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Kleinerer Motor = immer sparsamer?

Themenstarteram 10. November 2021 um 19:03

Liebe Freunde,

Stimmt die Theorie, dass ein kleinerer Motor in allen Aufgabenbereichen sparsamer ist, als ein größerer?

Ich weiß, dass unterschiedliche Autos/Motoren für unterschiedliche Zwecke gebaut wurden. Ein kleiner 1.0L Hyundai i10 wird in der Innenstadt definitiv weniger verbrauchen, als eine große BMW 5er 3L Maschine, die selbst im Leerlauf schon mehr schluckt, um sich selbst am Leben zu erhalten.

Wiederum ist der 5er 3L für die Langstrecke gemacht. Hier dreht er bei 160km/h wahrscheinlich gemütliche 2500 U/min, während der kleine Hyundai 1.0L sich die Seele aus dem Leib schreit und um Erlösung bittet. Doch hier ist denke ich eher der Komfortgedanke im Vordergrund. Eine große lange 3L Limousine ist für leise, komfortable Langstrecken selbst bei guter Geschwindigkeit ausgelegt. Aber ob der 3L Motor in diesem Territorium auch sparsamer ist?!

Beispiel, um Äpfel mit Äpfeln zu vergleichen:

Ein 1.0L Motor (Marke egal) bei 50km/h

Ein 3.0L Motor (Marke egal) bei 50km/h

Hier vermute ich, dass der kleinere Motor definitiv sparsamer ist. Insbesondere Stop and Gos stelle ich mir als Welten an Unterschied vor. Doch jetzt zum Spannenden:

Ein 1.0L Motor (Marke egal) bei Reisegeschwindigkeit 120km/h

Ein 3.0L Motor (Marke egal) bei Reisegeschwindigkeit 120km/h

Gibt es vielleicht Tabellen, ab wann es sparsamer wäre, auf eine größere Maschine umzusteigen? Oder werden die Kleinen auch wenn sie noch so gequält schreien, immer sparsamer sein?

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365 Antworten

(a) Besorg dir ein Verbrauchskennfeld (Muscheldiagramm)

(b) Berechne die Drehzahl, die der Motor an dieser Geschwindigkeit beim sinnigen Gang hat

(c) Berechne die Last bei 50 km/h anhand der wirkenden Kraft aus Roll- und Windwiderstand.

(d) welcher Motor hat weniger spezifischen Verbrauch an diesem Lastpunkt

Hinweis: Bei 50 km/h ist quasi nix an Last. Der kleine Motor gewinnt. Auch bei 120 km/h. Weil bei 100kW gehen durchaus 200 km/h, da ist 130 km/h von der Kraft her 130^2/200^2 und damit gerade 42% des maximalen Moments. Auch da gewinnt der 3.0 Liter Motor nicht.

Achja, ich hab so einen. Weil er sich geil fährt.

Zitat:

@GaryK schrieb am 10. November 2021 um 19:14:33 Uhr:

(a) Besorg dir ein Verbrauchskennfeld (Muscheldiagramm)

(b) Berechne die Drehzahl, die der Motor an dieser Geschwindigkeit beim sinnigen Gang hat

(c) Berechne die Last bei 50 km/h anhand der wirkenden Kraft aus Roll- und Windwiderstand.

(d) welcher Motor hat weniger spezifischen Verbrauch an diesem Lastpunkt

Hinweis: Bei 50 km/h ist quasi nix an Last. Der kleine Motor gewinnt. Auch bei 120 km/h. Weil bei 100kW gehen durchaus 200 km/h, da ist 130 km/h von der Kraft her 130^2/200^2 und damit gerade 42% des maximalen Moments. Auch da gewinnt der 3.0 Liter Motor nicht.

Achja, ich hab so einen. Weil er sich geil fährt.

Es kann aber auch aufgeladene kleine Motoren geben. Auch die können haltbar ausgelegt sein. Durch die tendenziell höhere Last bei kleinerem Motor ist der Wirkungsgrad häufig höher als beim big block.

Toyota hat bei seinen Hybridfahrzeugen die letzten Jahre über beständig den Hubraum vergrößert, um damit bei gleicher Leistung geringere Drehzahlen und geringere Reibungsverluste zu erreichen.

Wobei der Trick hier auch ist, mit dem Hybridsystem die Motorlast immer schön hoch zu halten. Wenn das nicht geht (weil konventioneller Antrieb), erreicht man vor allem bei geringerer Last mit kleinen aufgeladenen Motoren häufig bessere Verbrauchswerte.

Zitat:

Toyota hat bei seinen Hybridfahrzeugen die letzten Jahre über beständig den Hubraum vergrößert, um damit bei gleicher Leistung geringere Drehzahlen und geringere Reibungsverluste zu erreichen.

Wobei der Trick hier auch ist, mit dem Hybridsystem die Motorlast immer schön hoch zu halten.

Bremst dann der E-Motor, damit der Benziner mit hoher Last Sprit sparen kann? ;)

Themenstarteram 10. November 2021 um 20:35

Äpfel mit Äpfeln, Leute ;)

Ich möchte keinen kleinen Turbo gegen einen großen Sauger vergleichen. Nehmen wir mal an, wir reden bei beiden Kandidaten von Saugern z.B.

Zitat:

@Rainer_EHST schrieb am 10. November 2021 um 20:29:21 Uhr:

 

Bremst dann der E-Motor, damit der Benziner mit hoher Last Sprit sparen kann? ;)

In gewisser Weise schon, weil er dann als Generator fungiert und die Batterie lädt.

