Wenn es darum geht, an der Zapfsäule Geld zu sparen, fallen ständig die Wörter „Kraftstoffverbrauch“ und „Kraftstoffeffizienz“, oft so, als ob sie dasselbe bedeuten würden. Sie hängen zusammen, beschreiben aber unterschiedliche Dinge. Wenn Sie den Unterschied verstehen, können Sie die Zahlen, die Sie in Autobewertungen, EPA-Bewertungen und Herstellerspezifikationen sehen, besser verstehen.
Was ist Kraftstoffverbrauch?
Der Kraftstoffverbrauch ist eine Kennzahl auf Fahrzeugebene. Es misst, wie weit ein Fahrzeug mit einer bestimmten Kraftstoffmenge fährt. In den Vereinigten Staaten wird der Kraftstoffverbrauch in Meilen pro Gallone (MPG) ausgedrückt. In den meisten anderen Ländern ist die entsprechende Maßeinheit Liter pro 100 Kilometer (L/100 km), wobei eine niedrigere Zahl eine bessere Leistung bedeutet.
Wenn die EPA eine Stadt-, Autobahn- oder kombinierte MPG-Bewertung für ein Fahrzeug veröffentlicht, misst sie den Kraftstoffverbrauch. Wenn Sie einen
MPG-Rechner verwenden, um die Leistung Ihres Autos auf realen Fahrten zu verfolgen, berechnen Sie den Kraftstoffverbrauch. Die Eingaben sind einfach: zurückgelegte Strecke und verbrauchter Kraftstoff. Das Ergebnis zeigt Ihnen praktisch, wie teuer der Betrieb dieses Fahrzeugs ist.
Der Kraftstoffverbrauch erfasst die Leistung des gesamten Fahrzeugs, nicht nur des Motors. Das Gewicht des Autos, seine aerodynamische Form, der Reifenrollwiderstand, die Art des Getriebes und sogar der Zustand des Luftfilters fließen alle in die endgültige MPG-Zahl ein.
Was ist Kraftstoffeffizienz?
Die Kraftstoffeffizienz ist eine Kennzahl auf Motorebene. Es beschreibt, wie gut der Motor die im Kraftstoff gespeicherte chemische Energie in nützliche mechanische Bewegung umwandelt. Dieser wird typischerweise als Prozentsatz ausgedrückt und ist als thermischer Wirkungsgrad bekannt.
Wenn Sie Benzin oder Diesel in einem Motor verbrennen, setzen Sie Energie frei. Die Frage ist, wie viel dieser Energie tatsächlich die Kurbelwelle antreibt und das Auto bewegt, und wie viel davon verschwendet wird. Abfall entsteht in verschiedenen Formen: Wärme, die durch das Auspuffrohr austritt, Wärme, die durch den Motorblock und das Kühlmittelsystem abgestrahlt wird, und Verluste aufgrund von Reibung im Motor.
Wärmeeffizienz und warum die meiste Kraftstoffenergie verschwendet wird
Ein herkömmlicher Benzin-Verbrennungsmotor hat einen thermischen Wirkungsgrad von etwa 25 bis 35 Prozent. Das bedeutet, dass für jede Gallone Benzin, die Sie verbrennen, zwischen 65 und 75 Prozent der im Kraftstoff enthaltenen Energie verloren gehen, hauptsächlich in Form von Wärme. Nur die restlichen 25 bis 35 Prozent übernehmen die eigentliche Arbeit, das Fahrzeug zu bewegen.
Dies ist eine der grundlegenden Einschränkungen des Verbrennungsmotors und erklärt, warum Autohersteller und Forscher in den letzten Jahrzehnten so viel in die Verbesserung des Motordesigns investiert haben.
Wie Ingenieure die Motoreffizienz verbessern
Dank verschiedener Technologien, die den Abfall reduzieren, sind moderne Motoren deutlich effizienter als Motoren von vor 20 oder 30 Jahren.
Bei der Direkteinspritzung wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum gesprüht, anstatt ihn im Ansaugkanal zu vermischen. Dies ermöglicht eine präzisere Kraftstoffdosierung, eine sauberere Verbrennung und ein höheres Verdichtungsverhältnis, wodurch jedem Tropfen Kraftstoff mehr Arbeit entzogen wird.
Die variable Ventilsteuerung passt das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile je nach Motordrehzahl und Last an. Bei niedrigen Drehzahlen kann sich der Motor so verhalten, dass Pumpverluste minimiert werden; Bei hohen Geschwindigkeiten passt es sich an, um Leistung und Effizienz zu maximieren.
Durch die Turboaufladung kann ein kleinerer Motor die Leistung eines größeren Motors erzeugen, indem mehr Luft in die Zylinder gedrückt wird. Ein kleinerer Motor kann bei mäßigem Boost einen besseren Wirkungsgrad erzielen als ein Saugmotor mit größerem Hubraum und der gleichen Leistung.
Durch die Zylinderabschaltung wird die Kraftstoffzufuhr zu einigen Zylindern unterbrochen, wenn der Motor nicht die volle Leistung benötigt, beispielsweise bei gleichmäßiger Fahrt auf der Autobahn. Weniger Zylinder, die die gleiche Arbeit leisten, bedeuten weniger Pumpverluste und eine bessere Effizienz bei leichten Lasten.
