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Warum steigt der Verbrauch bei gleicher Geschwindigkeit und zunehmender Masse?

Themenstarteram 12. Januar 2022 um 2:38

Hallo Zusammen,

schon seit einiger Zeit kann ich mir folgendes nicht so richtig erklären:

Weshalb verbraucht ein Auto bei gleichbleibender Geschwindigkeit und zunehmender Masse mehr Treibstoff? Dass dem so sein muss ist mir vollkommen klar, denn die notwendige Energie kann ja nur auf dem Treibstoff kommen.

Nur komme ich mit folgender Überlegung irgendwie auf keinen Nenner:

Angenommen ein Auto hätte nur einen Gang, bzw. eine feste Übersetzung. Dann würde eine Motorumdrehung an die Kurbelwelle weitergegeben werden und daraus würde eine bestimmte Umdrehung der Reifen resultieren.

Erhöht man nun die Masse des Fahrzeuges, dann ändert dies ja grundsätzlich nichts an der Übersetzung und im Endeffekt auch nichts am Abrollweg der Reifen. Sprich eine Umdrehung des Motors entspricht noch immer den selben Weg.

Im Hubraum selber befindet sich ja ein Gemisch aus Luft und Benzin. Der Hubraum hat ein bestimmtes unveränderliches Volumen. Für eine optimale Verbrennung wird ein Gemisch mit einem festen Verhältnis von Benzin / Luft benötigt. Hier besteht ebenfalls keine Möglichkeit der Einflussnahme, oder? Würde ich hier mehr Benzin einspritzen, jedoch weniger Luft, dann wäre die Verbrennung nicht optimal.

Sprich, dadurch kann der steigende Verbrauch ebenfalls nicht kommen?

Übertrage ich das ganze auf ein Fahrrad. Dann fahre ich 1x mit einem leichten Fahrrad und 1x mit einem schweren Rad. Aus einer Pedalbewegung resultiert noch immer der selbe weg, egal welches Rad ich nehme. Was sich jedoch ändert, dass ich mehr Muskelkraft benötige.

Nur wie lässt sich das nun auf den Verbrennungsmotor übertragen? Wie kann dieser die Kraft erhöhen?

Oder kann er das überhaupt nicht und man müsste zwangsmäßig bei höherer Masse die Übersetzung ändern und demnach die Drehzahl erhöhen, um die Geschwindigkeit konstant zu halten?

Das wäre für mich die einzige Erklärung woher ein steigender Verbrauch kommen könnte.

Ich hoffe die Problematik in meinem Gedankengang ist nachvollziehbar und ihr könnt mir auf die Sprünge helfen.

Danke! :)

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84 Antworten

Rollwiderstand (der Reifen)

Themenstarteram 12. Januar 2022 um 2:57

Zitat:

@Supercruise schrieb am 12. Januar 2022 um 02:54:20 Uhr:

Rollwiderstand (der Reifen)

Ja das schon, genauso steigt ja auch der Windwiderstand exponentiell an. Das ganze beantwortet jedoch nicht wirklich meine Frage weshalb das Auto dann mehr verbraucht....

Trotzdem Danke für die Antwort!

Schiebe eine leer Kiste Bier.

Schiebe eine volle Kiste Bier.

Beschleunigung:

Wirf eine leere Kiste Bier, wirf eine volle Kiste Bier.

Schildere danach in einem Erlebnisbericht die Erfahrungen im Zusammenhang mit der Frage.

Zitat:

Im Hubraum selber befindet sich ja ein Gemisch aus Luft und Benzin. Der Hubraum hat ein bestimmtes unveränderliches Volumen. Für eine optimale Verbrennung wird ein Gemisch mit einem festen Verhältnis von Benzin / Luft benötigt. Hier besteht ebenfalls keine Möglichkeit der Einflussnahme, oder? Würde ich hier mehr Benzin einspritzen, jedoch weniger Luft, dann wäre die Verbrennung nicht optimal.

