Der spezifische Kraftstoffverbrauch ist ein Maß für die Effizienz einer Verbrennungskraftmaschine. Definiert ist er als das Verhältnis zwischen Kraftstoffverbrauch pro Zeitspanne und der abgegebenen mechanischen Leistung. Bei Strahl- und Raketentriebwerken gibt es einen vergleichbaren Kennwert. Er wird im Artikel Spezifischer Impuls beschrieben.
Der spezifische Kraftstoffverbrauch wird üblicherweise in g/kWh angegeben.
Spezifischer Kraftstoffverbrauch als Vergleichsmaßstab Verbrennungskraftmaschinen können anhand des spezifischen Kraftstoffverbrauchs nur dann miteinander verglichen werden, wenn die Leistungsmessung nach den gleichen Standards erfolgt und die Kraftstoffe pro Gewichtseinheit den gleichen Heizwert aufweisen. Im Artikel Pferdestärke wird dargestellt, welche unterschiedlichen Messmethoden zur Bestimmung der Motorleistung üblich sind.
Umrechnung in andere Einheiten Im angloamerikanischen Maßsystem wird der spezifische Kraftstoffverbrauch bei Verbrennungskraftmaschinen, welche die Leistung an einer Welle abgeben, als Brake Specific Fuel Consumption bezeichnet (Abk.: BSFC) und in lb/(hp·h) angegeben. Ältere deutschsprachige Literatur gibt den Kraftstoffverbrauch auch in Gramm pro PS-Stunde (g/PSh) an.
+ Umrechnungstabelle lb/(hp·h) g/kWh g/PSh 1 lb/(hp·h) = - 608,277 447,387258 1 g/kWh = 0,001644 - 0,73549875 1 g/PSh 0,0022352 1,3596216 -Bosch: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 28. Auflage, Mai 2014. ISBN 978-3-658-03800-7, S. 33. Angloamerikanisch ist das Dezimalkomma durch einen Dezimalpunkt zu ersetzen.
Spezifischer Kraftstoffverbrauch und Wirkungsgrad mini|hochkant=1.1|Zusammenhang zwischen spezifischen Kraftstoffverbrauch (be) eines Otto- bzw. Dieselmotors und Wirkungsgrad η bei gegebenem Heizwert (HU) Der Wirkungsgrad einer Verbrennungskraftmaschine bezieht sich auf den Heizwert des Kraftstoffs und nicht auf dessen (höheren) Brennwert. Der Heizwert wird üblicherweise in kJ/kg oder kWh/kg angegeben. Die Umrechnung lautet: 1 kWh = 3600 kJ. Sind spezifischer Kraftstoffverbrauch (be) und Heizwert (HU) des Brennstoffs bekannt, so lässt sich der Wirkungsgrad (η) wie folgt berechnen:
Beispiel: Bei einem Dieselmotor wird ein spezifischer Kraftstoffverbrauch (in einem bestimmten Betriebspunkt) von 198 g/kWh festgestellt. Der Heizwert des verbrauchten Dieselkraftstoffs liegt bei etwa 11,9 kWh/kg. Der Wirkungsgrad errechnet sich wie folgt:
+ Heizwerte üblicher Kraftstoffe Kraftstoffart MJ/kg kWh/kg g/kWh Diesel 42,9–43,1 ≈ 11,9 84 Normalbenzin 41,2–41,9 ≈ 11,5 87 Superbenzin 41,2–41,6 ≈ 11,4 88 Flugbenzin (AvGas) 43,5 ≈ 12,1 82,5 Kerosin 43 ≈ 11,9 84 Methan 50 ≈ 13,9 72 Wasserstoff (LH₂) Wasserstoff (gasf.) 120 ≈ 33 30 Ethanol 29,7 ≈ 9,25 108 Methanol 22,7 ≈ 6,3 159
Zu beachten ist, dass die üblichen Kraftstoffe aus Kraftstoffmischungen bestehen und die Heizwerte deshalb nicht konstant sind. Beispiele sind Winterdiesel, Sommerdiesel und Benzin mit unterschiedlichen Graden an Ethanolbeimischungen.
