Eine kleine Motorenkunde . Teil 1 . niedertouriges Fahren . spezifischer Verbrauch

Mir war schon immer bewußt, daß die Wenigsten wirklich wissen wovon sie sprechen, wenn es um Automobiltechnik, insbesondere Motorentechnik geht – gleich ob es sich um Allerweltsautofahrer oder Mechaniker handelt, ja sogar mancher Ingenieur hätte über seine Grundvorlesung zu Kolbenmotoren hinaus vielleicht noch ein paar Physik-Vorlesungen hören sollen.

Es ist also wie immer so, daß man die Dinge verstehen kann und sich nicht weiter darum kümmern mag, kommen aber eine Reihe von wirren Köpfen daher, wird einem erst bewußt was alles man so falsch verstehen kann – und dann auch noch gegen alle Grundsätze der Logik und Physik im vollen Brustton der Überzeugung darlegen zu dürfen glaubt. Zuletzt ist mir also einiges untergekommen, was es mir interessant und nützlich erscheinen läßt, einmal die diesbezüglichen Fragen und Probleme mit Sinn und Verstand darzustellen.

Die beiden Fragen, die ich in zwei Teilen diskutieren möchte, lauten wie folgt:

  1. Warum ist niedertouriges Fahren nicht schädlich, sondern motorschonend und effektiv?
  2. Warum war man in den 30er Jahren so sehr hinter 8-Zylindern her?

Mein lieber Wangenheim! Diese Dinge sollen etwas miteinander zu tun haben? Ja, haben sie. Das wird sich mit der Zeit herausstellen. Aber im ersten Teil soll es speziell um die Frage des niedertourigen Fahrens gehen. Warum also ist Fahren bei niedriger Drehzahl nicht schlecht, sondern effektiv, motorschonend und komfortabel?

Die 1. Behauptung gegen Fahren und Beschleunigen in hohen Gängen bei niedriger Drehzahl lautet: Das Drehmoment ist geringer als bei hohen Drehzahlen.

Antwort: So what? Wenn einem das anliegende Drehmoment ausreicht, ist alles in Ordnung.

2. Behauptung: Die Effizienz bei niedrigen Drehzahlen ist geringer.

Antwort: Falsch. Bei gleicher Last (d.i. wie viel Gas Sie geben), sind niedrigere Drehzahlen immer effizienter, wie jedes Diagramm des spezifischen Kraftstoffverbrauchs zeigt (Last über Drehzahl mit Linien konstanten Kraftstoffverbrauchs pro geleisteter kWh). Einzige Ausnahme ist hohe Last bei Drehzahlen knapp über Leerlaufdrehzahl – aber selbst das ist minimal, wie Sie der nachstehenden Grafik entnehmen können.

Ich habe außerdem die Scheidelinie eingezeichnet, an der entlang der spezifische Verbrauch optimal ist. Wer mit dieser Last bei diesen Drehzahlen fährt, hat den optimalen Verbrauch für seinen Fahrzustand erreicht. Sie sehen, die Kurve ist sehr steil, also wenig Last-sensitiv, d.h. zwischen 1300 und 1700 Umdrehungen können sie mit beliebiger Last fahren und befinden sich (für die jeweilige Leistungsentfaltung) immer sehr nahe am Optimum. Schon bei Drehzahlen zwischen 1700 und 2500 U/min sollten Sie nicht mit geringer Last fahren, sondern immer nahe an Vollgas – und das heißt eben am Berg oder beim Beschleunigen.

Praktisch bedeutet das: Beim Beschleunigen können und sollten Sie den Motor bis 2500 U/min hochdrehen, wenn Sie aber die Leistung nicht benötigen, also sobald sie relativ gleichmäßig auf relativer Ebene fahen, dann ist Hochschalten angesagt, um die Last anzuheben und die Drehzahl abzusenken – beides senkt, wie das Diagramm zeigt, den spezifischen Verbrauch. Das zeigt Ihnen auch die Verbrauchsanzeige des Bordcomputers. Es findet aber seine natürlich Grenze dort, wo Sie keinen höheren Gang mehr zur Verfügung haben oder die höhere Last gar nicht benötigen (konstantes Fahren). Bei konstantem Fahren im höchsten Gang mit wenig Gas ist freilich der Fahrzustand nicht optimal, aber noch immer um Längen besser als mit noch weniger Gas bei höherer Drehzahl.