Warum eine bessere Motoreffizienz nicht immer einen besseren MPG bedeutet
Hier wird die Unterscheidung zwischen Effizienz und Wirtschaftlichkeit wirklich wichtig. Ein Motor mit einem thermischen Wirkungsgrad von 35 Prozent, der in einem großen, schweren SUV mit einem stumpfen aerodynamischen Profil eingebaut ist, kann in der Praxis schlechtere MPG liefern als ein etwas weniger effizienter Motor in einer leichten, aerodynamischen Limousine.
Der Kraftstoffverbrauch spiegelt das gesamte System wider. Ein schweres Fahrzeug benötigt mehr Energie, um zu beschleunigen und die Geschwindigkeit gegen den Rollwiderstand aufrechtzuerhalten. Eine schlechte Aerodynamik erhöht den Luftwiderstand bei Autobahngeschwindigkeiten und erfordert mehr Kraftstoff, unabhängig davon, wie gut der Motor diesen Kraftstoff intern umwandelt. Ein Getriebe, das den Motor in einem ineffizienten Teil seines Betriebsbereichs hält, führt zu Kraftstoffeinsparungen, selbst wenn der Motor selbst gut konstruiert ist.
Aus diesem Grund können Sie nicht einfach die vom Hersteller angegebene thermische Effizienz ablesen und daraus schließen, dass ein bestimmtes Auto günstig im Betrieb ist. Für das Gesamtbild ist die MPG-Zahl erforderlich, die alle diese realen Faktoren berücksichtigt.
Der Hybrid-Vorteil: Energie zurückgewinnen, die sonst verloren gehen würde
Hybridfahrzeuge verdeutlichen den Unterschied zwischen Effizienz und Wirtschaftlichkeit besonders gut. Ein Hybridantriebsstrang muss nicht unbedingt über einen thermisch effizienteren Motor verfügen als ein vergleichbares konventionelles Auto. Hybridfahrzeuge gewinnen Energie zurück, die sonst völlig verloren gehen würde.
Wenn Sie ein herkömmliches Auto bremsen, wird kinetische Energie in den Bremsbelägen und Bremsscheiben in Wärme umgewandelt, und diese Wärme wird an die Luft abgegeben. Es ist weg. Ein Hybrid nutzt regeneratives Bremsen, um einen Teil dieser kinetischen Energie zu erfassen und in einer Batterie zu speichern, wo sie später zum Antrieb des Autos verwendet werden kann. Bei Stadtfahrten, bei denen häufig gebremst wird, kann dieser Wiederherstellungsmechanismus den Kraftstoffverbrauch erheblich senken, auch ohne den thermischen Wirkungsgrad des Motors zu verbessern.
Dies ist auch der Grund, warum Hybridfahrzeuge eine größere Lücke zwischen Stadt- und Autobahnbewertungen aufweisen als herkömmliche Autos. Bei Stadtfahrten muss durch regeneratives Bremsen mehr Energie zurückgewonnen werden. Auf der Autobahn nimmt bei konstanter Geschwindigkeit der Regenerationsvorteil ab und die beiden Fahrzeugtypen verhalten sich ähnlicher.
Der praktische Tipp für Autokäufer
Wenn Sie ein Auto kaufen und die Betriebskosten vergleichen möchten, konzentrieren Sie sich auf MPG- oder L/100-km-Werte und nicht auf den Prozentsatz der thermischen Effizienz. MPG ist standardisiert, weithin veröffentlicht und spiegelt die Leistung des gesamten Fahrzeugs unter realen Fahrbedingungen wider. Zahlen zur thermischen Effizienz sind schwieriger zu finden, variieren je nach Betriebspunkt des Motors und berücksichtigen nicht das Gewicht, die Aerodynamik und die Übertragungseigenschaften, die bestimmen, wie viel Kraftstoff Sie tatsächlich verbrennen.
Nutzen Sie die kombinierten MPG-Bewertungen der EPA als Ausgangspunkt für Vergleiche zwischen Fahrzeugen. Wenn Sie dann viel in der Stadt fahren, gewichten Sie den Stadtwert stärker. Wenn Sie hauptsächlich auf der Autobahn fahren, achten Sie auf die Autobahnnummer. Und sobald Sie ein Fahrzeug besitzen, erhalten Sie durch die Verfolgung Ihres tatsächlichen Verbrauchs mit einem
MPG-Rechner das genaueste Bild Ihrer tatsächlichen Kosten, da der reale MPG je nach Fahrgewohnheiten, Klima und Fahrzeugzustand häufig von der EPA-Schätzung abweicht.
Die Kraftstoffeffizienz im thermischen Sinne ist eine faszinierende technische Kennzahl, die erklärt, warum es sich lohnt, einige Motortechnologien weiterzuverfolgen. Aber der Kraftstoffverbrauch ist die Zahl, die Ihnen sagt, wie viel Sie für Benzin ausgeben werden, und das ist die Zahl, die am wichtigsten ist, wenn Sie beim Händler oder an der Zapfsäule Entscheidungen treffen.