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Verbrauch im Stand höher als bei Fahrt mit gleicher Motordrehzahl
Golf 7 1.5 TSI 130 PS:
Bei 50 km/h (GPS) im 3. Gang (2238 1/min) braucht er auf ebener Strecke ohne Wind ca. 2,6 l/100 km (BC), also ca. 1,3 l/h. Im Stand braucht er aber bei der gleichen Drehzahl (2238 1/min) ca. 1,5 l/h (BC).
Bei der Fahrt werden aufgrund des Roll- und Luftwiderstandes zusätzlich ca. 3,1 kW Motorleistung benötigt. Selbst bei einem indizierten Wirkungsgrad von 40 % müsste sich dadurch der Verbrauch um ca. 0,9 l/h erhöhen und nicht erniedrigen.
Was stimmt hier nicht?
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84 Antworten
Was wäre eigentlich, wenn man Motoren mit deutlich mehr Hubraum, aber deutlicher Beschränkung der Drehzahl bauen würde, ähnlich wie LKW-Motoren?
Gab es doch schon. Während der späten 70er und bis in die 80er haben manche das versucht. Ich selbst fuhr als erstes Auto einen Renault 5 GTL von 1980. Der hatte zwar den 1300er "Big Block" aus dem Renault 12 unter der Haube, aber der war gedrosselt auf 45 Pferde bei 4500 1/min. Sollte angeblich sparsamer sein als der nominell gleich starte 1000er Motor im TL. Aus heutiger Sicht war es trotzdem ein Schluckspecht, der bis auf wenige Langstrecken-Momente kaum unter 7 Liter zu kriegen war.
BMW hatte eine Zeit lang die eta-Motoren (griechischer Buchstabe eta ist das Zeichen für Wirkungsgrad), die Modelle hießen 325e und 525e. Sie hatten einen auf 2,7 Liter aufgebohrten 6-Zylinder mit dann aber nur 129 PS (wie ein 320) bei ebenfalls 4500 1/min. Das hat wohl tatsächlich was gebracht, kostete aber Aufpreis und hielt sich nicht lange im Programm.
Was Motoren wirklich sparsam macht ist Wirkungsgrad durch
- Brennräume mit möglichst kleiner, möglichst kugeliger Oberfläche,
- eher hohe Verdichtung (einer der wichtigsten Gründe, warum Diesel-Motoren im Vorteil sind beim Verbrauch)
- präzise Einspritzung
- eher große Hubräume je Zylinder (--> weniger Zylinder)
- wenig Reibung (--> weniger Zylinder)
- günstige, variable Steuerzeiten
und sicher noch vieles mehr. Bei Toyota haben die in den Hybridmodellen eingesetzten Benziner durch Wahl der Steuerzeiten einen Expansionshub, der länger ist als der Verdichtungshub, auch das trägt nochmal bei, hat aber andere Nachteile.
Bezüglich Hubraum je Zylinder: da kann ich mich noch an technische Artikel in der ams erinnern, späte 80er oder frühe 90er, da galt noch die Faustregel "wenigstens 400 cm³ je Zylinder" für Dieselmotoren. Ist aber wohl heute überholt.
Wie kann eigentlich der Verbrauch im Stand festgestellt werden und mit den Verbrauch während der Fahrt verglichen werden pro Sekunde oder Kilometer ???
Noch als Ergänzung zu meinem letzten Beitrag:
Theoretische Herleitung des Zusammenhangs zwischen Brutto-Motorleistung und Verbrauch:
Nach Pischinger VK I, 26. Auflage, Seite 78, Formel 3.1-5, gilt für die innere Leistung (innere Leistung = indizierte Leistung = Brutto-Leistung):
P_ind = i * n * p_mi * V_H * z
für den ind. Wirkungsgrad gilt (Seite 79, 3.2-1)
eta_ind = P_ind / (mp * H_u)
es ergibt sich der Zusammenhang:
mp = i * n * p_mi * V_H * z / (eta_ind * H_u)
Es folgt also:
mp_Kraftstoff ~ p_mi ~ P_ind
Die Grafik im Anhang zeigt Messergebnisse einer Streckenfahrt am Prüfstand. Die Punkte streuen z. T. stark, weil die Reaktionszeit der Messaufnehmer für Verbrauch und Leistung sehr unterschiedlich und auch geringfügig phasenverschoben sind. Des Weiteren darf nicht vergessen werden, dass hier auch sämtliche dynamischen Effekte (rot. Massenträgheiten, Turboaufladung, etc.) enthalten sind.
