Anströmung!) ist.
Danke für die Grafik. Bei 160 beträgt der Luftwiderstand 40 kW, bei 160 rund 55 kW. 20 Km/h Wind von vorn oder von hinten bedeutet einen Unterschied von 30 kW. Das steht in einem krassen Gegensatz zu den Zahlen von desinteressierter.
Bei 160 Km/h Wunschgeschwindigkeit mit praxisnahen Hemmnissen im Vorwärtsdrang, also Tempolimits, Baustellen und Verkehr nimmt sich mein Golf Diesel rund 5,5 bis 6 Liter Dieselkraftstoff auf Langstrecke. Ich denke die gemessenen 7 Liter Benzin des Fiesta bei 150 Km/h kommen schon hin.
Ich sehe beim Diagramm im Anhang keinen Zusammenhang zwischen den Wind und der Fahrzeuggeschwindigkeit, sondern ledeglich den Luftwiderstand.
Die Falsche Rechnung kann nicht richtig sein, da schon kleine Windgeschwindigkeiten ernorme Einflüsse auf den Verbrauch haben müssten.
Mit Gegenwind = 0,6 kg/m³ * 0,35* 2,2 m² * (20 + 10 m/s)³ = 12474 W
Ohne Gegenwind = 0,6 kg/m³ * 0,35* 2,2 m² * (20 m/s)³ = 3696 W
Dann wäre keine Verbrauchsmessung möglich da die Windgeschwindigkeit nie konstant ist und moderaten Windgeschwindigkeiten den Verbrauch eben mal vervierfachen. Da kann man die Fahrtrichtung so oft wechseln wie man will.
Beschleunigte Leistung
Plot Beschleunigung mit Gegenwind von 0 m/s aus dem Stand bei 7 Sekunden und 28,4 m/s
95,6 kW Nettoleistung ohne Wind
Plot Beschleunigung mit Gegenwind von 5 m/s aus dem Stand bei 7 Sekunden und 27,8 m/s
89 kW Nettoleistung ohne Wind
Plot Beschleunigung mit Gegenwind von 15 m/s aus dem Stand bei 7 Sekunden und 27,2 m/s
83,2 kW Nettoleistung ohne Wind
Nach der falschen These:
1,18 kg/m³ * 0,5 * 0,4 * 3 m² * (28,4 + 15 m/s)³ - (28,4 m/s)³
während das bei einer Wingeschwindigkeit von 15 m/s 39 kW Mehrleistung -> 83,2 + 39 = 122,2 kW. Wie man anhand den Diagramme bzw. den o.g. Daten der Leistung entnehmen kann, kann diese These nicht richtig sein.
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 28. April 2021 um 18:30:30 Uhr:
Ich sehe beim Diagramm im Anhang keinen Zusammenhang zwischen den Wind und der Fahrzeuggeschwindigkeit, sondern ledeglich den Luftwiderstand.
Das ist doch identisch. Gegenwind mit 20 km/h hat vom Luftwiderstand her (=Verbrauch) denselben Effekt, als führe man 20 km/h schneller.
Eben. Wie schon dargestellt ist einzig die Relativgeschwindigkeit Fahrzeug zu Medium (in dem Falle die Luft) relevant. Die Geschwindigkeit vom Fahrzeug relativ zur Erdoberfläche ist absolut Wurst.
Und ja, kleine Unterschiede in Wind haben große Einflüsse.
Und ja, das ist für Fahrversuche, insbesondere Geschichten wie Ausrollversuche sehr ungünstig. Aber nur weils doof ist, kann man die Physik nicht umschreiben 😉
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 28. April 2021 um 18:30:30 Uhr:
Die Falsche Rechnung kann nicht richtig sein, da schon kleine Windgeschwindigkeiten ernorme Einflüsse auf den Verbrauch haben müssten.
Tatsächlich habe Windgeschwindigkeiten genau deshalb einen hohen Einfluss auf den Verbrauch bei hohen Geschwindigkeiten, weil die Rechnung in dem Aspekt, den du für so falsch hältst, grundsätzlich korrekt ist.
