Kraftstoffverbrauch bei gleicher Drehzahl verschiedener Motoren

Ich frage mich, warum zwei Autos, die zum Beispiel mit 100 km / h und 100 PS fahren, weniger Kraftstoff verbrauchen als ein Motor mit 300 PS.

Selbst wenn ich ein Supercar-Feuerzeug und mehr Aerodynamik nehme, wird es mehr verbrauchen.

Aber physisch erfordert es die gleiche Energie, um konstant mit 100 km / h zu fahren. Ist ein leistungsstärkerer Motor weniger effizient?

Ein paar Dinge zum Nachdenken:

1. Sie benötigen eine bestimmte Kraft an den Rädern, um eine bestimmte Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

   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 aufrechtzuerhalten¹.

   Die Tatsache, dass ein Motor eine Spitzenleistung von 100 PS oder 300 PS erzeugen kann, spielt keine Rolle.

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

   Sie mögen so scheinen, aber Rory hat recht ; Die Annahme, dass Motoren, die weniger Leistung produzieren, effizienter sind, trifft nicht immer zu.

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

   Einfach ausgedrückt, BSFC ist nur ein Ingenieur, der angibt, wie viel Kraftstoff der Motor pro Energieeinheit² verbraucht.

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

   

Wie kann ein leistungsstärkeres Auto bei einer bestimmten Geschwindigkeit weniger Kraftstoff trinken?

Da jeder Motor seine eigene BSFC-Signatur hat:

• Die BSFC-Kurve des Hochleistungsmotors könnte niedriger sein.

  Dies gilt insbesondere für den Vergleich von Motoren, die vor Jahrzehnten entwickelt wurden, mit modernen Wundern, die sich durch Dinge wie EFI, variable Ventilsteuerung oder Zwangsansaugung auszeichnen.

• Getriebe .

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

  Ein klassisches Beispiel hierfür ist das "Overdrive" -Getriebe einiger Fahrzeuge, das zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs bei Autobahngeschwindigkeiten beiträgt.

¹ - Das Bosch Automotive Handbook erklärt, wie dies geschätzt werden kann

² - Alternativ BSFC = Kraftstoffdurchfluss pro Leistungseinheit

Ein 100-PS-Motor aus dem Jahr 1900 (Jahr) würde wahrscheinlich viel mehr Kraftstoff verbrauchen als ein moderner 300-PS-Motor, daher hängt viel vom Design des Motors ab.

Beim Vergleich moderner Motoren vergleichen Sie jedoch zwei Motoren, die für unterschiedliche Zwecke ausgelegt sind. Es ist wie zu fragen, warum ein Shire (großes) Pferd mehr als ein kleines Pony essen muss, wenn es jeweils nur 1 kleines Kind trägt.

Ihre Grundvoraussetzung ist eigentlich nicht wahr. Oft verbraucht der stärkere Motor weniger Kraftstoff. Motoren haben unterschiedliche technologische Merkmale, die dies beeinflussen können.

Die Referenz 100 PS oder 300 PS geben normalerweise die maximale Leistung an, die der Motor erzeugen kann. Wenn Sie also das Gaspedal auf den Boden drücken, ist der Gashebel weit geöffnet und Sie produzieren eine große Menge an Leistung.

Bei 100 km / h läuft ein Hochleistungsmotor möglicherweise sehr sanft, während ein 100 PS-Motor in der Nähe seines oberen Endes Probleme hat. Ich weiß, dass mein 400-PS-Auto bei 90 Meilen pro Stunde weniger Kraftstoff verbraucht als das 80-PS-Auto meiner Frau. Aber wenn ich auf diese Geschwindigkeit beschleunige, nehme ich normalerweise 6 Sekunden und verbrauche eine große Menge Kraftstoff, während sie 25 Sekunden braucht und wahrscheinlich nicht unter 30 mpg fällt. Mein Auto wird noch ein paar Gänge und 100 Meilen pro Stunde mehr haben, während ihr Auto zu diesem Zeitpunkt und nahe seiner Höchstgeschwindigkeit im höchsten Gang sein wird.

Wenn ich mit der gleichen Geschwindigkeit wie sie beschleunige, verbraucht mein Auto etwas mehr Kraftstoff als sie, da mein 2,5-l-Motor bei niedrigen Geschwindigkeiten definitiv mehr Kraftstoff verbraucht als ihr 1,2-l-Motor - das ist ein grundlegender Größenfaktor.