Und wenn sie Voll ist, dann stoppt er den Verbrenner und fährt elektrisch. Ist sie wieder leer, dann treibt der Verbrenner wieder das Auto an und lädt die Batterie.

So bleibt der Verbrenner bei über 80% Last und läuft mit weniger als 240g/kWh (~35% Wirkungsgrad).

Mein 1.8er-Atkinson kommt runter bis 227g/kWh, was 39% Wirkungsgrad entspricht. Dabei hat er dann >90% Last bei ~2000U/min.

Grüße,

Zeph

Zitat:

@Zephyroth schrieb am 10. November 2021 um 20:43:07 Uhr:

Und wenn sie Voll ist, dann stoppt er den Verbrenner und fährt elektrisch. Ist sie wieder leer, dann treibt der Verbrenner wieder das Auto an und lädt die Batterie.

So bleibt der Verbrenner bei über 80% Last und läuft mit weniger als 240g/kWh (~35% Wirkungsgrad).

Mein 1.8er-Atkinson kommt runter bis 227g/kWh, was 39% Wirkungsgrad entspricht. Dabei hat er dann >90% Last bei ~2000U/min.

Grüße,

Zeph

Wenn man mal überlegt: selbst das ist ein schäbbiger Wert.

Verbrennen sollte man wertvolle Kraftstoffe nur noch in BHKW mit KWK.

Und der Wirkungsgrad im Leerlauf ist = 0.

Themenstarteram 10. November 2021 um 20:59

Verstehe ich das also richtig, dass (wenn wir nicht gerade von Extremen reden, also den absoluten Limits der Motoren) kleinere Motoren im "Normalbereich" immer sparsamer sein werden? Ungeachtet dessen, dass die kleinsten in den oberen Geschwindigkeiten schon rumschreien und ächzen?

Ich rede nicht davon, 270km/h aus einem downsizeden 1.0L rauszuprügeln. Wie gesagt, normale Reisegeschwindigkeit von 120km/h etwa.

Ich meine irgendwo aufgeschnappt zu haben: "ein großer Motor dreht da ganz gemütlich, während der Verbrauch bei einem kleinen bei diesen Geschwindigkeiten anfängt jenseits von gut und böse zu klettern." So als Bestätigung des "große Motoren sind für diese Reisegeschwindigkeiten gebaut, auch im Hinblick auf Verbrauch."

Zitat:

@McMulesack91 schrieb am 10. November 2021 um 20:59:28 Uhr:

Verstehe ich das also richtig, dass (wenn wir nicht gerade von Extremen reden, also den absoluten Limits der Motoren) kleinere Motoren im "Normalbereich" immer sparsamer sein werden? Ungeachtet dessen, dass die kleinsten in den oberen Geschwindigkeiten schon rumschreien und ächzen?

Ich rede nicht davon, 270km/h aus einem downsizeden 1.0L rauszuprügeln. Wie gesagt, normale Reisegeschwindigkeit von 120km/h etwa.

Ich meine irgendwo aufgeschnappt zu haben: "ein großer Motor dreht da ganz gemütlich, während der Verbrauch bei einem kleinen bei diesen Geschwindigkeiten anfängt jenseits von gut und böse zu klettern." So als Bestätigung des "große Motoren sind für diese Reisegeschwindigkeiten gebaut, auch im Hinblick auf Verbrauch."

Das hängt alles von der Auslegung ab.

Ein 5er BMW bräuchte mit so einem Motor deutlich länger um zu beschleunigen. Überholen wäre damit auch unmöglich.

Aber ja: desto höher die Last desto besser der Wirkungsgrad.

Quelle des Bildes: http://www.priusfreunde.de/.../index.php?...

Vollast bei hoher Drehzahl wiederum ist nicht sparsam.

Muscheldiagramm

Zitat:

@SpitfireMKIIFan schrieb am 10. November 2021 um 20:24:18 Uhr:

Toyota hat bei seinen Hybridfahrzeugen die letzten Jahre über beständig den Hubraum vergrößert, um damit bei gleicher Leistung geringere Drehzahlen und geringere Reibungsverluste zu erreichen.

Du hast das Atkinson bzw. Miller-Brennverfahren nicht wirklich verstanden.

Nicht drum herum reden. Jeder Motor hat einen spezifischen Verbrauch, der aber von der Last und der Drehzahl abhängig ist. Die Frage ist nun, wo der Verbrauch am günstgsten ist. Meist bei 3/4 geöfneter Drosselklappe und 80% Last Die Drehzahl ist abhängig von der Auslegung des Ventiltriebes und der Ansauglängen(Resonanzen/Druckwellen). Je nachdem, wie der Motor ausgelegt ist kann ein größerer Motor auch sparsamer sein. Tendenz ist jedoch, daß ein kleiner Motor weniger verbraucht, da er weniger Luft pumpen muss( kleiner Hubraum) und weil er häufiger in der Nähe des optimalen Betriebspunktes betrieben wird.

Zitat:

Je nachdem, wie der Motor ausgelegt ist kann ein größerer Motor auch sparsamer sein. Tendenz ist jedoch, daß ein kleiner Motor weniger verbraucht, da er weniger Luft pumpen muss( kleiner Hubraum) und weil er häufiger in der Nähe des optimalen Betriebspunktes betrieben wird.

Am sparsamsten ist aber immer noch deutlich unter dem otimalen Betriebspunkt. ;)

Der optimale Betriebspunkt , ist der Punkt im Schaubild , in dem der spezifische Verbrauch am niedrigsten ist und damit der Wirkungsgrad am höchsten. Klar deutlich unter diesem ist der Verbrauch niedriger. Wenn der Motor steht verbraucht er nix, dann gibt er aber auch keine Leistung ab.

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