Verschlechtert ein schnelleres Beschleunigen die Kraftstoffeffizienz?

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Ich habe oft gehört, dass eine härtere Beschleunigung zu einer schlechten Kraftstoffeffizienz führt, muss aber noch eine fundierte Erklärung dafür finden. Das lässt mich natürlich diesen Rat in Frage stellen. Wenn Sie schneller beschleunigen, wird natürlich mehr Kraftstoff in Ihren Motor gepumpt, aber Sie gelangen schneller zu diesem tollen Punkt, an dem der Kraftstoffverbrauch viel geringer ist. Also lohnt sich die Auszahlung oder nicht?

Für diese Frage sind einige Parameter erforderlich. Wenn Sie nur in 100 Metern Entfernung an der Ampel anhalten, sehen Sie sich mit Sicherheit einer sehr schlechten Kraftstoffeffizienz gegenüber. Ich spreche eher von Lichtern am Anfang einer langen, offenen Straße, auf der das Beschleunigen keinen Einfluss auf das eventuelle Bremsen hat.

Ich denke, der springende Punkt bei dieser Frage liegt in der Leistung pro Kraftstoffeinsatz bei unterschiedlichen Motordrehzahlen. Ich habe darüber nachgedacht, weil mein Auto ein sehr niedriges Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen hat, aber wenn es über 3.000 U / min hat, ist es großartig (alter BMW 320i). Könnte es sein, dass der Motor meines Autos mit 3.000 U / min effizienter läuft und eine etwas härtere Beschleunigung als normal die Kraftstoffeffizienz verbessert? Oder träume ich?

andrewb
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Antworten:

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Wie Sie sagten, hat der Kern des Problems damit zu tun, dass aus einer Kraftstoffeinheit die letzte Energiemenge gewonnen wird. Sie können dies als Ihre gesamte Kraftstoffeffizienz betrachten.

Das Beschleunigen Ihres Fahrzeugs aus dem Stand auf 100 km / h erfordert eine feste Energiemenge, die auf dem Gewicht des Fahrzeugs basiert (ausgenommen Wind, Reibung und Rollwiderstand).

Sie müssen Ihren Motor also so effizient wie möglich nutzen, um diese Energiemenge zu erzeugen. Sie könnten zum Beispiel einfach den Gaspedal betätigen und schnell die benötigte Energie produzieren, aber Sie können nicht wissen, ob dieser Weg effizienter ist, als diese Energie über einen längeren Zeitraum aufzubauen.

Um dies zu wissen, müssen Sie Ihren Motor kennen. Insbesondere müssen Sie Ihren bremsspezifischen Kraftstoffverbrauch (BSFC) kennen. Der BSFC misst, wie viel Energie Ihr Motor pro Kraftstoffeinheit erzeugt (normalerweise ein Gramm Kraftstoff). Ihr Motor hat unterschiedliche BSFC-Werte bei unterschiedlichen Drehzahlen und Drehmomenten. Sie möchten Ihren Motor dort betreiben, wo er den niedrigsten BSFC (niedrigster Kraftstoffverbrauch pro produzierter Energieeinheit) aufweist. Wenn Sie sich die von mir verlinkte BSFC-Tabelle ansehen, werden Sie feststellen, dass der niedrigste BSFC-Wert für diesen Motor 206 bei etwa 2100-2200 U / min nahe dem Spitzendrehmoment beträgt. Dies bedeutet, dass dieser Motor in diesem Betriebsbereich am effizientesten läuft.

Im Allgemeinen laufen Motoren am effizientesten in der Nähe ihres Spitzendrehmoments bei weit geöffneter Drosselklappe und mit der niedrigstmöglichen Drehzahl. Dieser Bereich ist für jeden Motor und jedes Fahrzeug unterschiedlich, da alle Motoren unterschiedlich sind und jedes Fahrzeug unterschiedliche parasitäre Belastungen aufweist. Sie könnten es wahrscheinlich für Ihr Fahrzeug berechnen, wenn Sie das Fahrzeug auf einem Leistungsprüfstand fahren, um die Leistung zu messen, und dann auch den Kraftstoffverbrauch überwachen und dann über die Kurve dividieren, um festzustellen, wo der Motor am effizientesten ist.