Die Grafik/Messung veranschaulicht sehr gut, dass sich der ind. Wirkungsgrad kaum ändert, sonst wäre die Punkteschar nicht so linear. Bei Simulationsergebnissen ist der lineare Verlauf deutlich besser zu erkennen.
Das wiederum bedeutet, dass der Verbrauch wesentlich durch die Leistung und nicht durch die Drehzahl getrieben ist. Das gilt natürlich nur für den Fall, dass die Effektivverlust-Leistungen im Gegensatz zur Nettoleistung klein ist (P_ind nicht P_eff!).
Des Weiteren gelten diese Aussagen auch nur für den Motor. Es gibt ja noch viele weitere Verluste im Antriebstrang.
Der obige Zusammenhang ist der Grund dafür, dass sich der Verbrauch bei z. B. konstant 150 km/h im 6. oder im 7. Gang kaum ändert.
Und um noch einmal die Frage des TS zu beantworten:
Zitat:
Bei 50 km/h (GPS) im 3. Gang (2238 1/min) braucht er auf ebener Strecke ohne Wind ca. 2,6 l/100 km (BC), also ca. 1,3 l/h. Im Stand braucht er aber bei der gleichen Drehzahl (2238 1/min) ca. 1,5 l/h (BC).
Nachdem die (ind.) Motorleistung bei 50 km/h normalerweise höher sein sollte (und nicht gleich), als im Stand (damit ist wohl der Zustand 'ausgekuppelt' gemeint), sollte der Kraftstoffmassenstrom bei 50 km/h höher sein.
Ich könnte mir vorstellen, dass die Verbrauchsanzeigen gar nicht so verkehrt sind (zumindest ist das bei den Motoren so, die ich in unserer Firma auf dem Prüfstand sehe). Es gibt aber sehr viele Einflussfaktoren, die das Ergebnis beeinflussen:
-Rückenwind
- Strecke ging leicht bergab
- im Stand lief der Klimakompressor, auf der Strecke nicht
- im Stand lief der Lüfter auf der Strecke nicht
- Öltemperatur (Kühlmitteltemperatur)
- ...
Zitat:
@agroge schrieb am 3. Mai 2024 um 10:56:54 Uhr:
Wie kann eigentlich der Verbrauch im Stand festgestellt werden und mit den Verbrauch während der Fahrt verglichen werden pro Sekunde oder Kilometer ???
Es wird der Krafstoffmassenstrom oder Kraftstoff-Volumenstrom [l/h] verglichen.
wer braucht denn sowas?
Hast Du nicht eben selber danach gefragt???
BTW:
@christian_2
Sehr schöne Abhandlung, ergibt für mich Sinn.
Eine Frage: Ist in Deiner Betrachtung mp = m Punkt, also die zeitliche Ableitung der Kraftstoffmasse = Kraftstoffmassenfluss?
Zitat:
@christian_2 schrieb am 3. Mai 2024 um 11:47:51 Uhr:
Zitat:
Bei 50 km/h (GPS) im 3. Gang (2238 1/min) braucht er auf ebener Strecke ohne Wind ca. 2,6 l/100 km (BC), also ca. 1,3 l/h. Im Stand braucht er aber bei der gleichen Drehzahl (2238 1/min) ca. 1,5 l/h (BC).
Nachdem die (ind.) Motorleistung bei 50 km/h normalerweise höher sein sollte (und nicht gleich), als im Stand (damit ist wohl der Zustand 'ausgekuppelt' gemeint), sollte der Kraftstoffmassenstrom bei 50 km/h höher sein.
Ich könnte mir vorstellen, dass die Verbrauchsanzeigen gar nicht so verkehrt sind (zumindest ist das bei den Motoren so, die ich in unserer Firma auf dem Prüfstand sehe). Es gibt aber sehr viele Einflussfaktoren, die das Ergebnis beeinflussen:
-Rückenwind
- Strecke ging leicht bergab
- im Stand lief der Klimakompressor, auf der Strecke nicht
- im Stand lief der Lüfter auf der Strecke nicht
- Öltemperatur (Kühlmitteltemperatur)
- ...