Die genannte dritte Potenz schlägt allerdings nur bei der Leistung zu Buche, die man bei der gegebenen Geschwindigkeit benötigt ... ihretwegen steigt die Höchstgeschwindigkeit unter Fahrzeugen ähnlicher Größe nur mit der Kubikwurzel der verfügbaren Leistung. Zwei Eckpunkte zur Illustration: PKW laufen 200 km/h mit ca. 120 PS, aber für 400 km/h wie bei einem Bugatti Veyron braucht man dann schon das 2³-fache: runde 1000 PS.
Beim streckenbezogenen Verbrauch (also den üblichen l/100 km o.ä.) hat man nur eine quadratische Abhängigkeit, weil sich ein Faktor v rauskürzt. Der steigt also von 130 auf 140 km/h nicht um
(140-130)² = 100 Einheiten, sondern um 140² - 130². Das sind dann 2700 in den selben Einheiten, oder 27 Mal so viel, wie der Windwiderstand bei 10 km/h ausmachen würde.
Zitat:
Dann wäre keine Verbrauchsmessung möglich da die Windgeschwindigkeit nie konstant ist und moderaten Windgeschwindigkeiten den Verbrauch eben mal vervierfachen.
Nein, tun sie nicht, weil der kubische Effekt so erst bei Fahrgeschwindigkeiten gilt, bei denen der Windwiderstand die anderen Fahrwidierstände deutlich überstimmt ... typischerweise um die 100 km/h. Dann befindet man sich deutlich oberhalb dessen, was bei Wind noch als "moderat" gilt.
Das sind alles Zusammenhänge, die sich im kleinen auch im Alltag bestätigen.
Der VW Käfer lief mit 30 PS / 34 PS / 40 PS eben entsprechend 105 / 115 / 125 km/h
Und wer Wohnwagen zieht wird merken, wie easy der hinterherrollt bei 80 km/h (auch hinter einem schwachen Kleinwagen) und welche unheimliche Leistung nötig ist für 100 oder 110 km/h
Ich korrigiere sanft: der 40PS-Käfer war mit 120 km/h angegeben. 125 gab es dann mit 44 PS und Richttempo 130 mit 50 PS.
Man kann abseits konkreter Modelle auch gewisse Schätzpunkte verwenden, wie z.B. 10 kW Antriebsleistung für 80 km/ h und entsprechend ~40 kW für 160 km/ h. Grob passt das für viele Fahrzeuge eigentlich relativ gut. Damit hat man einen gewissen Überblick über den Leistungsbedarf und kann sich daraus dann den Verbrauch grob herleiten.
Wenn man bedenkt, dass man auf Landstraßen z.B. zwischen ca. 4,5 kW und 16,5 kW zuzüglich Beschleunigungsphasen pendelt, lassen sich die Verbrauchstendenzen ungefähr abschätzen.
Bei uns kann man insbesondere auf den Bundesstraßen vergleichsweise lange Strecken mit 100 km/ h fahren (wobei die Fahrzeugführer mit besonderem Förderbedarf da eher 120 km/ h und mehr fahren), was auch einer der Gründe ist, wieso der Landstraßenverbrauch bei mir im Vergleich relativ hoch ausfällt. Ein Bereich von 60-80 km/ h ist für mein Profil deshalb z.B. reichlich unrealistisch, während innerorts der Durchschnitt zwar nur bei ~30 km/ h liegt, der Großteil der Strecke jedoch mit Geschwindigkeiten >30 km/ h zurückgelegt wird, also überwiegend ein Leistungsbereich von ~2,2 - 4,5 kW zuzüglich Beschleunigungsphasen abgedeckt wird und sonst relativ lange gestanden wird.
Auf der Landstraße liegt die durchschnittliche Leistung dadurch mitunter um den Faktor 3 und mehr höher als innerorts, der durchschnittliche Wirkungsgrad sinkt innerorts jedoch nicht im gleichen Maße, so dass sich die Differenz im Leistungsbedarf entsprechend bemerkbar machen kann.