Jetzt, da Sie wissen, unter welchen Betriebsbedingungen Ihr Fahrzeug am effizientesten ist, wird die Schwierigkeit, Ihren Motor während des Beschleunigens unter diesen Bedingungen zu betreiben, immer größer. Bei einem Getriebe wird dies schwierig, da die Drehzahl beim Beschleunigen des Fahrzeugs steigen muss.

Mit einem manuellen Getriebe würde ich mit der obigen Beispielkurve das Gaspedal bei Vollgas von 1500 bis 2500 U / min und das Schalten bei 2500 U / min für jeden Gang ausführen. Ich bin mir sicher, dass es möglich ist, die genauen Schaltpunkte für maximale Effizienz zu berechnen, aber ich bin nicht bereit, so viel Aufwand zu betreiben.

Bei einem Automatikgetriebe ist dies sehr schwierig, denn wenn Sie versuchen, den Motor mit Vollgas zu betreiben, verlängert das Automatikgetriebe Ihren Schaltpunkt bis in den hohen Drehzahlbereich und Sie erhalten ein sehr schlechtes BSFC und einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Bei einem Automatikgetriebe müssen Sie viel langsamer beschleunigen, damit das Getriebe an den entsprechenden Stellen schaltet, damit Ihr Motor bei einer Drehzahl bleibt, bei der er mit höchster Effizienz betrieben werden kann. Möglicherweise können Sie dies erreichen, indem Sie das Gaspedal halb durchdrücken, aber Sie müssen es nach Gefühl tun.

Abschließend würde ich sagen, dass der beste Weg zum Beschleunigen darin besteht, mit der niedrigsten Drehzahl so schnell wie möglich zu beschleunigen.

Hoffe diese Erklärung hat etwas geholfen.

Wiki Bremsenspezifischer Kraftstoffverbrauch

Mike Saull
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Wow was für eine Antwort. Ich brauche etwas Zeit, um mir das genauer anzuschauen, aber ich denke, diese Informationen sind genau das, wonach ich gesucht habe!
Andrewb
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"(ohne Wind, Reibung und Rollwiderstand)." Diese Ausschlüsse beseitigen alle realen Probleme dieser Frage. Dies ist kein abstraktes physikalisches Problem. BSFC ist nützlich, um die effizienteste Motordrehzahl auf einem Motorständer zu bestimmen. Dies führt nicht direkt zur effizientesten Geschwindigkeit über Grund (Reibungsverluste sind wichtig). Es gibt Ihnen keine Informationen über eine effiziente Beschleunigung, da die Lasten und Kraftstoffverbrauchsprofile stark variieren (z. B. erhöhter Kraftstoff, der hinzugefügt wird, um die Ladung beim Boosten zu kühlen).
Bob Cross
Wenn Sie die von einem Radprüfstand generierten BSFC-Werte verwenden, werden die meisten Widerstands-Ineffizienzen einbezogen. Der Windwiderstand wird minimiert, indem die erforderliche Geschwindigkeit früher erreicht wird, sodass der Energieverlust geringer sein sollte, wenn Sie schneller beschleunigen. Gleiches gilt für Rollwiderstand und Reibung. Ich bin daher davon ausgegangen, diese aus den Annahmen zu streichen, da man sie im Allgemeinen nicht kontrollieren kann und eine schnellere Beschleunigung im Allgemeinen vorziehen würde. BSFC gibt Ihnen viele Informationen darüber, in welcher Reichweite Ihr Motor am effizientesten ist. In dieser Reichweite ist das Beschleunigen auch am effizientesten.
Mike Saull
BSFC gibt Ihnen Informationen über Ihren Motor im eingeschwungenen Zustand, nicht während des Beschleunigens bei verschiedenen Drosselklappenstellungen mit unterschiedlichen Tuning-Parametern. Der Kraftstoffverbrauch kann einfach über den OBD II-Anschluss gemessen werden. Kaninchenstarts sind weniger effizient als langsames Beschleunigen.
Bob Cross
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Ich stimme der Aussage zu, dass Kaninchenstarts nur dann weniger effizient sind, wenn Sie mit einer höheren Drehzahl beschleunigen, bei der der Motor im Wesentlichen mehr Kraftstoff als erforderlich "verschwendet". Ich glaube jedoch, dass das Beschleunigen von 0-60 bei 20% Gas von 1500-2500 im Gegensatz zu 100% Gas von 1500-2500 weniger effizient ist, um auf die Geschwindigkeit zu kommen. Nur weil der Motor viel weniger Energie produziert und der Kraftstoffverbrauch nicht unter einem Fünftel der 100% igen Gaswahl liegt.
Mike Saull
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Es ist eine bestimmte Energiemenge erforderlich, um eine bestimmte Masse auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen. Wenn Sie sich also nur diese Faktoren ansehen, können Sie zu Recht annehmen, dass es wenig darauf ankommt, wie schnell Sie diese Masse beschleunigen.