Natürlich in beiden Fällen (Stand und Fahrt) gleiche Bedingungen, ansonsten hätte ich die Frage nicht gestellt:
- Klimaanlage auf Off, also kein AC, kein Gebläse
- keine zuschaltbaren Verbraucher wie Sitzheizung, Heckscheibenheizung usw.
- Kühler-Lüfter nicht laufend
- Öl- und Kühlmitteltemperatur im Betriebsbereich (95°C bzw. 90°C)
Der Verbrauch bei der Fahrt (hin und zurück) passt ja auch; entspricht den theoretischen Werten. Es geht darum, dass der Wagen im Stand bei gleicher Motordrehzahl mehr verbraucht, als bei der Fahrt, bei der zusätzlich ca. 3,1 kW notwendig sind.
Zitat:
@christian_2 schrieb am 3. Mai 2024 um 11:47:51 Uhr:
Noch als Ergänzung zu meinem letzten Beitrag:
Theoretische Herleitung des Zusammenhangs zwischen Brutto-Motorleistung und Verbrauch:
Nach Pischinger VK I, 26. Auflage, Seite 78, Formel 3.1-5, gilt für die innere Leistung (innere Leistung = indizierte Leistung = Brutto-Leistung):
P_ind = i * n * p_mi * V_H * z
für den ind. Wirkungsgrad gilt (Seite 79, 3.2-1)
eta_ind = P_ind / (mp * H_u)
es ergibt sich der Zusammenhang:
mp = i * n * p_mi * V_H * z / (eta_ind * H_u)
Es folgt also:
mp_Kraftstoff ~ p_mi ~ P_ind
Die Grafik im Anhang zeigt Messergebnisse einer Streckenfahrt am Prüfstand. Die Punkte streuen z. T. stark, weil die Reaktionszeit der Messaufnehmer für Verbrauch und Leistung sehr unterschiedlich und auch geringfügig phasenverschoben sind. Des Weiteren darf nicht vergessen werden, dass hier auch sämtliche dynamischen Effekte (rot. Massenträgheiten, Turboaufladung, etc.) enthalten sind.
Die Grafik/Messung veranschaulicht sehr gut, dass sich der ind. Wirkungsgrad kaum ändert, sonst wäre die Punkteschar nicht so linear. Bei Simulationsergebnissen ist der lineare Verlauf deutlich besser zu erkennen.
Das wiederum bedeutet, dass der Verbrauch wesentlich durch die Leistung und nicht durch die Drehzahl getrieben ist. Das gilt natürlich nur für den Fall, dass die Effektivverlust-Leistungen im Gegensatz zur Nettoleistung klein ist (P_ind nicht P_eff!).
Des Weiteren gelten diese Aussagen auch nur für den Motor. Es gibt ja noch viele weitere Verluste im Antriebstrang.
Der obige Zusammenhang ist der Grund dafür, dass sich der Verbrauch bei z. B. konstant 150 km/h im 6. oder im 7. Gang kaum ändert.
Und um noch einmal die Frage des TS zu beantworten:
Zitat:
@christian_2 schrieb am 3. Mai 2024 um 11:47:51 Uhr:
Zitat:
Bei 50 km/h (GPS) im 3. Gang (2238 1/min) braucht er auf ebener Strecke ohne Wind ca. 2,6 l/100 km (BC), also ca. 1,3 l/h. Im Stand braucht er aber bei der gleichen Drehzahl (2238 1/min) ca. 1,5 l/h (BC).
Nachdem die (ind.) Motorleistung bei 50 km/h normalerweise höher sein sollte (und nicht gleich), als im Stand (damit ist wohl der Zustand 'ausgekuppelt' gemeint), sollte der Kraftstoffmassenstrom bei 50 km/h höher sein.
Ich könnte mir vorstellen, dass die Verbrauchsanzeigen gar nicht so verkehrt sind (zumindest ist das bei den Motoren so, die ich in unserer Firma auf dem Prüfstand sehe). Es gibt aber sehr viele Einflussfaktoren, die das Ergebnis beeinflussen:
-Rückenwind
- Strecke ging leicht bergab
- im Stand lief der Klimakompressor, auf der Strecke nicht
- im Stand lief der Lüfter auf der Strecke nicht
- Öltemperatur (Kühlmitteltemperatur)
- ...