Kennfelder des spezifischen Kraftstoffverbrauchs mini|290px|Beispiel eines Kennlinienfelds des spezifischen Kraftstoffverbrauchs in g/kWh (Muscheldiagramm) Die Achsen sind effektiver Mitteldruck, pe in bar (vertikal), und Drehzahl, n in 1/min (horizontal).
Der spezifische Kraftstoffverbrauch – und damit der Wirkungsgrad – ist kein konstanter Wert, sondern abhängig vom Betriebszustand des Motors. Je nach dessen Drehzahl und Belastung ergeben sich unterschiedliche Werte. Dennoch wird oftmals nur ein einziger Wert angegeben. Dieser Wert ist – wenn keine weitere Erläuterung folgt – der sogenannte „Bestwert“, also das erreichbare Minimum.
Wesentlich aussagekräftiger ist ein Kennlinienfeld des spezifischen Kraftstoffverbrauchs, das auch als „Muscheldiagramm“ bezeichnet wird. Aus diesem Diagramm lassen sich außer dem „Bestpunkt“ auch alle anderen Werte bei Volllast als auch bei Teillast ablesen.
Eine besondere Bedeutung haben diese Kennlinienfelder für die Auslegung und Steuerung von Schaltgetrieben. Durch die entsprechende Wahl der Getriebeübersetzung können die Motordrehzahl und Lastzustand so eingestellt werden, dass das jeweilige Verbrauchsminimum erreicht wird.
Vergleichswerte Motor Typ SpezifischerKraftstoffverbrauch(g/kWh) Kraftstoff Viertaktmotor Lkw/Pkw 180–210 DieselBosch: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 28. Auflage, Mai 2014. ISBN 978-3-658-03800-7, S. 457. Viertaktmotor Pkw 220–250 Benzin Wankelmotor Pkw/Motorrad 300–380 BenzinRobert Bosch GmbH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 19. Auflage. 1984, ISBN 3-18-418005-0, S. 329. Gasturbine Pkw/Luftfahrt 300–1000 Kerosin Kohlenstaubmotor Stationärmotor 340–350 KohlenstaubBosch: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. Stuttgart, 10. Auflage 1950, S. 225. Zweitaktmotor Motorrad 380–500 BenzinBosch: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 26. Auflage, 2007. ISBN 978-3-8348-0138-8, S. 509. Dampfmaschine Dampflokomotive 965–1260 Kohle
Ausgesuchte Motoren/Triebwerke
AnwendungsbeispielMotortyp Jahr Leistung(kW) Funktions-prinzip SpezifischerKraftstoffverbrauch(g/kWh)Kraftstoff Industriemotor 1940er-JahreHans Kremser: Der Aufbau schnellaufender Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge und Triebwagen. In: Hans List (Hrsg.): Die Verbrennungskraftmaschine. Band 11. Springer, Wien 1942, ISBN 978-3-7091-5016-0. S. 136 MAN D 0534 G 1942 51,5 Diesel 217,5 Gasöl Industriemotor 1950er-JahreHandbuch Mercedes-Benz OM 636, S. 45 Mercedes-Benz OM 636 1952 29 Diesel 286 Dieselkraftstoff Erster DieselmotorGünter Mau: Handbuch Dieselmotoren im Kraftwerks- und Schiffsbetrieb. Vieweg. Braunschweig/Wiesbaden. 