Denn lassen Sie sich nicht von den nur leicht ansteigenden Linien bei wenig Last irreführen. Es ist immer verhältnismäßig, d.h. prozentual zu rechnen. Schauen Sie genau hin: Gleiche Last führt bei Verdopplung der Drehzahl leicht zu 1/3 Mehrverbrauch.

Das Diagramm zeigt übrigens einen 3-Zylinder Dieselmotor mit 1,5 Litern Hubraum. Aber jeder darf nach diesen Diagrammen im Netz suchen und wird sehen, daß sie im Wesentlichen alle gleich aussehen. Ein 5,5 Liter V8 Benz-Motor beispielsweise sollte nach dem Kriterium des spezifischen Verbrauchs überhaupt nicht über 2000 U/min betrieben werden. Daher ist ein solcher Motor ja auch kein Verbrauchswunder, wenngleich man ihn mit entsprechend niedertouriger Fahrweise weit unter die Herstellerangaben bringen kann.

Ein typischer, kleiner Benzinmotor, der meinem 1.4 16V im Citroen C4 ausgesprochen ähnlich ist (88PS bei 5250 U/min, 133 Nm bei 3200 U/min), nämlich der 1.4 FSI des Golf V (90PS bei 5200 U/min, 130Nm bei 3700 U/min) hat zusätzlich eine kleine Senke bei Halblast bis 2000 U/min. Er unterschiedet sich vom Dieselmotor nur insofern, als er bei hoher Last, also am Berg und beim Beschleunigen nicht nur bis 2500, sondern bis 4000 U/min gezogen werden kann und soll, um die höchste Effektivität zu erreichen. Sie können also nach Erreichen der gewünschten Geschwindigkeit, da die Drehzahl ja nun extrem sinken soll, gleich einen Gang überspringen, oder vielleicht zwei. So sprengt man etwa in Ortschaften im zweiten Gang von einer Kreuzung fort, beschleunigt bis 50 und geht dann vom 2. Gang in den 5. Denn bei konstantem Fahren auf ebener Strecke liegt auch bei ihm, wie Sie im Diagramm sehen, der günstigste Drehzahlbereich zwischen 1000 und 2300 U/min. Und wer eine moderne Automatik besitzt, der wird beobachten, daß diese ziemlich genau so schaltet.

3. Behauptung: Niedrige Drehzahlen erzeugen Klingeln und Klopfen.

Antwort: Das Schöne am sogenannten Klingeln und Klopfen, also frühzeitiger Selbstentzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, ist ja, daß man es hört. Wenn ein Motor kalt ist und belastet wird, kann er durchaus klingeln. Daher sollte man einen Motor nach jedem Kaltstart ein paar Kilometer sehr sanft einfahren. Aber das versteht sich von selbst. Auch bei Leerlaufdrehzahl, meist aber nur knapp darunter und Volllast kann es manchmal noch passieren. In diesem Fall schaltet man eben herunter. Im übrigen sollte dergleichen nicht vorkommen, sofern keine Defekte es verursachen. Selbst unser alter Moskwitsch 2140 hat nur mit dem billigen DDR-Sprit mangelnder Oktanzahl bei hohen Drehzahlen manchmal geklingelt.

*

Wir hätten also erst einmal geklärt, warum niedertouriges Fahren effektiv ist. Daß es weniger Geräusch erzeugt und damit komfortabler ist, muß ich nicht erwähnen. Außerdem aber ist es motorschonend. Denn es ist offensichtlich, daß ein Motor der im Schnitt nur halb so hohe Drehzahlen gelaufen ist, im Grunde die halbe Kilometerlaufleistung vorweist, obwohl dieselbe Zahl auf der Uhr steht. Und wer sich erst an die gemächliche Kraftentfaltung bei geringernen Drehzahlen gewöhnt hat, der wird auch bemerken, daß er die meiste Leistung seines Motors in hohen Drehzahlen gar nicht benötigt, daß er daher den vollen Drehzahlbereich ausschöpfen kann, von der Leerlaufdrehzahl an. Und das spart Schaltvorgänge, Kurbelwellenumdrehungen, Sprit und Nerven.

Was das alles mit den Horch-Achtzylindern zu tun hat und wieso kleine Einstiegsbenziner heutiger Tage mit ihnen durchaus vergleichbar sind, das folgt in Teil 2.

2 Gedanken zu “Eine kleine Motorenkunde . Teil 1 . niedertouriges Fahren . spezifischer Verbrauch

  1. Pingback: Elektroautos – Tesla und die deutschen Verbrennungshybride – Die Reisen des wunderlichen Herrn Wangenheim

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