Die Grafik sagt zwar erstmal, dass doppelte Last bzw. Leistung = doppelter Verbrauch ganz gut hinkommt, allerdings kennt hier niemand die Messgüte. Ich hätte durch den schlechten Gütegrad des Ladungswechsels bei niedrigen Lastpunkten einen übergebühr schlechten Verbrauch erwartet, der dann mit steigender Last etwas besser wird, sprich die Messwerte anfangs eher flach und dann etwas steiler verlaufen. Leider sagt die Grafik nichts zum Einfluss der Drehzahl. Die dürfte zwar Überschaubar sein, hat aber einen direkten Einfluss auf den Gütegrad der Verbrennung(Gemischbildung) und den Gütegrad des Heizverlaufs(Wandwärmeübergang). Nicht mit eingerechnet ist hierbei der Einfluss des vorliegenden Betriebspunktes auf die Abdichtwirkung der Kolbenringe und damit auf Blow-by Wärmeabfuhr über die Ringe. Der ind. und effektive Wirkungsgrad unterscheiden sich nur den Einfluss der Reibung. Die Nachteile bei den einzelnen Gütegraden hat eta_i auch und muss sich damit je nach Betriebspunkt im Kennfeld ebenfalls deutlich ändern. Nach der gezeigten Übersicht hätte der Motor quasi überall den identischen (ind)Wirkungsgrad.
Zitat:
Die Grafik sagt zwar erstmal, dass doppelte Last bzw. Leistung = doppelter Verbrauch ganz gut hinkommt, allerdings kennt hier niemand die Messgüte. Ich hätte durch den schlechten Gütegrad des Ladungswechsels bei niedrigen Lastpunkten einen übergebühr schlechten Verbrauch erwartet, der dann mit steigender Last etwas besser wird, sprich die Messwerte anfangs eher flach und dann etwas steiler verlaufen. Leider sagt die Grafik nichts zum Einfluss der Drehzahl. Die dürfte zwar Überschaubar sein, hat aber einen direkten Einfluss auf den Gütegrad der Verbrennung(Gemischbildung) und den Gütegrad des Heizverlaufs(Wandwärmeübergang). Nicht mit eingerechnet ist hierbei der Einfluss des vorliegenden Betriebspunktes auf die Abdichtwirkung der Kolbenringe und damit auf Blow-by Wärmeabfuhr über die Ringe. Der ind. und effektive Wirkungsgrad unterscheiden sich nur den Einfluss der Reibung. Die Nachteile bei den einzelnen Gütegraden hat eta_i auch und muss sich damit je nach Betriebspunkt im Kennfeld ebenfalls deutlich ändern. Nach der gezeigten Übersicht hätte der Motor quasi überall den identischen (ind)Wirkungsgrad.
Die Messgüte kenne ich.
Die Messung ist nur ein paar Jahre alt. Die Messgeräte, mit deren Hilfe die Ergebnisse erzeugt wurden, waren/sind so ziemlich das beste, was man derzeit bekommen kann.
Bei der Drehmomentmessung kann man sogar die Druckspitzen durch die Zündung des Kraftstoffs in den Zylindern sehen. Verbrauchsmessung wurde mit einem Stationärgerät, bei dem der Kraftstoff konditioniert wird (Massenstrommessung) durchgeführt.
Die Darstellung soll ja gerade zeigen, dass die Drehzahl keinen großen Einfluss hat.
Wenn man den Kraftstoffmassenstrom über Drehzahl und ind. Drehmoment aufspannt, erhält man eine einigermaßen ebene Fläche im Raum. Dort, wo die Fläche nicht ganz eben ist, ändert sich der ind. Wirkungsgrad. Aber egal wie Du die Fläche in der Grafik drehst, wirklich aussagekräftig finde ich sie nicht. Dass sich eine Fläche ergeben muss, kannst Du Dir leicht aus den Formeln mathematisch herleiten.
Dass eta_i sich kaum ändert, ist ja der springende Punkt und meine Kernaussage.
