Frage Gesamtwirkungsgrad vom Kraftstoff bis zur Straße

Mal eine Frage an die KFZ-Profis hier im Forum: Mich interessiert der Gesamtwirkungsgrad beim Auto. Also nicht nur Motor (Diesel bis 45%) und Antriebsstrang (schon schwieriger, hier etwas zu finden), sondern bis hin zur Kraftübertragung auf die Straße. Also mit Beachtung aller Verluste inkl. Reibung im Antriebsstrang und Walkarbeit in den Reifen - bei mittleren Geschwindigkeiten. Außen vor bleibt eigentlich nur der Luftwiderstand.

Mir ist schon klar, dass es hierbei eher um relativ grobe Schätzwerte gehen kann, aber ich finde überhaupt keine Aussagen dazu. Entsprechende Abhandlungen hören spätestens am Differential der Antriebsachse auf.

Aus dem Bauch raus würde ich mal beim optimierten Diesel-Direkteinspritzer auf ca. 30% tippen. Also Wirkungsgrad von ca. 66% für die ganze "Mechanik" zwischen Motor und Asphalt. Realistisch oder zu pessimistisch?

VG, Klaus

Na Klaus obwohl die Frage nicht an mich geht : Da fehlen ja einige Angaben , vom Kraftstoff über Art des Antriebs (Allrad z. B.-Freilaufnaben) bis zum Rollwiederstand der Reifen - Art des Getriebes und vieles mehr! Wenn du es wirklich wissen willst es gibt z.B. arbeiten der freien Uni Berlin alleine schon über den Wirkungsgrad der Kraftstoffe und anderer Fahrzeugkommponenten!

Stimmt natürlich, Jupp - mir geht es aber wirklich nur um eine grobe Hausnummer. Wir können gerne von einem Mittelklasse-PKW ohne 4WD ausgehen. Diverse Publikationen habe ich gefunden, aber wenn überhaupt, gehen die eben nur bis zum Differential. Mir fehlen komplett Infos zur Walkarbeit, um die ganze Energieverlustkette grob abschätzen zu können.

VG, Klaus

Hallo Klaus,
ein schwieriges und sehr komplexes Thema, zudem hat die Kfz-Industrie kein Interesse hier klar Stellung zu beziehen.
Ich versuche es mal seeeehr vereinfacht mit einigen Zahlen die ich noch im Kopf habe.
Die 45% Wirkungsgrad bei einem modernen Diesel, sind Idealwerte, die du nur bei einem Stationärem Motor bei gleicher Drehzahl, Temperatur (Motor - Aussentemp), Belastung vorfindest. Unter realen Bedingungen, Kaltlauf, Lastwechsel, Ampelstopp, Abgasrückführung, freibrennen des DPF, Spülverluste, ein Vorgang der kaum im Bewusstsein ist, beim Öffnen des Auslassventils strömen nicht nur die Abgase hinaus sonder leider auch etliche Frischgase. Viele Fachleute sprechen hier dem Dieselmotor gerade mal 20% effektiven Wirkungsgrad zu.
Besser sieht es beim Schaltgetriebe von ca 90-95% aus
Das Automatikgetriebe 80- 90 % aber nur mit Wandlersperre.
Hinterachse ca 90%
Der Rollwiderstand hat einen Anteil an dem Gesamtpaket von ca 20-30 % je nach Reifen, Sommer- Winter, alter ,Luftdruck usw.
Beim Luftwiderstand wird es schon dramatischer, ein mittlerer Pkw hat bei 50km/h einen Luftwiderstand von ca 75 N bei 100 km/h von 300N,(Luftwiderstand wächst im Quadrat) den Luftwiderstand kann man also nicht außen vor lassen, beeinflusst er doch sehr elementar was Du für einen Wirkungsgrad aus 10 Litern Sprit herausholst, und den wir durch einfaches Gaswegnehmen beeinflussen können.
Wenn wir bei diesem Gesamtpaket von 30% ausgehen, dürfen wir uns sicherlich schon glücklich schätzen, erklärt aber auch warum es gern totgeschwiegen wird, dies sind Zahlen die sucht man eigentlich eher in der Steinzeit.
Für mich als, Leib und Seele Schrauber oft schwer zu ertragen, was gibt es schöneres als einen alten V8 zu zerlegen, um dann nach dem Zusammenbau dem brummeln zu lauschen.....achja.