Aber so funktioniert die reale Welt nicht. Das Problem dabei ist, dass Verbrennungsmotoren und die vielen Dinge, mit denen wir sie verbinden, erstaunlich ineffizient sind. Es gibt eine erhebliche Menge an Reibung. Um Ihr Auto schnell zu beschleunigen, muss sich Ihr Motor schneller bewegen. Je schneller ein Kolben schwingen muss, desto größer ist die Kraft, der die Lager ausgesetzt sind. Die Arbeit, die erforderlich ist, um Luft durch die Ventile in die Zylinder hinein und aus diesen heraus zu ziehen, ist bei hohen Drehzahlen wesentlich größer, exponentiell. Und die Liste geht weiter.

Darüber hinaus muss Ihr Automotor bei hohen Drehzahlen, die den Generator, die Wasserpumpe, die Lenkungspumpe usw. drehen, noch mehr Energie verschwenden.

Wenn Sie all diese Faktoren zusammenfassen, ist es ziemlich offensichtlich, warum Ihr Motor bei niedrigeren Drehzahlen effizienter ist.

Scott Hillson
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s/high speeds/high RPMs/g:)
jensgram
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Verschlechtert ein schnelleres Beschleunigen die Kraftstoffeffizienz?

Ja.

Wenn Sie schneller beschleunigen, wird natürlich mehr Kraftstoff in Ihren Motor gepumpt, aber Sie gelangen schneller zu diesem tollen Punkt, an dem der Kraftstoffverbrauch viel geringer ist. Also lohnt sich die Auszahlung oder nicht?

Nein.

Dies kann einfach über den OBD II-Port gemessen werden. Zum Beispiel zeigt mein Accessport sofort den aktuellen Kraftstoffverbrauch an. Die Kombination aus automatischem Dongle und Smartphone soll Ihnen ebenso detaillierte Informationen liefern (allerdings ohne die Möglichkeit, Ihr Steuergerät neu zu programmieren). In ihrer Produkttour heißt es: "Schnelle Beschleunigung - Starkes Treten auf das Gaspedal verringert die Kraftstoffeffizienz und verschwendet Geld." Mit einem Gerät wie diesem können Sie genau messen, wie viel Geld Sie mit Kaninchenstarts verlieren.

Das Beschleunigen erfordert mehr Energie als das Fahren im Steady State und erfordert daher mehr Kraftstoff. Schnelles Beschleunigen erfordert mehr Energie als langsames Beschleunigen. Es gibt eine superlineare Beziehung zwischen Beschleunigungsrate und Kraftstoffverbrauch (mehr Kraftstoffverbrauch pro Meter / Sekunde ^ 2 bei höheren Beschleunigungsraten).