Man sieht aber, dass der lineare Zusammenhang bei sehr kleinen Leistungen nicht zu 100 % gilt, hier krümmt sich die Gerade leicht nach unten. Man müsste in diesem Bereich mal eine Fehlerrechnung machen. Für meine Untersuchungen waren die Bereiche nicht relevant.
Um auch die Frage zu beantworten, wer sowas braucht:
Ich brauche sowas ;-)
Wenn man diesen Gedankengang weiterentwickelt (ind. Leistung ~ Kraftstoffmassenstrom) bzw. etwas herumrechnet, dann ergibt sich die Möglichkeit, die Kraftstoffmenge eines jeden Leistungsanteils bei einer Streckenfahrt exakt zu berechnen.
Mit Leistungsanteil sind alle Anteile gemeint, die Motorleistung benötigen. Also z. B.: Luftwiderstand, Rollwiderstand, Verlustleistung Getriebe (lastabhängige und lastunabhängige), Leistungen für Pumpen/Nebenaggregate, Schlupfverluste, rot. Massensträgheiten, Motorreibung, Ladungswechselverluste, etc.
Auf diese Weise kann man z. B. sagen: Wenn der cW-Wert um 10 % reduziert wird, dann wird sich der Verbrauch um x % (bei gleichen Rahmenbedingungen) reduzieren ohne dass eine Messung oder Simulation durchgeführt werden müsste. Das Problem bei einer Vergleichsmessung oder -simulation ist, dass sich NIEMALS nur ein Leistungsanteil ändern wird. Wenn man z. B. den cW-Wert reduziert, reduziert sich die Motorlast wodurch der Motor in anderen Betriebspunkten läuft, wodurch sich der Wirkungsgrad ändert. Ferner können sich Schaltpunkte verschieben, was zu komplett anderen Motordrehzahlen führt. Diese ganzen Nebeneffekte beeinflussen den Verbrauch, so dass man letztendlich nicht sagen kann, ob die Verbrauchsänderung durch die Reduzierung von cW oder durch die Nebeneffekte zustande kam.
Die Ergebnisse geben den Fahreugentwicklern also die Möglichkeit zu entscheiden, wo z. B. die Gelder für die Weiterentwicklung hinfließen sollen, um den größtmöglichen Kundennutzen zu erreichen. Beispiel:
Man hat 500.000 € Entwicklungsbudget. Mit diesem Geld könnte man den cW-Wert um 10 % reduzieren oder den Wirkungsgrad des Getriebes um 5 % verbessern oder die Motorreibung um 2 % reduzieren oder ein Nebenaggregat um 50 % verbessern. Wie soll man die 500.000 € investieren? Auswürfeln ist schlecht, Bauchgefühl täuscht einen öfter, als man meint... Mit diesem Berechnungsverfahren kann man genau Quantifizieren, welche Optimierung eines Leistungsanteils zur größten Verbrauchseinsparung führt, also den größten Kundennutzen hat.
Daneben gibt es noch eine Reihe von anderen Möglichkeiten, die einem diese Ergebnisse bieten (Bewertung von Messergebnissen, Optimierung durch DoE bei der Simulation, Optimierung von Betriebsstrategieen, etc.)
Zitat:
@HappyDolphin schrieb am 2. Mai 2024 um 11:44:23 Uhr:
Golf 7 1.5 TSI 130 PS:
Bei 50 km/h (GPS) im 3. Gang (2238 1/min) braucht er auf ebener Strecke ohne Wind ca. 2,6 l/100 km (BC), also ca. 1,3 l/h. Im Stand braucht er aber bei der gleichen Drehzahl (2238 1/min) ca. 1,5 l/h (BC).
Bei der Fahrt werden aufgrund des Roll- und Luftwiderstandes zusätzlich ca. 3,1 kW Motorleistung benötigt. Selbst bei einem indizierten Wirkungsgrad von 40 % müsste sich dadurch der Verbrauch um ca. 0,9 l/h erhöhen und nicht erniedrigen.
Was stimmt hier nicht?
@HappyDolphin
Du gehst offensichtlich davon aus, daß die Anzeige des BC korrekt sein muß. Hast du die berechneten Verbrauchswerte des BC bei deinem Fahrzeug jemals mit der klassischen Methode verglichen, d.h. die getankten Liter Kraftstoff durch die gefahrenen Kilometer geteilt?