Sprich, dadurch kann der steigende Verbrauch ebenfalls nicht kommen?

Es gibt zwar ein optimales Luft/Kraftstoff Verhältnis dennoch lässt sich dieses Verhältnis ein wenig ändern um so bei gleicher Drehzahl mehr Leistung zu erzeugen. Bei modernen Motoren mit Direkteinspritzung sogar recht erheblich da es mit der Einspritzung möglich ist die Kraftstoffmenge ganz erheblich zu beeinflussen, Z.b. im Magerbetrieb. Teilweise wird auch eine schlechtere Verbrennung mit schlechteren Abgaswerten in Kauf genommen.

Bei heutigen Motoren die ja inzwischen meistens über Turbolader verfügen kann man auch die Luftmenge bei konstanter Drehzahl erhöhen.

Sorry Leute, aber hier hat das Gemisch nur bedingt was mit zu tun.

@TE: Google mal bitte nach der Funktion der Drosselklappe, dann wird Dir recht schnell klar, wie der Motor mehr/weniger Kraft je Umdrehung erzeugt ;)

Zitat:

@finy007 schrieb am 12. Januar 2022 um 02:38:04 Uhr:

Für eine optimale Verbrennung wird ein Gemisch mit einem festen Verhältnis von Benzin / Luft benötigt. Hier besteht ebenfalls keine Möglichkeit der Einflussnahme, oder? Würde ich hier mehr Benzin einspritzen, jedoch weniger Luft, dann wäre die Verbrennung nicht optimal.

Sprich, dadurch kann der steigende Verbrauch ebenfalls nicht kommen?..

..Übertrage ich das ganze auf ein Fahrrad. Dann fahre ich 1x mit einem leichten Fahrrad und 1x mit einem schweren Rad. Aus einer Pedalbewegung resultiert noch immer derselbe Weg, egal welches Rad ich nehme. Was sich jedoch ändert, dass ich mehr Muskelkraft benötige..

Genau und deshalb musst du minimal mehr Gas geben, um die gleiche Geschwindigkeit bei höherem Gewicht zu erreichen und zu halten und die Einspritzanlage spritzt dann, zur Leistungssteigerung, auch minimal mehr Sprit in die Brennräume.

Zitat:

@finy007 schrieb am 12. Januar 2022 um 02:38:04 Uhr:

Nur wie lässt sich das nun auf den Verbrennungsmotor übertragen? Wie kann dieser die Kraft erhöhen?

Es ist zwar richtig, dass der Hubraum unveränderbar ist. Aber die Energiezufuhr (letztendlich das, was den Kolben nach unten drückt) kann man durchaus regeln. Beim Benziner, wie du sagst, benötigt man ein bestimmtes Verhältnis zwischen Kraftstoffmenge und Luftmenge. Mit der Drosselklappe (sitzt vor den Zylindern im Ansaugtrakt) lässt man nun nur so viel Luft in die Zylinder (ja die haben dann Unterdruck), wie für die Verbrennung zur Erzeugung der benötigten Energiemenge notwendig ist.

Beim Diesel reicht es, einfach weniger Kraftstoff einzuspritzen, eine Luftmengenregelung ist nicht notwendig.

So kann man beide Motoren in weiten Bereichen ihres Drehmoments regeln, sprich als Analogie zum Fahrrad, den Pedaldruck ändern.

Und warum braucht ein Auto mehr, wenn es schwerer beladen ist? Der Rollwiderstand steigt proportional mit dem Gewicht des Fahrzeugs.

Grüße,

Zeph

Wow, erst in der 7. bzw. 8. Antwort eine vernünftige und verständliche Erklärung!

Was sollte der ganze Quatsch davor??