Lieben Gruß Tommy

Hallo Tommy,

wieder mal ein Beispiel für deine Kompetenz im Technikbereich und dein Engagement, anderen mit deinem Wissen weiter zu helfen. Vielen Dank!

Das sind doch jetzt mal schöne Zahlen, die mir weiter helfen. Dass der Luftwiderstand eine entscheidende Rolle spielt, ist mir klar. Den bekommt man aber mit der einschlägigen Schulphysik ganz gut in den Griff.

Nicht ganz schlau werde ich aber auch mit deinen Ausführungen nicht beim Thema Rollwiderstand. Was meinst du mit "20-30% am Gesamtpaket"? Dass 20-30% der gesamten mechanischen Verluste ab Motorausgang auf die Reifen entfallen? Also ca. 3/4 der Verluste auf den Antriebsstrang zwischen Motor und Reifen entfallen. Da Getriebe und Hinterachse deinen Zahlen zufolge zusammen ungefähr mit 17% Verlust zuschlagen, käme der Rollwiderstand auf ungefähr 6%. War das so gemeint bzw. kommt das deinem Gefühl nach ungefähr hin? Ich habe so überhaupt kein Gespür in diesem Punkt. Wie warm Reifen werden, kann man fühlen - ob die Wärmeentwicklung an Getriebe und Hinterachse tatsächlich jeweils höher ist, kann ich allerdings überhaupt nicht einschätzen.

Schönen Abend noch - und viel Spaß beim V8 zum Klingen bringen.
Wie war das noch? "Süßer die Zylinder nie klingen, als zu der Weihnachtszeit..."

Klaus

KlausT schrieb:
. . . ob die Wärmeentwicklung an Getriebe und Hinterachse tatsächlich jeweils höher ist, kann ich allerdings überhaupt nicht einschätzen.

Getriebe werden schon ordentlich heiß, wenn wir so mit Kabine grenzlastig unterwegs sind. Der Ölstand ist da auch von Bedeutung. Nicht umsonst werden auch schon mal Getriebeölkühler eingesetzt. Im Sommer in Südeuropa bestimmt nicht verkehrt.

Hallo Klaus,

vielen Dank für deine netten und lustigen Worte

Die Reibungs /Wärmeverluste von Motor Getriebe Achsen werden üblicherweise nicht zum Rollwiderstand gezählt, selbiger wird isoliert betrachtet und in der Regel vom normalen Autofahrer vollkommen unterschätzt, er ist jedoch auch von unzähligen Faktoren abhängig, wie Straßenbeschaffenheit, Regen, Schnee,trocken, nass, Reifenbreite, Fahrzeuggewicht, Reifenalter, Profil, Temperatur, Achseinstellung, Luftdruck usw. Tatsächlich verschlechtert der Rollwiderstand den Gesamtwirkungsgrad um 20 bis 30%, oder anders ausgedrückt, bei 10 Liter/100km gehen 2 bis 3 Liter auf Kosten des Rollwiderstandes. Ein Erhöhung des vom Hersteller vorgegeben Luftdruckes (hab ich meinen Kunden immer empfohlen) kann den Kraftstoffverbrauch um ca 5% senken.
Die Wärmeentwicklung ist vor allem bei Hinterachsen mit Lamellen-Sperrdifferential ein Thema, durch das aneinander reiben der Lamellen (ähnlich wie bei einer Motorradölbadkupplung ) entsteht nicht nur Abrieb sondern auch Wärme und der Wirkungsgrad wird auch schlechter, habe da aber keine Zahlen. Also immer schön Öl wechseln.