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

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

Bei einem typischen Benzinmotor wird die erforderliche Leistung jedoch über den Gashebel gesteuert. Dies erwürgt den Luftstrom in den Motor und führt zu Pumpverlusten.

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

Die Dinge sind nicht ganz so einfach, da die Kraftstoffzuordnung mit vielen Faktoren variiert, z. B. wenn die Mischung beim Beschleunigen angereichert wird. Wie viel davon abhängt, hängt stark von den Konstruktionsanforderungen des Motors ab. 2 ähnliche Motoren können das Gemisch an verschiedenen Stellen im Gas- / Drehzahlbereich anreichern.

Es gibt auch Gewichtsprobleme. Während das Gewicht nur einen sehr geringen Einfluss auf den Schub hat, der zur Aufrechterhaltung einer Geschwindigkeit erforderlich ist (es beeinflusst den Rollwiderstand - eine Faustregel lautet, dass ein Auto 1% des Gewichts in Pfund als Pfund Schub benötigt, um weiter zu rollen) und im Wesentlichen nicht. t mit der Geschwindigkeit ändern (im Gegensatz zum Schub, der erforderlich ist, um den Luftwiderstand zu überwinden, der mit zunehmender Geschwindigkeit stark zunimmt). Daher ist bei konstanter Geschwindigkeit das Gewicht nicht von großer Bedeutung. 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 das Doppelte des Schubes, um mit der gleichen Geschwindigkeit zu beschleunigen, geschweige denn, um schneller zu beschleunigen (und wenn Sie sich für ein 300-PS-Auto anstelle eines 100-PS-Autos entscheiden, möchten Sie wahrscheinlich schneller beschleunigen ).

Autos mit größerem Motor sind oft physisch größer, was die Aerodynamik beeinflussen kann (dh Frontbereich x Widerstandsfaktor). Ein größerer Frontbereich erhöht den Luftwiderstand. Dies kann jedoch in gewissem Maße ausgeglichen werden, wenn das größere Auto länger ist und mehr Spielraum für die Gestaltung einer aerodynamischeren Form bietet.

Ich bin kein Experte auf diesem Gebiet, aber ich werde versuchen, in einem Laienbegriff 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, jetzt wollen wir versuchen, die Pferdestärke unserer Autos zu erhöhen und sehen, welche Auswirkungen es hat.

Lassen Sie uns ab 100 PS die Leistung unseres Autos steigern:

Um die Leistung zu erhöhen, erhalten wir möglicherweise ein besseres Luftstromsystem. Motoren erzeugen Strom durch Verbrennen von Kraftstoff. Je besser sie verbrennen, desto mehr Strom wird erzeugt. Damit der Kraftstoff besser verbrennt, brauchen wir mehr Sauerstoff. Wenn wir das bekommen, nimmt offensichtlich mehr Luft im Motor zu (aber nicht zu viel, wir wollen keinen Lufterhitzer). Dieser Blog erklärt verschiedene Möglichkeiten, dies zu tun. Mit diesen Methoden können Sie bis zu 50 PS erhöhen. Nun ist hier eine Sache zu bemerken, dass selbst wenn Sie jetzt die Leistung erhöht haben, dies auch zu 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 einem besseren Luftstrom weiterzumachen, wird uns nicht viel helfen, was wir tun. Denken Sie daran, dass der Motor des letzten Punktes durch Verbrennen von Kraftstoff Strom erzeugt . Um die Leistung zu erhöhen, müssen wir jetzt die Kraftstoffmenge im Motor erhöhen. Mehr bedeutet größere Explosion, bedeutet mehr Kraft.

Ok, warum gibt es weniger Kilometerleistung als die 100 PS. Nun, Autos mit 300 PS (das sind zu viele Pferde, achten Sie beim Fahren darauf) sind im Allgemeinen für eine höhere Geschwindigkeit ausgelegt. Im Allgemeinen bieten diese Autos eine bessere Laufleistung bei höherer Geschwindigkeit als bei niedrigerer Geschwindigkeit, da im Kolben mehr Kraftstoff läuft als bei einem 100-PS-Auto, bei dem der größte Teil des Kraftstoffs nicht richtig genutzt wird.

Es ist dasselbe wie wenn Sie Ihr 100-PS-Auto im 2-End-Gang fahren. 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 der intuitiv größere Motor eine bessere MPG als ein kleiner, da er nicht so hoch drehen muss, um ihn zu bewegen, und dann mit hoher Geschwindigkeit Drehzahl mit viel niedrigerer Drehzahl als bei kleineren Motoren.