Wieso ergibt sich ein höherer Verbrauch bei großen Drosselverlusten?
Öfter habe ich schon gelesen, dass große Drosselverluste den Verbrauch steigern. Z.B durch die Drosselklappe. Dadurch verliert man doch Arbeit, weil der stärker saugen muss. Wird die Arbeit dann wieder rausgeholt durch mehr Kraftstoff?
Bei Fehlern unbedingt belehren.
Mfg Christian
Beste Antwort im Thema
Um die Sache mit den Drosselverlusten zu verstehen, kommt man nicht am pv-Diagramm des Viertaktmotors vorbei. Da wird der Zylinderdruck über dem Kolbenweg aufgezeichnet. Eine schöne Animation kann man sich hier herunterladen: https://...educational-animation.com/.../download.php
Im Uhrzeigersinn durchlaufene Flächen bedeuten positive Arbeit, d.h. hier wird Energie auf die Kurbelwelle übertragen, gegen den Uhrzeigersinn durchlaufene Flächen bedeuten Verluste, im Fall von Drosselbetrieb durch das Ansaugen gegen niedrigen Saugrohrdruck. Zur Vorstellung: Beim Ansaugtakt bewegt sich der Kolben vom oberen zum unteren Totpunkt. Wenn über und unter dem Kolben der gleiche Druck herrscht, dann sind für den Ansaugtakt im wesentlichen nur mechanische Reibungsverluste zu überwinden. Wenn durch Drosselung im Ansaugweg auf der Kolbenoberseite z.B. 300 mbar vorhanden sind und an der Kolbenunterseite Umgebungsdruck von 1000 mbar, dann muss bei der Abwärtsbewegung der Kolben gegen diese Druckdifferenz bewegt werden (Druckdifferenz mal Kolbenfläche = Kraft, Kraft mal (Kolben-)Weg = Arbeit = Energie). Das Ansaugen geht also einfach schwerer als mit geöffneter Drosselklappe.
Der zweite verbrauchsrelevante Effekt beim Drosselbetrieb kommt durch die effektiv niedrigere Verdichtung im Teillastbetrieb zustande: Um den Kraftstoff thermodynamisch optimal auszunutzen, müsste bei Teillast das Verdichtungsverhältnis höher sein als bei Volllast.
Der dritte Einfluss auf den Verbrauch stellt sich durch die bei Teillast langsamere Verbrennung ein; durch die kleinere effektive Verdichtung wird das Benzin-Luftgemisch vor der Zündung weniger erwärmt als bei hoher Zylinderfüllung (Erwärmung durch Kompression im Verdichtungstakt). Die Kraftstoffverdampfung geht langsamer, z.T. unvollständig und die Verbrennung wird langsamer und instabiler als bei hohen Kompressionsdrücken.
Leerlauf ist deswegen ein ziemlich ungünstiger Betriebspunkt; ein großer Teil der durch Verbrennung im Arbeitstakt gewonnenen mechanischen Energie muss die Verluste beim gedrosselten Ansaugen ausgleichen.
Ich wünsch euch ein drosselfreies Wochenende! ;-)
44 Antworten
Zitat:
@SpyderRyder schrieb am 31. Jan. 2019 um 08:17:29 Uhr:
geringere Füllung des Zylinders
spricht das nicht für wenig Verbrauch
Zitat:
@Christian2203 schrieb am 31. Januar 2019 um 06:10:34 Uhr:
Also kann man sagen, einmal kurz Pedal voll durchdrücken spaart kraftstoff, als langsam zu beschleunigen? Es geht mehr Energie verloren durch das langsame beschleunigen weil der auch mehr Arbeiten muss wegen den Verlusten.
Bei Fehlern bitte Korrigieren
Solange du nicht in die Vollastanfettung fährst ja (ganz durchtreten daher nicht, aber 80-90%).
Auch bitte den ganzen anderen Ampelstart-Spritsparern (0 auf 100 in 3 Minuten) weitersagen. 😉
Zitat:
Mehr Verbrauch ergibt sich dann nur beim Beschleunigen oder auch schon im stand?
Im Stand ist der Wirkungsgrad immer 0%, also stehst du natürlich nicht an der Ampel und spielst mit dem Gaspedal.
Gruß Metalhead
Schreibt das so einfach wie ihr könnt, das es doch trotzdem richtig ist.
Zitat:
@Christian2203 schrieb am 31. Januar 2019 um 08:32:34 Uhr:
Schreibt das so einfach wie ihr könnt, das es doch trotzdem richtig ist.
Mehr Gas geben (nicht vollgas) beim Beschleunigen (bei gleicher Endeschwindigkeit) ist sparsamer.