Die Testdurchführung ist auch fragwürdig: Wer läßt einen Verbrennungsmotor mit exakt 2238 U/min im Leerlauf über eine Stunde laufen. :rolleyes:
Die Hochrechnung auf eine Stunde Betriebszeit ist eine zusätzliche Fehlerquelle, weil du meines Erachtens das Szenario im Stand nie und nimmer über mindestens eine Viertelstunde durchgeführt hast. Der BC hat schließlich nur eine Kommastelle in der Anzeige, wie ist dabei die Rundung.
Gruß Wolfi
PS: Dein Motor hat doch nicht die automatische Zylinderabschaltung des zweiten und dritten Zylinders während der Fahrt mit niedriger Motorlast? - Dann wäre der Minderverbrauch zwischen gleichmäßiger Konstantfahrt und Motorleerlaufbetrieb tatsächlich aus Entwicklersicht begründbar. :D
@EdeKrachenberg, @christian_2
Schöne Theorien. Aber wo ist die Erklärung dafür, dass bei P_eff = 3,1 kW weniger verbraucht wird als bei P_eff = 0?
@Alex1911
- Der reale Verbrauch ist ca. 5 % höher als vom BC angegeben.
- Der BC gibt im Stand den Verbrauch in l/h an.
- Die Zylinderabschaltung bringt eine Ersparnis von < 20 %.
Zitat:
@HappyDolphin schrieb am 4. Mai 2024 um 11:39:00 Uhr:
- Der reale Verbrauch ist ca. 5 % höher als vom BC angegeben.
- Der BC gibt im Stand den Verbrauch in l/h an.
- Die Zylinderabschaltung bringt eine Ersparnis von < 20 %.
@HappyDolphin
Der blau markierte Satz bezieht sich meines Erachtens lediglich auf die Anzeige des Verbrauchs in [l/100 km].
Ich gehe jede Wette ein, daß du niemals den tatsächlichen Stundenbenzinverbrauch "analog" gegengeprüft hast.
Gruß Wolfi
PS: Gibt es einen guten Grund, weshalb dich dieses mehr oder weniger auf die Anzeige des BC gestützte Thema derart beschäftigt?
Zitat:
@christian_2 schrieb am 4. Mai 2024 um 09:31:26 Uhr:
Die Messgüte kenne ich.
Die Messung ist nur ein paar Jahre alt. Die Messgeräte, mit deren Hilfe die Ergebnisse erzeugt wurden, waren/sind so ziemlich das beste, was man derzeit bekommen kann.
Bei der Drehmomentmessung kann man sogar die Druckspitzen durch die Zündung des Kraftstoffs in den Zylindern sehen. Verbrauchsmessung wurde mit einem Stationärgerät, bei dem der Kraftstoff konditioniert wird (Massenstrommessung) durchgeführt.
Die Darstellung soll ja gerade zeigen, dass die Drehzahl keinen großen Einfluss hat.
Wenn man den Kraftstoffmassenstrom über Drehzahl und ind. Drehmoment aufspannt, erhält man eine einigermaßen ebene Fläche im Raum. Dort, wo die Fläche nicht ganz eben ist, ändert sich der ind. Wirkungsgrad. Aber egal wie Du die Fläche in der Grafik drehst, wirklich aussagekräftig finde ich sie nicht. Dass sich eine Fläche ergeben muss, kannst Du Dir leicht aus den Formeln mathematisch herleiten.
Dass eta_i sich kaum ändert, ist ja der springende Punkt und meine Kernaussage.
Man sieht aber, dass der lineare Zusammenhang bei sehr kleinen Leistungen nicht zu 100 % gilt, hier krümmt sich die Gerade leicht nach unten. Man müsste in diesem Bereich mal eine Fehlerrechnung machen. Für meine Untersuchungen waren die Bereiche nicht relevant.
Um auch die Frage zu beantworten, wer sowas braucht:
Ich brauche sowas ;-)
Wenn man diesen Gedankengang weiterentwickelt (ind. Leistung ~ Kraftstoffmassenstrom) bzw. etwas herumrechnet, dann ergibt sich die Möglichkeit, die Kraftstoffmenge eines jeden Leistungsanteils bei einer Streckenfahrt exakt zu berechnen.
