Während einer Diskussion über Start-and-Stopp-Fahrzeugtechnologie begann irgendein Typ darauf hinzuweisen, dass das Neustarten des Autos gespeicherte Energie aus der Batterie verbraucht, die durch erhöhten Kraftstoffverbrauch wieder aufgefüllt werden muss, sobald sich der Motor bewegt. Nun, das liegt auf der Hand, die Frage ist, welche Bedeutung ein solcher Mehrverbrauch hat, insbesondere im Vergleich zu Einsparungen durch reduzierten Leerlauf. Der gesunde Menschenverstand sagt mir, dass dies Haarspalterei ist: Wenn die ICE-Effizienzausgaben den gesamten Zubehörverbrauch auf 2 bis 3 % des Gesamtenergieverbrauchs beziffern, der Wechselstrom und alle Elektrik umfasst, dann kann es nicht so viel sein.
Darüber hinaus untersucht diese Dissertation Technologien zur Leerlaufreduzierung für kommerzielle Langstrecken-Lkw, und eines der beispielhaften Systeme ist batteriebetrieben (S. 14), das genug Energie speichert, um über Nacht Wechselstrom oder Heizung zu betreiben, und eine Aufladezeit von etwa sechs Stunden benötigt während des Fahrens. Der Autor erkennt den erhöhten Kraftstoffverbrauch aufgrund der Notwendigkeit einer Lichtmaschine mit höherer Amperezahl an, obwohl keine spezifischen Zahlen angegeben sind. Die bloße Existenz einer solchen kommerziellen Anwendung, die auf dem Markt erhältlich ist, lässt mich jedoch glauben, dass eine solche zusätzliche Last immer noch besser ist als Leerlauf.
Aber im Interesse der Wissenschaft brauche ich ein paar harte Zahlen (außerdem wollte der Kerl einfach nicht weg). Ich habe einige Ideen, was zu berücksichtigen ist, aber ich bin nicht sehr versiert in Elektrotechnik und Maschinenbau, daher glaube ich nicht, dass ich die meisten wichtigen Faktoren berücksichtigen kann.
Der Energieverbrauch des Startermotors kann berechnet werden, indem die Strommenge verwendet wird, die pro Start (das wären 2 bis 3 Sekunden) vom Motor selbst und dem Solenoid verbraucht wird, das das Starterzahnrad mit dem Schwungrad in Eingriff bringt. Sowohl der Strom- als auch der Leistungsbedarf sind in den Spezifikationen des Starters zu finden, aber ich bin mir nicht sicher, wie zuverlässig diese Zahlen in der realen Anwendung wären.
Dann ist da noch der Kraftstoffverbrauch des Starts selbst, der auf 10 bis 15 Sekunden im Leerlauf geschätzt wird (und das Florida-Kapitel der ASME berechnete sogar sechs Sekunden für einen 6-Zylinder-Motor (in einem einfachen, nicht strengen Feldexperiment), aber das Original Link ist defekt).
Wie berechnet man nun den erhöhten Verbrauch aufgrund des Ladens der leeren Batterie vom Anlasser selbst und berücksichtigt zusätzlich alle Nebenaggregate, die bei abgestelltem Motor liefen? Ist es eine einfache Sache, dieselbe Zahl zu verwenden, die für den Energieverbrauch des Anlassers berechnet wurde, und dazu zu gelangen, indem man die Kraftstoffmenge berechnet, die benötigt wird, um so viel zusätzliche Energie zu erzeugen, angesichts der Verluste im Motor selbst und im Ladekreis? Und letztendlich, wie bedeutsam sind diese Überlegungen im Gesamtbild?
Betrachten Sie zunächst den Fall mit vernachlässigbaren Nebenverbrauchern (keine Klimaanlage).
Für einen Motor in Civic-Größe (1,8 Liter) schätzt dieses US DOE-Arbeitsblatt etwa 0,3 US-Gallonen/Stunde Kraftstoffverbrauch im Leerlauf.
Hier ist eine konservative Starterrechnung:
Die Lichtmaschineneffizienz ist auch nicht großartig; Ich verwende konservative 50 %.
Bei diesen Werten benötigt er 3,0 kJ (1,25 / 0,25 / 0,5) = 30 kJ Kraftstoff zum Aufladen der Batterie (Beachten Sie, dass die Gesamtladeeffizienz nur 10 % beträgt!).
Jetzt beträgt die Energiedichte von Benzin 120 MJ pro US-Gallone (42,4 MJ/kg), sodass die zum Aufladen der Batterie erforderliche Kraftstoffmenge einschließlich aller Ineffizienzen 30 kJ beträgt 120 MJ/gal = 0,00025 US-Gallone.
