Kraftstoffverbrauch bei gleicher Drehzahl unterschiedlicher Motoren

Ein paar Dinge zum Nachdenken:

1. Sie benötigen eine gewisse Kraft an den Rädern, um eine bestimmte Geschwindigkeit zu halten.

   Diese Behauptung wird (richtig) in der Frage gemacht.

   Bei 100 km/h würde eine typische Limousine auf Meereshöhe ungefähr 10 PS benötigen, um die Kräfte aufgrund des Luftwiderstands zu überwinden und die Geschwindigkeit zu halten¹.

   Dass ein Motor 100 PS oder 300 PS Spitzenleistung bringen kann, spielt dabei keine Rolle.

2. Wer hat gesagt, dass weniger starke Motoren effizienter sind?

   Sie mögen so aussehen, aber Rory hat Recht ; Die Annahme, dass Motoren mit weniger Leistung effizienter sind, trifft nicht immer zu.

   Das Konzept des bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchs (BSFC) hilft uns dabei, dies zu verstehen, was in diesem Hot Rod-Artikel sehr schön erklärt wird .

   Einfach ausgedrückt ist BSFC nur eine Ingenieurssprache dafür, wie viel Kraftstoff der Motor pro Energieeinheit verbraucht².

   Wie das Diagramm unten zeigt, variiert diese Zahl je nach Motordrehzahl. Ein kleinerer BSFC bedeutet einen besseren Kraftstoffverbrauch.

   

Wie kann also ein stärkeres Auto bei einer bestimmten Geschwindigkeit weniger Kraftstoff schlucken?

Da jede Engine ihre eigene BSFC-Signatur haben wird:

• Die BSFC-Kurve des Hochleistungsmotors könnte niedriger sein.

  Dies gilt insbesondere dann, wenn man Motoren, die vor Jahrzehnten entwickelt wurden, mit modernen Wunderwerken vergleicht, die mit Dingen wie EFI, variabler Ventilsteuerung oder Zwangsansaugung aufwarten.

• Getriebe .

  Wenn die BSFC-Kurven vergleichbar sind, könnte die Übersetzung des Fahrzeugs bedeuten, dass die Drehzahl des stärkeren Motors bei einer bestimmten Geschwindigkeit in einem effizienteren Teil der Kurve liegt.

  Ein klassisches Beispiel hierfür ist der „Overdrive“-Gang, der in einigen Fahrzeugen zu finden ist, um den Kraftstoffverbrauch bei Autobahngeschwindigkeiten zu verbessern.

¹ - Das Bosch Automotive Handbook erklärt, wie man diesen abschätzt

² - Alternativ BSFC = Kraftstoffdurchfluss pro Leistungseinheit

Ihre grundlegende Prämisse ist nicht wirklich wahr. Oft verbraucht der leistungsstärkere Motor weniger Kraftstoff. Motoren haben unterschiedliche technologische Merkmale, die dies beeinflussen können.

Die Referenz 100 PS oder 300 PS gibt normalerweise die maximale Leistung an, die der Motor erzeugen kann. Wenn Sie also das Gaspedal durchdrücken, ist der Gashebel weit geöffnet und Sie erzeugen eine große Menge an Leistung.

Bei 100 km/h kann ein Hochleistungsmotor sehr sanft laufen, während ein 100-PS-Motor in der Nähe seines oberen Endes Probleme haben kann. Ich weiß, dass mein 400-PS-Auto bei 140 km/h weniger Kraftstoff verbraucht als das 80-PS-Auto meiner Frau. Aber beim Beschleunigen auf diese Geschwindigkeit brauche ich normalerweise 6 Sekunden und verbrauche eine riesige Menge Kraftstoff, während sie 25 Sekunden braucht und wahrscheinlich nicht unter 30 mpg fällt. Mein Auto hat immer noch ein paar Gänge mehr und 100 Meilen pro Stunde mehr, während ihres zu diesem Zeitpunkt im höchsten Gang und nahe seiner Höchstgeschwindigkeit ist.

Wenn ich mit ihr gleich schnell beschleunige, verbraucht mein Auto etwas mehr Sprit als ihres, da mein 2,5-l-Motor bei niedrigen Drehzahlen definitiv mehr Sprit verbraucht als ihr 1,2-l-Motor – das ist ein grundlegender Größenfaktor.

Dies beantwortet Ihre Frage, obwohl Sie zu Ihrer ursprünglichen Prämisse eine entgegengesetzte Schlussfolgerung ziehen.

Ein 100-PS-Motor von 1900 (Jahr) würde wahrscheinlich viel mehr Kraftstoff verbrauchen als ein moderner 300-PS-Motor, daher hängt viel von der Konstruktion des Motors ab.

Beim Vergleich moderner Motoren vergleichen Sie jedoch zwei Motoren, die für unterschiedliche Zwecke ausgelegt sind. Es ist, als würde man fragen, warum ein (großes) Shire-Pferd mehr fressen muss als ein kleines Pony, wenn sie nur jeweils ein kleines Kind tragen.

Es gibt viele Faktoren, und einige sind bereits weit oben behandelt.

Bei einem typischen Benzinmotor wird die erforderliche Leistung jedoch durch die Drosselklappe gesteuert. Dadurch wird der Luftstrom in den Motor gedrosselt, was zu Pumpverlusten führt.

Wenn ein Auto (sagen wir) 20 PS für eine konstante Geschwindigkeit benötigt, sind das 20 % der verfügbaren Leistung eines 100-PS-Autos, während es nur ~7 % der Leistung eines 300-PS-Autos sind. Daher muss der leistungsstärkere Motor stärker gedrosselt werden, was zu größeren Pumpverlusten führt.