Zitat:
@Natriumdampflampe schrieb am 22. April 2021 um 23:11:36 Uhr:
Bisher ging ich davon aus, dass man auf folgende Weise am sparsamsten fährt:Möglichst niedertourig fahren, das Pedal dabei möglichst Dreiviertel durchtreten und dann so früh wie möglich schalten. Energiesparendste Fahrweise dabei möglichst gleichmäßig zwischen 90 und 110 Km/h.
Nun habe ich bei einem meiner Winterfahrzeuge, einem Ford Fiesta Bj. 2004, 1,3 l, Duratec (Zetec-Rocam), 60 PS, mal die Probe aufs Exempel gemacht. Normverbrauch soll sein: 5,9 S
Erster Versuch: 300 km auf einer Strecke (150 km hin und 150 km zurück) möglichst gleichmäßig auf der BAB mit einer Geschwindigkeit zwischen 100 und 110 Km/h.
Verbrauch, gemessen an der Zapfsäule: 7,7l.Zweiter Versuch. Selbe Strecke hin und zurück, diesmal aber Pedal to the metal. Also Vollgas. Verbrauch, gemessen an der Zapfsäule: 7,04 Liter.
Beide Fahrten diesen Monat.
Hat jemand eine Erklärung?
Am ersten Versuch ist gehörig etwas faul....selbst der Vorgänger namens ´Endura´nimmt bei der Geschwindigkeit noch unter 5 Liter...der Volllastverbrauch hingegen sollte ungefähr hinkommen
Zitat:
@FWebe schrieb am 28. April 2021 um 09:21:26 Uhr:
Wie schon dargelegt, kommen da mehrere Punkte zusammen. Zum einen der außerorts relativ hohe Temposchnitt, zum anderen natürlich auch das Fahrzeug selbst.
Bei ~45 km/h erreiche ich den niedrigsten Streckenverbrauch und bei ~30 km/h und ~60 km/h fällt er noch gleich aus. Kurz, mein idealer Tempobereich liegt auch irgendwo zwischen 30 km/h und 60 km/h.
Das Anfahren selbst wirkt sich zwar negativ aus, jedoch ist der Effekt geringer, als der des höheren Tempo außerorts, weshalb in Summe innerorts der Streckenverbrauch niedriger ausfällt und nur bei stärkerem Verkehr auf das auserörtliche Niveau ansteigt.
Ich rate mal ins Blaue hinein...du hast ein gering motorisiertes Fahrzeug mit relativ kurzer Getriebeauslegung....hier hat man u.U. das beschriebene Verhalten (also Stadtverbrauch ähnlich wie Überlandverbrauch). Normal wäre ja, auch aufgrund der viel längeren Fahrzeit innerorts (geringere Durchschnittsgeschwindigkeit), daß innerorts nur dann in die Nähe von außerorts kommt, wenn man innerorts einen zügigen Verkehrsfluss hat, und außerorts eine eher flotte Fahrweise pflegt 😉
Zitat:
@abm_70 schrieb am 12. Mai 2021 um 08:50:40 Uhr:
Am ersten Versuch ist gehörig etwas faul....
So ist es und wurde weiter oben schon von mir angeführt.
Zitat:
@nogel schrieb am 28. April 2021 um 19:57:11 Uhr:
Zitat:
@desinteressierter schrieb am 28. April 2021 um 18:30:30 Uhr:
Ich sehe beim Diagramm im Anhang keinen Zusammenhang zwischen den Wind und der Fahrzeuggeschwindigkeit, sondern ledeglich den Luftwiderstand.Das ist doch identisch. Gegenwind mit 20 km/h hat vom Luftwiderstand her (=Verbrauch) denselben Effekt, als führe man 20 km/h schneller.
Du vergisst den Unterschied hinsichtlich der Fahrtdauer....100 Kilometer mit 100 Kilometern pro Stunde dauern 60 Minuten, bei 120 km/h sind´s nur 50 Minuten.