Die „Crossover“-Leerlaufzeit in diesem Fall, oberhalb derer es effizienter ist, anzuhalten und neu zu starten, beträgt also 0,00025 Gallonen 0,3 Gallonen/Stunde 8.3 Stunden oder etwa 3 Sekunden.
Angenommen, eine Klimaanlage ( PDF ) verbraucht 1 kW elektrische Leistung.
Wenn man diese beiden neuen Kraftstoffanforderungen gleichsetzt, erhöht sich die Übergangszeit mit eingeschalteter Klimaanlage, aber nur auf etwa 4 Sekunden.
Obwohl die Batterieladeeffizienz gering ist, dominiert die Verschwendung des Leerlaufverbrauchs die Berechnung.
Beachten Sie, dass ich keine Referenz für die 25% ige Ineffizienz beim Wiederaufladen der Batterie habe. Leider ist dies eine wichtige Zahl, wenn eine Klimaanlage betrieben wird, da sie den Vorteil des Abschaltens des Motors verringert. Bei einem hohen Lastniveau (in der Nähe oder 4 kW) überwiegt dieser Nachteil den Vorteil des Abstellens des Motors.
Weitere (experimentelle) Daten zur Bestätigung der obigen Schätzungen finden Sie hier: http://www.iwilltry.org/b/projects/how-many-seconds-of-idling-is-equivalent-to-starting-your-engine /
In meinem Fall verbraucht er ungefähr so viel Kraftstoff wie 7 Sekunden Leerlauf. Der beobachtete Mehrverbrauch an Kraftstoff scheint jedoch fast vollständig auf eine schnellere Einstellung der Leerlaufdrehzahl in den ersten 20 Sekunden nach dem Start zurückzuführen zu sein. Jeder gute Fahrer würde innerhalb von 1-2 Sekunden nach dem Start losfahren, was die schnellen Leerlaufverluste effektiv eliminieren würde. Wenn Sie innerhalb von 1 Sekunde nach dem Starten des Motors damit beginnen können, Ihrem Motor nützliche Arbeit zu entziehen, dann scheint es, dass das Starten des Motors Kraftstoff verbraucht, der etwa 0,2 Sekunden im Leerlauf entspricht.
Erstens ist der Pudding der Beweis. Als ich in Deutschland war, saß ich in einem Auto (einem Smart), das den Motor automatisch abstellte, wenn Sie anhielten und die Bremse gedrückt hielten, und den Motor dann wieder startete, wenn Sie Gas drückten. Dies geschah so schnell, dass Sie es nicht wirklich bemerkten. Ich nehme an, das ist die Art von Technologie, auf die Sie sich beziehen. Die Tatsache, dass dies bei einem Nutzfahrzeug geschieht und scheinbar die Effizienz verbessert, zeigt, dass das Abstellen des Motors an Ampeln insgesamt die Effizienz verbessert. Für Ihre harten Zahlen müssten Sie nur die Kraftstoffverbrauchsspezifikationen für ein solches Auto mit und ohne aktivierter Motor-Start / Stopp-Funktion nachschlagen.
Zweitens ist es in Bezug auf die vom Anlasser aus der Batterie verbrauchte Energiemenge einfach, eine Obergrenze für die Menge an elektrischer Energie festzulegen, die beim Starten des Fahrzeugs unter Verwendung der Batteriewerte verwendet wird. Eine der auf Batterien aufgedruckten Werte ist die Anzahl der Kaltstartampere (CCA). Dies ist die Strommenge, die die Batterie abgeben kann, wenn das Auto bei 0 °C gestartet wird. Eine typische Zahl ist 700 CCA für die Batterie in einem Vierzylinder. Unter der Annahme, dass der Anlasser den maximalen Strom verwendet, der der Anzahl der CCA entspricht (es tut es nicht) und es 10 s dauert, um das Auto zu starten (es tut es nicht), ergibt sich eine Obergrenze von 700 A 12 V 10 Sek 84 kJ Energieverbrauch durch den Anlasser.
84 kW 112 PS liegen am unteren Ende der Maximalleistung eines Vierzylinders. 84 kW 1 Sek 84 kJ, was bedeutet, dass unsere Schätzung der Obergrenze der vom Anlasser verbrauchten Energie etwa 1 s eines Vierzylinders entspricht, der auf Vollgas geht. Tatsächlich bringen Motoren diese Art von Leistung in der Praxis; das bekommen Sie, wenn Sie in Ihrem Leistungsband auf der Autobahn sind und es auf den Boden legen, was eine vernünftige Sache sein könnte, wenn Sie mit einem kleinen Auto auf die Autobahn fahren. Wenn Sie wissen möchten, wie viel Leerlaufzeit dies entspricht, müssen Sie den Kraftstoffverbrauch im Leerlauf nachschlagen, was nicht wirklich Physik ist und ich nicht aus dem Kopf weiß.