Lieben Gruß Tommy

Also ich lese ja ganz interessiert mit aber so richtig verstehen kann ich es nicht...
Ich setze mich in meinem PU, drehe den Schlüssel um und fahre los.

Hi Lasyx,

mach Dir keinen Kopf und genieße das Leben, Du würdest dich gut mit meiner Claudi verstehen, die sagt bei solchen Gelegenheiten immer "mein Gott bin ich froh, dass ich kein Mann bin"

Sei herzlich gegrüßt Tommy

Tommy Walker schrieb: Tatsächlich verschlechtert der Rollwiderstand den Gesamtwirkungsgrad um 20 bis 30%, oder anders ausgedrückt, bei 10 Liter/100km gehen 2 bis 3 Liter auf Kosten des Rollwiderstandes. Ein Erhöhung des vom Hersteller vorgegeben Luftdruckes (hab ich meinen Kunden immer empfohlen) kann den Kraftstoffverbrauch um ca 5% senken.
Die Wärmeentwicklung ist vor allem bei Hinterachsen mit Lamellen-Sperrdifferential ein Thema, durch das aneinander reiben der Lamellen (ähnlich wie bei einer Motorradölbadkupplung ) entsteht nicht nur Abrieb sondern auch Wärme und der Wirkungsgrad wird auch schlechter, habe da aber keine Zahlen. Also immer schön Öl wechseln.

Lieben Gruß Tommy

Hallo Tommy,

super - jetzt rundet sich mein Bild so langsam ab. Deinen vorherigen Zahlen nach zu urteilen, spielt der Rollwiderstand also eine deutlich größere Rolle als Getriebe und Hinterachse zusammen. Wobei mich eine Sache jetzt schon verwirrt: Wenn ich optimistisch einen 30%-Realwirkungsgrad des Dieselmotors ansetzte, gehen mir von den 10 Litern auf 100km ja schon im Motor 7 Liter als Abwärme verloren. Für den Rollwiderstand der Reifen habe ich dann aber nicht mehr "viele Liter" übrig, wenn ich auch noch vorwärts kommen will. Die 2-3 Liter erscheinen mir dann doch etwas hoch angesetzt.

Aber egal: Wichtig ist mir die Erkenntnis, dass Getriebe und Differentiale zwar nicht zu vernachlässigen sind, aber der Rollwiderstand eine entscheidendere Rolle spielt.

Und dank dir auch schön für den Ölwechseltipp - behalte ich im Kopf.

VG, Klaus

KlausT schrieb: . . . spielt der Rollwiderstand also eine deutlich größere Rolle als Getriebe und Hinterachse zusammen.

Der Rollwiderstand Stahl auf Stahl war schon immer effizienter. Aber leider der Bremsweg kilometerlang.

Pauschal geschätzt kommen bei einem gut optimierten Diesel PKW insgesamt von 0% bis unter unter 20% Gesamtwirkungsgrad raus. All die Einflussgrößen kannst du im Detail gar nicht erfassen und du solltest auch gar nicht darüber nachdenken, meinen die Hersteller von Verbrennungsmotoren.

Angenommen werden für Diesel-KFZ meist 20% unter Optimalbedingungen, aber ich habe es noch für kein Fahrzeug exakt durchgerechnet gesehen.
www.mx-electronic.com/pdf/Der-Elektrofac...h-zwischen-Fahrz.pdf
de.wikipedia.org/wiki/Hybridelektrokraftfahrzeug

Schmale, harte Reifen und hoher Reifendruck haben einen direkt in Liter auf 100km meßbaren Einfluss.

Unsere Pickups sind von Haus aus wenig optimiert, daher ist der Wirkungsgrad noch schlechter. Mit großer Fahrzeugmasse, Anbauten, Wohnkabine, Dachscheinwerfern, größeren Rädern, Höherlegung der Karosse, .... machen wir es nicht besser. Ich bin gespannt auf den ersten Plug In Hybrid Pickup, denn bei dem könnte man die elektrische Antriebsarbeit direkt in kWh ablesen. Das könnte bei vielen auch zum Nachdenken über den persönlichen Fahrstil führen.