Zitat:

@finy007 schrieb am 12. Januar 2022 um 02:57:30 Uhr:

Ja das schon, genauso steigt ja auch der Windwiderstand exponentiell an. Das ganze beantwortet jedoch nicht wirklich meine Frage weshalb das Auto dann mehr verbraucht....

Trotzdem Danke für die Antwort!

Der Windwiderstand steigt doch nicht mit der Masse, da besteht keinerlei Zusammenhang. Und warum bezweifelst du, dass ein höherer Rollwiderstand den Verbrauch erhöht? Höher Rollwiderstand = mehr Energie wird benötigt um den Widerstand zu überwinden = höherer Verbrauch, was bleibt unbeantwortet?

Zitat:

@Rael_Imperial schrieb am 12. Januar 2022 um 09:05:03 Uhr:

Wow, erst in der 7. bzw. 8. Antwort eine vernünftige und verständliche Erklärung!

Was sollte der ganze Quatsch davor??

Schon mal was von Warm-up gehört, Imperial? :D :o

Bei gleichem Windwiederstandswert kann es ja nur der Rollwiderstand sein.

Dieser erhöht sich um so mehr je höher das Gewicht wird.

 

Um die gleiche Geschwindigkeit bei höherer Anstrengung/Kraftaufwand halten zu können muss man mehr Gas geben. Mehr Gas geben = höherer Verbrauch.

Iss wie Berg hoch fahren, wir auch mehr Kraft gebraucht.

Jetzt hab ich es mal für Fachidioten wie ich einer bin erklärt.

Zitat:

@KapitaenLueck schrieb am 12. Januar 2022 um 10:19:14 Uhr:

Bei gleichem Windwiederstandswert kann es ja nur der Rollwiderstand sein.

Dieser erhöht sich um so mehr je höher das Gewicht wird.

 

Um die gleiche Geschwindigkeit bei höherer Anstrengung/Kraftaufwand halten zu können muss man mehr Gas geben. Mehr Gas geben = höherer Verbrauch.

Iss wie Berg hoch fahren, wir auch mehr Kraft gebraucht.

Sehr gut erklärt. Top.

Oder setz die Freundin dazu aufs Fahrrad und er-trete den Unterschied.

Zitat:

@finy007 schrieb am 12. Januar 2022 um 02:57:30 Uhr:

Zitat:

@Supercruise schrieb am 12. Januar 2022 um 02:54:20 Uhr:

Rollwiderstand (der Reifen)

Ja das schon, genauso steigt ja auch der Windwiderstand exponentiell an. Das ganze beantwortet jedoch nicht wirklich meine Frage weshalb das Auto dann mehr verbraucht....

Trotzdem Danke für die Antwort!

Ob der Windwiderstand ansteigt, hängt davon ab, wie das Wetter ist.....du meinst vermutlich den Luftwiderstand und der erhöht sich bei konstanter Geschwindigkeit, ohne Windeinfluss, normalerweise nicht.

Bleibt also nur der größere Rollwiderstand, wenn das Fz schwerer ist und sich ansonsten nichts ändert.

Durch die einfache Formel der Leistung

"P = f * v"

ist dann eigentlich grundsätzlich alles gesagt.

f ist die Vortriebskraft und wenn das Gewicht des Fz erhöht wird, steigt die für konstante Geschwindigkeit benötigte Vortriebskraft entsprechend an.

v = die konstante Geschwindigkeit

Folge:

Wenn man f erhöht,erhöht sich die notwendige Leistung ebenfalls, obwohl die Geschwindigkeit gleich bleibt.

Der Fz-Antrieb muss also dann für die gleiche konstante Geschwindigkeit mehr Leistung aufbringen und das bedeutet letztendlich, dass die Energie (der Verbrauch) für die gleiche Strecke (Angabe z.B. in L/100km oder in kWh/100km) größer werden muss.

Das gilt grundsätzlich bei Verbrennerantrieb genauso wie bei E-Antrieb und auch beim Muskelantrieb des Fahrrads.

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