Schließlich ist die gesamte in der Batterie gespeicherte Energie geringer als die Batteriekapazität in Amperestunden multipliziert mit der Batteriespannung in Volt. Ich sage „weniger als“, weil die Spannung etwas abfällt, bevor die Batterie leer ist. Bei einem 70 Ah Akku bei 12 V sind das 840 Wh 3 MJ, was immer noch nur 30 s eines 100-kW-Motors entspricht.
Im Allgemeinen speichern die Batterien, denen wir im täglichen Leben begegnen, im Vergleich zu fossilen Brennstoffen eine mickrige Energiemenge. Deshalb war es so schwierig, ein wettbewerbsfähiges Elektroauto zu bauen. Sag das dem Kerl.
Referenzen für die Nummern in diesem Beitrag finden Sie (1) in der Bedienungsanleitung eines Fahrzeugs und (2) aufgedruckt auf einer Autobatterie.
Im Durchschnitt verbraucht ein 4- oder 6-Zylinder-Auto etwa 250 Ampere für 3 Sekunden, um zu starten. Das ergibt 0,21 Amperestunden.
Die Lichtmaschine eines Autos kann diese Energiemenge problemlos in 30 Sekunden bei einem Wirkungsgrad von etwa 40 % wiederherstellen. Das bedeutet, dass etwa 0,52 Amperestunden von der Lichtmaschine benötigt werden, um die Batterie zu erholen.
Die meisten Lichtmaschinen geben etwa 60 Amperestunden im Leerlauf oder über 100 Amperestunden bei höheren Drehzahlen ab.
Somit benötigt das Starten eines Autos etwa 1% der verfügbaren Leistung, die von der Lichtmaschine im Leerlauf kommt. oder etwa 0,65 % beim Fahren. Dies zeigt also, dass die tatsächliche Belastung der Batterie und der Lichtmaschine unbedeutend sind.
Es ist dramatisch, den Unterschied zwischen der verschwendeten elektrischen Energie und dem Kraftstoff zu vergleichen, der beim Starten eines Autos oder im Leerlauf verschwendet wird. Der Motor verbraucht jede Sekunde, in der er läuft, eine Tonne Strom in der Größenordnung von 100 kW. Wenn Sie es auch nur für eine Sekunde ausschalten, sparen Sie einen dramatischen Unterschied im Gesamtstromverbrauch. Wenn Sie den Motor nur 1 Sekunde laufen lassen, sprechen Sie von 2,3 Amperestunden (vorausgesetzt, diese gesamte Leistung wird mit einer 12-V-Batterie verglichen, die 100 kW erzeugt).
Oder wenn Sie es mit 3 Sekunden Start vergleichen, sind das 6,95 Amperestunden (Motor läuft für 3 Sekunden) gegenüber 0,52 Amperestunden zum Aufladen nach dem Starten.
Das Auto anzuhalten ist ein Kinderspiel.
BEARBEITEN: Bei Verwendung von Art's 0,4 Gallonen / Stunde im Leerlauf für einen 2,4-Liter-Motor sind das 1.111 Ah Energie in einem 12-V-System. Zum Vergleich: Das sind 11 standardmäßige 12-Volt-Autobatterien pro Stunde. Wenn Sie nun bedenken, dass Sie nach jedem Start nur etwa 0,52 A-Stunden zum Aufladen benötigen, können Sie sehen, dass wir über 0,045 % eines Stromverbrauchs sprechen, was etwa 2 Sekunden des Kraftstoffverbrauchs des Motors im Leerlauf entspricht, viel weniger, wenn Sie fahren. (1.111 Ah = 0,31 A-Sekunden)
Quellen/Schätzungen:
Danke an alle für die guten Antworten hier. Ich bin hierher gekommen, indem ich einige Daten über das Problem gesucht habe, das ich mit meinem alten 2.0TD Toyota Avensis habe, den wir mehrmals pro Woche für 3-5-Minuten-Fahrten verwenden. Besonders im Winter, egal welche Batterie ich einsetze, endet sie immer in wenigen Wochen entladen/leer.