Gruß Metalhead
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So: Drosselverluste entstehen bei Drosselstellen wie eben bei der Drosselklappe. Dadurch wird der Luftstrom stark ausgebremst und Arbeit geht verloren. Einfach den Zusammenhang zwischen Verbrauch und Verluste das brauche ich. Ich danke für die Antworten
Mfg Christian
Zitat:
@metalhead79 schrieb am 31. Jan. 2019 um 08:34:29 Uhr:
Mehr Gas geben (nicht vollgas) beim Beschleunigen (bei gleicher Endeschwindigkeit) ist sparsamer.
So verstehe ich das dass Drosselverluste nur bei Beschleunigung auftreten!? Drosselverluste sind im stand doch am stärksten?!
Nein, sie treten immer auf, wenn die Drosselklappe nicht ganz offen ist.
Grüße,
Zeph
Zitat:
@Christian2203 schrieb am 31. Januar 2019 um 08:39:31 Uhr:
So verstehe ich das dass Drosselverluste nur bei Beschleunigung auftreten!? Drosselverluste sind im stand doch am stärksten?!Zitat:
@metalhead79 schrieb am 31. Jan. 2019 um 08:34:29 Uhr:
Mehr Gas geben (nicht vollgas) beim Beschleunigen (bei gleicher Endeschwindigkeit) ist sparsamer.
Der Wirkungsgrad deines Motors ist im Stand 0, da Fortbewegung ja das ist was man haben will. Klar sind die Drosselverluste da am höchsten, aber da der Ertrag ja Null ist, minimierst du deinen Spritverbrauch indem du am wenigsten verbrennst. Das ist bei möglichst wenig Luft der Fall.
Sobald du dich bewegst ist der Wirkungsgrad erst >0, damit kannst du dann optimieren. Der Wirkungsgrad des Motors ist am besten wenn die Drosseklappe komplett offen ist.
Das heißt aber natürlich nicht daß du mit 200km/h spritsparender Fährst als mit 90km/h, denn nur der Wirkungsgrad wird besser, nicht aber der absolute Verbrauch (die nötige Energie um die Geschwindigkeit zu halten steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit an).
Du fährst also immer wenn möglich bei möglichst hoher Last (DK weit offen) ohne deine Zielgeschwindigkeit zu überschreiten.
Am effektivsten wäre es auf 120km/h zu beschleunigen, dann auf 80km/h ausrollen zu lassen und dann wieder zu beschleunigen (das nervt aber und kostet mehr Kupplung/Getriebe als es bringt).
Gruß Metalhead
Höherer Verbrauch ist dann nur zu erkennen beim beschleunigen oder wie. Irgendwie komm ich gerade garnicht mehr klar
Weil das Thema nicht wirklich einfach ist. Über Kolbenmaschinen gibts komplette Bücher. Zu erwarten die Thematik mit drei einfachen Sätzen "für Laien verständlich" auszudrücken geht quasi nicht.
Vereinfacht gesagt: Drosselverluste ist das, was auch dein Staubsauger mit vollem Beutel macht. Der braucht irre Leistung um sein Vakuum bei einem einen relativ kleinen Luftmassenstrom aufrecht zu erhalten. Baust du alle Filter und Engstellen aus (offene Drosselklappe), macht der aus der selben Motorleistung viel mehr Luftmassenstrom.
Der Vergleich mit dem Staubsauger ist gut.
Es braucht Leistung = Energie, um die Luft durch den Drosselklappenspalt zu ziehen.
Da stimme ich dir zu
Und deswegen braucht er mehr Kraftstoff oder wie
Man kann es doch am eigenen Körper ausprobieren, was es mit Drosselverlusten auf sich hat.
Einfach mal aufs Fahrradsetzen und den eigenen Luftmassenstrom begrenzen (z.B. durch eine Maske). Man wird merken, dass man die gleiche Arbeit mit weniger Drosselung (man beachte die Verwandtschaft zum "Erdrosseln"😉 besser verrichten kann, da weniger Arbeit zur Überwindung des Widerstands und damit mehr Luft bei gleicher Arbeit angesaugt werden kann.
Dieser Effekt wirkt sich auf alle Betriebszustände aus, bei denen nicht entdrosselt wird.
Mit "Pressluft", sprich Überdruck, muss z.B. keine zusätzliche Arbeit beim Einatmen aufgebracht werden, dafür muss der Druck an anderer Stelle erzeugt werden.
Zitat:
@Christian2203 schrieb am 31. Jan. 2019 um 10:29:49 Uhr:
Und deswegen braucht er mehr Kraftstoff oder wie
ist das den richtig