E-Fahrzeuge sind besser, weil sie die enorm hohen Verluste des Verbrennungsmotors und der Kraftübertragung vermeiden und darüber hinaus Bewegungsenergie wieder rekuperieren, statt sie über die Bremsen an die Umgebung abzugeben. Das hohe Akkugewicht für längere Strecken verschlechtert den Wirkungsgrad allerdings wieder, so dass Plug In Hybride für die nächsten Jahre eine wirtschaftlich und ökologisch sinnvolle Alternative sein können.
Wenn der Hybridteil wie üblich bei deutschen Herstellern allerdings nur als Eintrittskarte in die Fahrverbotszone unter Erfüllung der Mindestanforderungen der EU Fahrtests konzipiert ist, werden entsprechend konstruierte Fahrzeuge möglicherweise Auslöser des nächsten großen Abgasskandals. Eine generelle Geschwindigkeitsbeschränkung auf 130 bis 150 km/h auf Autobahnen würde deutschen Herstellern helfen, von diesem Irrweg wieder weg zu kommen und hätte sicher auch positive Auswirkungen auf den CO2 Anteil der KFZ insgesamt. Aber auch an diese heilige Kuh traut sich niemand ran. (Die geplante totale Erfassung aller Autofahrer zwecks Fahrvebotszonenüberwachung wurde stattdessen von Medien und Öffentlichkeit fast widerspruchslos akzeptiert, erstaunlicherweise allerdings vom Bundesrat gekippt.)[/b]

Hallo BB,

das ist ein super Artikel, den du da verlinkt hast. Dank dir schön! Genau um so eine Abhandlung ist es mir gegangen:



Auch deinen persönlichen Ausführungen kann ich nur zustimmen. Dass wir mit unseren PUs keinen aktiven Beitrag zum Umweltschutz leisten, ist sicher jedem klar. Aber wie schon mal hier von jemandem ausgeführt: Wir (jetzt spreche ich nur für meine Familie) machen keine Kreuzfahrten und Flugreisen, verursachen keine irren CO2-Emissionen im Luxus-Resort und verwenden den PU im Alltag nur als Ersatzfahrzeug, wenn einer unserer beiden Alltags-Volvos mit LPG-Antrieb alters- und laufleistungsbedingt (einer hat schon über 415tkm auf der Uhr) mal in die Boxengasse muss. Aber klar: Wenn wir mit Rucksack und Wanderstock im schönen Voralpenland Urlaub machen würden, wäre unsere Bilanz deutlich besser...

Zur E-Mobilität: Davon erwarte ich mir mehr als viele anderen. Der Rollwiderstand wird meinem Gefühl nach hierbei aber zum dominierenden Problem, weil die Akkus halt gar so schwer sind. Das beachtliche Kampfgewicht eines TeslaX spielt im Überlandverkehr ja dank Rekupierung in Sachen Beschleunigungsarbeit keine so entscheidende Rolle - mal einen vorausschauenden Fahrstil unterstellend. Ein entsprechendes Monitoring wirkt hier übrigens ausgesprochen motivierend. Ein guter Bekannter von mir hat sich in seiner Verbrennerzeit eher durch sportliches Bewegen seiner BMWs ausgezeichnet. Seitdem er TeslaX und Zoe fährt, sieht das ganz anders aus. Und der hätte meinem Gefühl nach mit einem Tempolimit auf BABs jetzt deutlich weniger Probleme als zu seiner Verbrennerzeit - auch wenn der Tesla dadurch heftiger ausgebremst würde, als seine Altfahrzeuge

Wir werden erleben, wohin die Reise geht. Bis dahin empfehle ich zwecks Hinterfragung des eigenen Fahrstils www.spritmonitor.de :top:

VG, Klaus

Schön, wenn mein Beitrag geholfen hat. Dann hänge ich noch meine persönlichen Überlegungen und möglichen Konsequenzen dran:
Wir sind jetzt im Ruhestand, haben keinen täglichen Berufsverkehr mehr und wir sind seit Juni 2017 umgezogen ins abgelegene, nordhessische Bergland. Wir haben in einem kleinen Dorf ein schönes, altes Bauernhaus gekauft. Eigentlich könnten wir hier problemlos mit Altautos ohne Partikelfilter und den ganzen Kram herumfahren. Aber andererseits wollen wir unsere Gesamtumweltbelastung möglichst reduzieren.