Nach Ihren Antworten sollte dies nicht passieren. Ich bin mir bewusst, dass die Frage hier anders war (ob die Start / Stopp-Funktion wirklich Kraftstoff spart). Ich wollte nur darauf hinweisen, dass das Start/Stopp-System nicht in JEDES Auto implementiert werden kann und nicht für ALLE Benutzer geeignet ist. Bei mir und meinem alten Toyota würde es überhaupt nicht funktionieren...
Hier sind meine Berechnungen und Messungen:
Es tut mir leid, Ihren Enthusiasmus zu dämpfen, aber ich bin kein Physikstudent, sondern ein gewerblicher Elektriker, hatte aber viel Erfahrung mit der Installation von Autoradios. Der erste Fehler, den ich in dem, was ich geschrieben habe, sehe, betrifft die Leistung der Lichtmaschine, die nur 10% ihrer Leistung erzeugen kann Nennleistung im Leerlauf und dann ist es brandneu, es ist auch ein mechanisches Gerät, das sich abnutzt und der Wirkungsgrad mit zunehmendem Alter nachlässt, sodass die Lichtmaschine in der realen Welt beim Aufladen eines Autoakkus einer enormen Belastung ausgesetzt ist.vor Jahren wurde mir gesagt, kaufe einen sehr guten Automechaniker, er sagte mir diese weisen Worte der Weisheit, es dauert mindestens 30 Minuten Fahrt, um aufzuladen, was 10 bis 20 Sekunden des Startens von der Batterie kostet, und die Lichtmaschinentechnologie hat sich verbessert, daran habe ich mich immer erinnert Lektion auch die Lichtmaschine, wenn sie mit einer höheren Rate aufgeladen werden muss, nimmt dem Motor mehr Leistung ab
Das nächste Problem ist, da ich aus erster Hand Erfahrung und Beratung zu diesem Thema gemacht habe, ist die moderne Batterietechnologie mit Batterieherstellern, die immer höhere Kaltstartleistungen ihrer Batterien fordern. Das Ergebnis sind immer dünner werdende Batterieplatten, was dazu führt, dass mehr Batterien an geknickten Platten und Batterien sterben Die Hersteller geben auch nur eine anteilige Garantie auf ihre Batterien, aber wir alle wissen, dass Blei ein giftiges und unerwünschtes Metall ist, aber bis sie ein besseres Material für Autobatterien finden, bleiben wir bei der Verwendung von Blei. Yuasa ist in der Technologie zurückgegangen und verwendet es jetzt mittlere Plattendicke, während Bosch sich für AGM-Batterien mit dünnerem Plattenmaterial mit unterschiedlichem Grad entschieden hat.Erfolgreich ist dann auch Ihre Lichtmaschinen-ECU gesteuert oder von der Batterie gesteuert, eine andere Technologiestufe ist meiner Meinung nach sinnlos, aber Sie würden auch alle 3 Jahre eine Ersatzbatterie einplanen, plus Verschleiß des Anlassers, einige sind leicht zu befürchten Ersetzen und einige können sehr teuer sein, wenn Sie diese Kosten in die Gleichung einbeziehen. Stoppt die Arbeit, ja und nein. Ich denke, die Antwort ist keine mathematische, sondern hängt eher vom Fahren in der realen Welt ab
Während der Räumung eines Unfalls im Autobahnverkehr zu sitzen ist so etwas wie ein Kinderspiel, aber auf einer Autobahn stecken zu bleiben, was passiert, wenn sich Ihre Räder ständig mit 1 oder 2 Meilen pro Stunde bewegen, aber auch andere Fahrer würden ständig vor Ihnen schneiden Wenn man kleine Lücken entstehen lässt, kann ich als Lkw-Fahrer für zehn Jahre meines Lebens persönlich für die Ungeduld und Dummheit anderer Fahrer bürgen, aber zusammenfassend denke ich, dass es mehr die Situation als nur eine reine mathematische Formel ist
danke fürs lesen, grüße simon
Die als Lösung gewählte Antwort erklärt bereits alles, aber es ist wichtig, auch die Reparaturkosten zu berücksichtigen.
Wenn ein Auto mit robustem Start-Stopp-System 10.000 Starts schafft und die Reparaturkosten für den Austausch der Komponenten des Startersystems etwa 400 Euro betragen, sind es bereits 4 Cent pro Start (2,5 ml Benzin zu 1,6 €/Liter).
Mit den obigen Annahmen erfordert jeder Start nicht 0,00025 US-Gallonen, sondern 0,00066 + 0,00025 Gallonen, daher 0,00091/0,3 = 11 Sekunden (12 Sekunden mit AC).
FarO