Verbrauchskennfeld

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Verbrauchskennfeld des smart forfour und Mitsubishi Colt DI-D Dreizylinder-Dieselmotors mit 1,5 l Hubraum

Das Verbrauchskennfeld, auch Muscheldiagramm, Muschelkurve oder Wirkungsgradkennfeld genannt,[1] stellt den spezifischen Kraftstoffverbrauch in g/kWh über dem effektiven Mitteldruck und der Drehzahl eines Verbrennungsmotors dar.

Das Kennfeld ist auf der Abszisse durch die Mindest- und Höchstdrehzahl und auf der Ordinate durch die Volllastkurve des Verbrennungsmotors begrenzt. Linien mit gleichem spezifischen Kraftstoffverbrauch formen dabei ein Muschelmuster, daher auch die Bezeichnung „Muscheldiagramm“.

Aus dem Kennfeld kann zum Beispiel für jede mögliche Kombination aus Drehzahl und effektivem Mitteldruck der daraus resultierende spezifische Kraftstoffverbrauch abgelesen werden. Hieraus wird ersichtlich, dass für eine bestimmte geforderte Motorleistung P (welche proportional zu ist) mehrere Betriebspunkte mit unterschiedlichem Kraftstoffverbrauch möglich sind. So ist beispielsweise ein Automatikgetriebe u. a. so ausgelegt, dass der Motor mit einer Drehzahl läuft, in dem der spezifische Kraftstoffverbrauch möglichst niedrig ist.

Das Verbrauchskennfeld gibt auch Auskunft über den Wirkungsgrad eines Motors, wenn die Kraftstoffart berücksichtigt wird. So entspricht ein spez. Kraftstoffverbrauch von 210 g/kWh etwa 40 % Wirkungsgrad bei Diesel- und Ottokraftstoffen, bei Erdgas wird dieser Wirkungsgrad bei 200 g/kWh erreicht.[2]

Typische Spitzenwerte im optimalen Arbeitsbereich[3] sind:

  • 160–180 g/kWh für langsam laufende 2-Takt-Schiffsdiesel im Schwerölbetrieb (bis ca. 55 % Wirkungsgrad, Drehzahlen unter 300/min.);
  • 210–195 g/kWh bei Diesel-Pkw mit Aufladung und Ladeluftkühlung;
  • 225–195 g/kWh bei Lkw mit Aufladung und Ladeluftkühlung;
  • 350–250 g/kWh bei Pkw-Saugmotoren mit Ottokraftstoff.

Wirkungsgrad[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei motorischen Anwendungen ist nur der Heizwert relevant. Wenn die spezifische Energie des Treibstoffs () und der spezifische Kraftstoffverbrauch der Maschine () bekannt ist, kann der effektive (Nutz-)Wirkungsgrad ausgerechnet werden.

Beispiel: Benzin oder Diesel hat einen Heizwert von etwa 11,6 kWh/kg; wenn ein Automotor im Bestpunkt einen Verbrauch von etwa 0,22 kg/kWh hat, ergibt sich daraus folgender Wirkungsgrad:

      also: 1 / (11,6 × 0,22) = 39 %

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Richard van Basshuysen/Fred Schäfer (Hrsg.): Handbuch Verbrennungsmotor: Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven, 3. Auflage 2005, Vieweg+Teubner Verlag.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Dieter Lohse und Werner Schnabel: Grundlagen der Straßenverkehrstechnik und der Verkehrsplanung: Band 1, Beuth Verlag, 2011, ISBN 9783410172710.
  2. Rainer Golloch, „Downsizing bei Dieselmotoren“, Abschnitt 2.1.3 Verbrennung, 1. Auflage 2005, Springer Berlin Heidelberg, ISBN 3-540-23883-2.
  3. nach Tabelle 1 in Konrad Reif, „Dieselmotor-Management im Überblick“, Abschnitt Springer Fachmedien Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-06554-6.