Auf dem Scheunendach könnte ich bündig 10kW Photovoltaik aufbauen, darf aber vom Denkmalschutz aus nur rund 7kW, damit rundum 2 Reihen historische Dachziegel sichtbar bleiben, als Erinnerung an das frühere Aussehen
Die Anlage kommt mit 7 bis 10 kWh Speicher im Frühjahr 2019

Da unser Eigenverbrauch mit 2000 bis 2500kWh nicht so riesig hoch ist, werden wir an guten Tagen trotz großem Akku reichlich Überschüsse produzieren, die sinnvoller verwendet werden sollten, als mit 12 Ct Einspeiseerlös. Genau da kommt für uns ein Plug In Hybrid mit weiteren 10 bis 20 kWh Akkuspeicher ins Spiel, der damit eine elektrische Reichweite von mindestens 50km haben sollte.
Unsere 2 bis 3 Fahrten pro Woche über rund 20km in die Kreisstadt könnten zumindest im Sommerhalbjahr mit Eigenstrom rein elektrisch erfolgen. Nach Kassel (55km) würde es elektrisch nur knapp passen, aber vor Ort gäbe es dort sicher auch eine Lademöglichkeit. Und wenn nicht, fährt man halt mal auf Benzin. Bei Tages- oder Wochenendtouren im Radius von 300 bis 400km kommt der Range Extender zum Zuge, rein elektrisch würde das in Ladestress entarten, auch mit einem E-Mobil mit 250km Reichweite. Und mehrwöchige Touren, zum Beispiel nach Nordskandinavien oder Südeuropa würden nur nervig.

Uns fehlt auf dem Markt ein Plug In Pickup, der genug Zuladung für unsere 4 Wheel Wohnkabine bietet, 2t Anhängelast oder mehr für unsere Brennholz- und Baumaterialtransporte plus eine leidlich passable off-road Tauglichkeit.
Wenn wir nicht wegen der Kabine auf einen Pickup fixiert wären, würde der Mitsubishi Outlander PHEV heute unseren Bedarf zufriedenstellend abdecken, wobei ich bei dessen Offroad- oder Schlechtwegetauglichkeit noch ein paar Fragezeichen mache.
Ein L200 PHEV oder noch lieber ein Hilux PHEV, das wärs.

Ich überlege aber auch, mangels Alternative erst mal im nächsten Jahr einen Outlander PHEV für die sinnvolle Nutzung des eigenen Stroms und für den Alltagsbedarf zu holen, vielleicht mit einem 2 oder 3 Jahres Leasingvertrag und zunächst den Navarra mit der Wohnkabine weiter als Lasten- und Anhängerschlepper und als Urlaubs-Wohnkabinenträger zu halten. Bis 2020/21 sollte es ja wohl auch bei den Pickups PHEV mit 4x4 und Untersetzung oder vergleichbarer Traktion durch E-Motore geben.

Bernhard

bb schrieb:
Und mehrwöchige Touren, zum Beispiel nach Nordskandinavien würden nur nervig.

Zumindest in Norwegen kann ich mir nicht vorstellen, das es nervig werden könnte. Ladestationen mit 150 A wie dort überall bis in die letzte Ecke sind in Deutschland eher selten anzutreffen.

Im übrigen bin ich voll bei Dir. Für ein richtiges Auto muß ich offenbar noch ein paar Jahre warten. So lange muß der Landy noch durchhalten. Trotz "Dreckschleuder" hat er für einen Lastwagen bis dahin aber eine prima Klimabilanz.