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wiso genau entsteht ein Mehrverbrauch?
Hallo wenn man elektrische Sachen im Auto zuschaltet erhöht sich der Verbrauch, aber warum genau?
Lichtmaschine wird doch die ganze Zeit angetrieben.
Ändert sich der wiederstand der Lima??
Beste Antwort im Thema
Zitat:
Hallo wenn man elektrische Sachen im Auto zuschaltet erhöht sich der Verbrauch, aber warum genau?
Lichtmaschine wird doch die ganze Zeit angetrieben.
Ändert sich der wiederstand der Lima??
Ja, der ändert sich.
So geht das ungefähr:
Ausgangssituation: Motor läuft im Leerlauf stabil bei etwa 700 RPM.
Jetzt schalten wir einen starken el. Verbraucher dazu. Dadurch steigt der Batterieentladestrom, die Spannung im Bordnetz sinkt leicht bis deutlich. Diesen Spannungsabfall erkennt der Laderegler am Generator und erhöht den Erregerstrom/Erregerspannung im Generator, um den Spannungsabfall auszugleichen. Dadurch lässt sich aber der Generator schwerer drehen. Der Generator hängt über den Keil(rippen)riemen an der Kurbelwelle. Durch das schwerer drehen sinkt die Motordrehzahl, erkannt über den Kurbelwellensensor. Dieser Drehzahlverlust ruft dann die Leerlaufregelung der Motorsteuerung auf den Plan, diese hebt die Luftzufuhr über die Drosselklappe und die Einspritzzeit der Injektoren leicht an. Dadurch steigt das Drehmoment des Motors bei gleicher Drehzahl (schwache el. Lasten). Irgendwann (bei sehr starker el. Last wie einer beheizbaren Frontscheibe mit um die 1000W) auch die Motordrehzahl. Und die von der Motorsteueurung länger geöffneten Kraftstoff-Injektoren (für mehr Sprit) führen zu mehr Liter Sprit/Stunde in die Brennräume, also einem höheren Verbrauch. Erstmal zeitbezogen, also pro Stunde. Denn wir fahren ja nicht, das Auto steht und tuckert im Leerlauf.
Wenn man bei der ganzen Sache mit dem Auto fährt (also nicht nur Leerlauf) passiert das im Prinzip genau so, wird aber von der Lastforderung des Fahrers (Gaspedal) überlagert. Dann kann man den Mehrverbrauch pro Stunde über die Geschwindigkeit in einen Mehrverbrauch pro 100 km umrechnen, denn nur bei 100 km/h ist der gleich, weil man in 1h genau 100 km fährt.
Fährt man im Schnitt nur 50 km/h werden aus 0,5 Liter mehr pro Stunde, eben 1 Liter mehr pro 100 km, denn für 100 km fährt man 2h bei 50 km/h.
Bei im Schnitt 20 km/h, werden aus 0,5 Liter mehr pro Stunde eben 2,5 Liter/100 km.
Bei 200 km/h werden aus 0,5 l/h aber "nur" 0,25 l/100 km/h.
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16 Antworten
Zitat:
Das Bedeutet dann auch, dass ich mit eingeschalteter Frontscheiben Heizung Sitzheizung etc. eine geringere Höchstgeschwindigkeit erreiche?
Zitat:
Theoretisch ja! Aber, der Unterschied ist minimalst. Der Windwiderstand ist mal eben Faktor 1000 größer!
Der Unterschied hängt vom Fahrzeug ab. Oft ist er klein, aber nicht so klein wie Faktor 1000. Auch das kann man ja ausrechnen.
Ja, die Höchstgeschwindigkeit ist dann geringfügig kleiner. Bei Höchstgeschwindigkeit bringt der Motor typisch seine Maximalleistung. Also sagen wir mal: 37 bis 150 kW mechanische Leistung an der Kurbelwelle, je nach Motor halt. Immer gemessen am nackten Motor ohne Nebenaggregate. Diese mech. Leistung geht auf ebener Fahrbahn bei Konstantgeschwindigkeit bei Höchstgeschwindigkeit drauf für: sehr viel Luftwiderstand, ein bisschen Rollwiderstand, ein paar Prozent Reibungsverluste im Antrieb: im Motor, im Getriebe, in den Gelenken, in den Lagern.