Mit Leistungsanteil sind alle Anteile gemeint, die Motorleistung benötigen. Also z. B.: Luftwiderstand, Rollwiderstand, Verlustleistung Getriebe (lastabhängige und lastunabhängige), Leistungen für Pumpen/Nebenaggregate, Schlupfverluste, rot. Massensträgheiten, Motorreibung, Ladungswechselverluste, etc.
Auf diese Weise kann man z. B. sagen: Wenn der cW-Wert um 10 % reduziert wird, dann wird sich der Verbrauch um x % (bei gleichen Rahmenbedingungen) reduzieren ohne dass eine Messung oder Simulation durchgeführt werden müsste. Das Problem bei einer Vergleichsmessung oder -simulation ist, dass sich NIEMALS nur ein Leistungsanteil ändern wird. Wenn man z. B. den cW-Wert reduziert, reduziert sich die Motorlast wodurch der Motor in anderen Betriebspunkten läuft, wodurch sich der Wirkungsgrad ändert. Ferner können sich Schaltpunkte verschieben, was zu komplett anderen Motordrehzahlen führt. Diese ganzen Nebeneffekte beeinflussen den Verbrauch, so dass man letztendlich nicht sagen kann, ob die Verbrauchsänderung durch die Reduzierung von cW oder durch die Nebeneffekte zustande kam.
Die Ergebnisse geben den Fahreugentwicklern also die Möglichkeit zu entscheiden, wo z. B. die Gelder für die Weiterentwicklung hinfließen sollen, um den größtmöglichen Kundennutzen zu erreichen. Beispiel:
Man hat 500.000 € Entwicklungsbudget. Mit diesem Geld könnte man den cW-Wert um 10 % reduzieren oder den Wirkungsgrad des Getriebes um 5 % verbessern oder die Motorreibung um 2 % reduzieren oder ein Nebenaggregat um 50 % verbessern. Wie soll man die 500.000 € investieren? Auswürfeln ist schlecht, Bauchgefühl täuscht einen öfter, als man meint... Mit diesem Berechnungsverfahren kann man genau Quantifizieren, welche Optimierung eines Leistungsanteils zur größten Verbrauchseinsparung führt, also den größten Kundennutzen hat.
Daneben gibt es noch eine Reihe von anderen Möglichkeiten, die einem diese Ergebnisse bieten (Bewertung von Messergebnissen, Optimierung durch DoE bei der Simulation, Optimierung von Betriebsstrategieen, etc.)
Leucht mir soweit alles ein, außer, dass sich eta_i nicht deutlich mit der Leistung bzw. Last ändert.
Ein Blick auf das Verbrauchs- bzw. Wirkungsgradkennfeld sagt, dass sich eta deutlich mit der Last ändert.
Je nachdem, welcher Betriebspunkt gefahren wird, ist der Einfluss der doppelten Last stärker oder etwas geringer. Beim Diesel ändert sich eta naturgemäßg weniger, weil die Ladungswechselarbeit bei niedrigen Lasten nicht übergebühr ansteigt, eine passende Aufladung mit möglichst wenig negativem Spülgefälle über das Kennfeld sei vorausgesetzt. Aber auch da ist der Einfluss der Last offensichtlich.
Zur Messung: leider sieht man die Skalierung der Achsen nicht. Je nachdem, wie hinreichend eng ein Messbereich ausgeführt wird, kann das auch so aussehen, als würde sich da wenig tun. Global kann das Verhalten völlig anders sein. Damit kann man beim Spielen mit der Skalierung mal ganz schnell einen falschen Eindruck erzeugen. Ich habe mir eben nochmal meine neusten Auswertungen angeschaut. Da habe ich explizit eta_i über pm_i aufgetragen und das macht einen deutlichen Unterschied.
Bei gleichem Luftverhältnis bin ich da bei 33% erhöhtem Mitteldruck bei 2%-Punkten mehr. Damit hat die Last ungefähr den gleichen Einfluss, wie die jeweilige Erhöhung des Luftverhältnisses durch den günstigeren Isentropenexponent.
Das macht bei der theoretischen Herleitung ja auch sofort Sinn. Wo sind bei dir die Unterschiede je nach Betriebspunkt in den jeweiligen Gütegraden abgeblieben?