Wenn Sie eine praktische Demonstration wünschen, wie Schildkrötenbeschleunigung Kraftstoff sparen kann, verweise ich Sie auf Jeremy Clarksons Demonstration in seiner epischen Fahrt von London nach Edinburgh und zurück mit einem Tank Kraftstoff in einem V8-Zwillingsturbo (scrollen Sie nach unten zu Episode 4) der Staffel 4). Er beschreibt ausführlich, wie man den verschwendeten Treibstoff der Beschleunigung vermeidet. Vor allem hielt er die Drehzahl unter 1200 U / min.

Das sind messbare Größen. Es gibt keine Rechtfertigung für die Kraftstoffeffizienz, wenn ein Kaninchen an der Ampel startet.

Bob Cross
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Es wird wahrscheinlich einen "goldenen Mittelweg" geben, zu schnelles Drehen bedeutet viel mehr als nötig, auch wenn es nur für kurze Zeit ist. Und langsames Beschleunigen bedeutet, dass Sie mehr Zeit als nötig mit höheren Drehzahlen verbringen, was Kraftstoff kostet .
Nsandersen
Aber es muss doch alles auf den Motorwirkungsgrad bei unterschiedlichen Beschleunigungsraten hinauslaufen, oder? Ich meine, die Physik sagt mir, dass die Energie, die benötigt wird, um die Geschwindigkeit zu ändern, nur von der Start- und Endgeschwindigkeit abhängt, nicht davon, wie lange es gedauert hat, zwischen ihnen zu gelangen. (E = 1/2 * m * v ^ 2).
Michael,
@Michael Du musst bedenken, dass es sich nicht um ein ideales System handelt. Die Physik der High School reicht nicht aus, um Dinge wie thermische Ineffizienzen zu bewältigen, die durch den Schub in einem turbogeladenen Motor hervorgerufen werden. Messungen von tatsächlichen Systemen gewinnen immer.
Bob Cross
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Ergebnisse aus dem wirklichen Leben

Ich habe einen 2005er Nissan Armada mit Headersm CAI, Custom Auspuff und Tuning. Meine Frau fährt es wie eine Oma - Beschleunigung schön langsam, Vorfreude auf das Bremsen bekommt sie durchschnittlich 12-14 mpg.

Ich fahre dieses Biest so, als hätte ich es überall gestohlen - obwohl ich immer noch mit Bremsen und Verlangsamen rechne -, ziehe ich normalerweise einen Durchschnitt von 14,8-15 mpg. Ich mache ungefähr 1-3 mpg besser als sie und ich schreibe es dem Beschleunigen zu, so schnell ich kann, um meine Reisegeschwindigkeit zu erreichen und dann länger als sie dort zu sitzen.

Wenn Sie Ihre Scan-Anzeige beobachten, spielt es keine Rolle, wie stark Sie die mpg beschleunigen, bis Sie die Reisegeschwindigkeit erreicht haben. Je länger Sie in der schlechten MPG-Zone sitzen, desto mehr Gas verbrauchen Sie. Das Scan-Messgerät lügt nicht und es liefert auch keine echten Ergebnisse.

Testen Sie 3 volle Panzer und fahren Sie, als hätten Sie ein Paar für Ihre Reisegeschwindigkeit. Finden Sie heraus, was für Ihr Fahrzeug besser ist! Ich habe auch einen Toyota Yaris, mit dem ich täglich 112 Meilen zur Arbeit und zurück fahre. Das Beschleunigen-wie-ich-habe-ein-Paar-dann-Kreuzfahrt brachte mir 1,3 mpg mehr als langsame Beschleunigung über einen Durchschnitt von 6 Panzern.

Joseph LaBlanc
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