Wenn jetzt z.B. elektrische Verbraucher in Summe 2 kW el. Leistung fordern (das wären ca. 140 Ampere an einer 13,8V-Lima, also schon recht viel) und die Lima mit etwa 80% Wirkungsgrad arbeiten würde, muss der Motor 2,5kW an mechanischer Leistung abgeben, nur um den Strom an Bord zu erzeugen.
Bei 37kW als P_max (P_max steht geleichzeitig als Wert für alle Fahrwiderstände) wären das schon ca. 6,7%. v_max sinkt um etwa 5-10 km/h, je nach Auto.
Schwache Kleinwagen mit 37kW-Motoren haben oft nur 40A oder 60A Lichtmaschinen. Die können also so schon nur maximal um die (mal 13,8V) also 600-900W liefern, mit Wirkungsgrad gerechnet wollen die um 1-1,5 kW mechanische Leistung vom Motor.
Bei 150 kW als P_max sind die gleichen 2,5 kW Verlust nur ganz wenig 1,7%. v_max sinkt kaum. Zumal Autos mit Motoren mit 150 kW typisch auch 250 km/h fahren können und dort elektronisch abgeregelt sind.
Manche Hersteller mit sportlichem Anspruch schalten beim starken Beschleunigen des Motors auch - über die Erregerstrom/spannung oder eine schaltbare Magnetkupplung in der Riemenscheibe der Lichtmaschine - den mechanischen Widerstand der Lichtmaschine weg (so bleibt auch noch dieses kleine Quentchen für die kurze Beschleunigungsphase der Fahrzeugmasse) und erhöhen den Widerstand der Lima in Schubphasen. Und nennen das Ergebnis Rekuperation oder Micro-Hybrid. Da überhöht das Marketing aber auch die echte reale Einsparung (beim Verbrauch) bzw. die Beschleunigung des Fahrzeugs. Zu beachten ist hier aber: bei niedrigen Drehzahlen hat ein Verbrenner nicht seine Maximalleistung, sondern nur einen Bruchteil davon (siehe Leistungsdiagramm des Motors). Die 2,5 kW Leistungsforderung von der Lima wären aber konstant. Bei geringer Drehzahl haut das also schon etwas rein.
Und zu den Verbrauchern:
* eine eingeschaltete Frontscheiben-Heizung nimmt ca. 800-1000 W, wenn elektrisch realisiert (wie z.B. bei Ford mit den Heizdrähten in der Frontscheibe), dafür sehr effektiv
* wenn eine Frontscheiben-Heizung hingegen klassisch realisiert über die Lüftung, dann kommt die Wärme vom Motor (Abwärme, die ist "kostenlos", der Verbrennermotor ist eh sehr ineffizient und hat viel Abwärme) und nur der Strom fürs Gebläse (also einen Luftquirl) kommt aus dem Bordnetz, das sind so um die 300 Watt, bei starken Gebläsen auch mehr
* Sitzheizung, ca. 60-150 Watt pro Sitz
Sobald man also die mech. Motorleistung in kW (also in Mehrfachen von 1000 Watt) betrachtet (was ich allgemein empfehle und nicht in der alten und international mehrdeutigen Einheit "PS"), hat man das Verhältnis ziemlich direkt sofort. Eine Rechnung mit Wirkungsgrad gehört halt noch rein, wer es genauer haben will.
Die wirklich entscheidenden Einflüsse auf die Höchstgeschwindigkeit eines Fahrzeugs sind aber andere:
* Windstärke und Windrichtung in Relation zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, das macht viel aus, je nach Wind halt
* Lufttemperatur (zwischen 30°C (=303K) und 0°C (=273K) liegen schon 30K, also ca. 10% Unterschied im Luftwiderstand), kalte Luft (hohe Dichte) ist dichter als warme Luft (geringere Dichte)
* Steigung und Gefälle der Fahrbahn
Lichtmaschinen waren schon immer geregelt, denn sonst würde die Batterie in kürzester Zeit überkochen. Das geschieht, wie schon erwähnt, über die Erregerspannung. Diese wiederum regelt die Stärke des Magnetfelds um die die Spulen der Lima kreisen. Bei hohem Bedarf wird die Erregerspannung hoch geregelt und es wird mehr Strom produziert. Seit einiger Zeit wird die Erregerspannung auch zum Spritsparen verwendet und beispielsweise im Schubbetrieb auf maximal gestellt.