Die Dinge sind nicht ganz so einfach, da das Kraftstoff-Mapping durch viele Faktoren variiert, zum Beispiel durch das Anfetten des Gemischs beim Beschleunigen. Wie viel hängt stark von den Konstruktionsanforderungen dieses Motors ab. 2 ähnliche Motoren können das Gemisch an verschiedenen Punkten im Gas- / Drehzahlbereich anreichern.

Es gibt auch Gewichtsprobleme. Während das Gewicht sehr wenig Einfluss auf den Schub hat, der benötigt wird, um eine Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten (es beeinflusst den Rollwiderstand – eine Faustregel besagt, dass ein Auto 1 % des Gewichts in Pfund als Pfund Schub benötigt, um weiterzurollen) und im Wesentlichen nicht t ändert sich mit der Geschwindigkeit (im Gegensatz zum Schub, der erforderlich ist, um den Luftwiderstand zu überwinden, der mit zunehmender Geschwindigkeit stark zunimmt). Daher spielt das Gewicht bei konstanter Geschwindigkeit keine große Rolle. Es macht jedoch einen massiven Unterschied zu dem Schub, der erforderlich ist, um mit einer angemessenen Geschwindigkeit zu beschleunigen. Wenn Sie das Gewicht verdoppeln, benötigen Sie etwa den doppelten Schub, um mit der gleichen Geschwindigkeit zu beschleunigen, geschweige denn, um schneller zu beschleunigen (und wenn Sie sich schließlich dafür entscheiden, ein 300-PS-Auto anstelle eines 100-PS-Autos zu kaufen, möchten Sie wahrscheinlich schneller beschleunigen ).

Autos mit größerem Motor sind oft physisch größer, was sich auf die Aerodynamik auswirken kann (was Frontfläche x Luftwiderstandsfaktor ist). Eine größere Frontfläche erhöht den Luftwiderstand, aber dem könnte bis zu einem gewissen Grad entgegengewirkt werden, wenn das größere Auto länger mehr Spielraum für die Gestaltung einer aerodynamischeren Form bietet.

Ich bin kein Experte für das Thema, aber ich werde versuchen, in Laiensprache zu antworten.

Zunächst einmal ist die Pferdestärke die Menge an Leistung, die das Auto erzeugt, wenn Kraftstoff verbrannt wird. Es gibt viele Möglichkeiten, die Pferdestärke zu erhöhen. Durch Erhöhen der Luftmenge, die in das Fahrzeug strömt, oder durch Erhöhen der Kraftstoffmenge, die es verbrennt. Ok, lassen Sie uns jetzt versuchen, die Pferdestärke unserer Autos zu erhöhen und sehen, welche Auswirkungen das hat.

Beginnen wir damit, die Leistung unseres Autos von 100 PS zu erhöhen:

Um die Pferdestärken zu erhöhen, bekommen wir vielleicht einfach ein besseres Luftstromsystem. Motoren erzeugen Strom, indem sie Kraftstoff verbrennen, je besser sie verbrennen, desto mehr Strom wird erzeugt. Damit der Kraftstoff besser verbrennt, brauchen wir mehr Sauerstoff, woher bekommen wir das, offensichtlich eine zunehmende Luftmenge, die in den Motor strömt (allerdings nicht zu viel, wir wollen keinen Lufterhitzer). Dieser Blog erklärt verschiedene Möglichkeiten, dies zu tun. Mit diesen Methoden können Sie bis zu 50 PS steigern. Nun eine Sache hier, um zu bemerken, dass selbst wenn Sie jetzt mehr PS haben, dies auch zu einer Leistung und einer besseren Kraftstoffeffizienz des Autos führt.

Also haben wir die Leistung unserer Autos von 100 auf 150 erhöht und das auch mit viel besserer Leistung und Kraftstoffeffizienz.

Ok, jetzt versuchen wir es auf 300 zu erhöhen

Jetzt mit besserem Luftstrom weiterzumachen, wird uns jetzt nicht viel helfen, also was wir tun. Denken Sie an den letzten Punkt , an dem der Motor Strom erzeugt, indem er Kraftstoff verbrennt . Um die Leistung zu erhöhen, müssen wir also die Kraftstoffmenge erhöhen, die in den Motor gelangt. Mehr bedeutet größere Explosion, bedeutet mehr Leistung.

Ok, warum hat er weniger Laufleistung als der 100-PS-Motor? Nun, Autos mit 300 PS (das sind zu viele Pferde da, pass auf beim Fahren auf) sind generell für eine höhere Geschwindigkeit ausgelegt. Im Allgemeinen haben diese Autos bei höherer Geschwindigkeit eine bessere Laufleistung als bei niedrigerer Geschwindigkeit, da im Kolben mehr Kraftstoff läuft als bei einem 100-PS-Auto, der größte Teil des Kraftstoffs nicht richtig genutzt wird.

Es ist dasselbe wie das Fahren Ihres 100-PS-Autos im 2. Gang. Nun, Sie schöpfen das volle Potenzial Ihres Fahrzeugs aus, egal wie aerodynamisch es ist, es wird mehr Kraftstoff verbrauchen

Ich hoffe es hilft.

Es hängt vom Fahrzeuggewicht ab. Wenn es sich um ein großes und schweres Auto handelt, erhält ein intuitiv größerer Motor einen besseren MPG als ein kleiner, da er nicht so hoch drehen muss, nur um ihn zu bewegen, und dies dann mit hoher Geschwindigkeit möglich ist Halten Sie die Geschwindigkeit mit viel niedrigeren Drehzahlen aufrecht, als dies bei einem kleineren Motor der Fall wäre.