1984. ISBN 978-3-528-14889-8. S. 7 250/400 1897 13 Diesel 324 Kerosin Motorsense / Freischneider (Viertaktmotor) Honda GX 35 2011 0,94 Otto 390 Benzinbreitband-lambda.de Studienarbeit T3100. Seite 58 ff. (Leistungsangabe S. 67) Kettensäge (Zweitaktmotor) Stihl MS 391 2016 3,3 Otto 421 Benzindlg-test.de Stihl MS 391 Wankelmotor für Drohne UAV Engines AR801 1999 30 Wankel 304 BenzinAR 801 50bhp Wankelmotor für Flugzeug Curtiss-Wright RC2-47 1982 238,6 Wankel 226 KerosinNASA CR-165398 CW-WR-81.21B ADVANCED STRATIFIEDCHARGE ROTARYAIRCRAFT ENGINEDESINSTUDY Seite 2.7.1 Dieselmotor für Panzer MTU MB 873-Ka 501 1980- 1100Diesel 226 DieselDatenblatt MTU MB 873 Industriedieselmotor 2000er-Jahre VW EA188 1,9 l 2005 63 Diesel 207 Dieselkraftstoff Pkw-Dieselmotor 2000er-Jahre BMW N47 2007 130 Diesel 198 Dieselkraftstoffauto-innovations.com Pkw-Ottomotor 2010er-Jahre Ford EcoBoost 2011 74 Otto 240 Benzin Industriemotor 1960er-Jahre ЯМЗ-236G. D. Tschernyschew (Hrsg.): ДВИГАТЕЛИ ЯМЗ-236, ЯМЗ-238, Verlag „Maschinenbau“, Moskau 1968, S. 9 1968 132 Diesel 238 Dieselkraftstoff Industriedieselmotor 2010er-Jahre OM 936.972 2015 220 Diesel 212 Dieselkraftstoffdlg-test.de Unimog U 530 Flugmotor 1930er-Jahre BMW 114 1936 460 Diesel 266 Gasöl Flugmotor 1940er-Jahre Junkers Jumo 205 1940 647 Diesel 211 Gasöl Formel-1-Motor 1980er-Jahre Honda 1,5 L 1987 559 Otto 258 SuperbenzinMichael Trzesniowski: Rennwagentechnik. 2 Auflage. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0857-8, S. 529 Wellenturbine Klimow TW3-117WM 1972 1.103 Joule 299 KerosinTechnische Daten TW3-117 Flugmotor 1940er-Jahre Pratt & Whitney R-4360 1945 2.610 Otto 265 Benzin Turboprop Kusnezow NK-12 1955 11.032 Joule 218,9 Kerosin 2-Takt-Schiffsdiesel MAN S80ME-C9 2014 27.060 Diesel 164,4 Schweröl ISO 8217 2-Takt-Schiffsdiesel Wärtsilä RT-flex96C 2008 84.420 Diesel 171 Schweröl ISO 8217 4-Takt-Schiffsdiesel Wärtsilä 8V31 2015 4.480 Diesel 170,6 Schweröl ISO 8217Wärtsilä-31 Engine Boxermotor 1960er-Jahre VW Typ 126VDA: Volkswagenwerk AG Wolfsburg - Typ VW-Doppelkabine. Gruppe 13, Nummer 223b. Frankfurt am Main Dezember 1969. 1969 35 Otto 306 Benzin Wankelmotor des NSU Ro80 KKM 612Kenichi Yamamotor Rotary Engine Seite 130 Tabelle 1967 85 Wankel 306 Benzin Wankelmotor des Mazda 787B 26BSAE Paper 920309 Mazda 4-Rotor Rotary Engine for the Le Mans 24-Hour Endurance Race, Seite 4 Spezifischer Kraftstoffverbrauch 286 g/kW.h at 6000 rpm 1991 515 Wankel 286 Benzin Wankelmotor des Mazda RX-8 13B RenesisSAE Paper 2021-01-0638 Universität Bath Further Investigations into the Benefits and Challenges of Eliminating Port Overlap in Wankel Rotary Engines Seite 4 2021 169 Wankel 257 Benzin Industriemotor 1890er-Jahre Hornsby-Akroyd-MotorFriedrich Sass: Geschichte des deutschen Verbrennungsmotorenbaus von 1860 bis 1918, Springer, Berlin/Heidelberg 1962, ISBN 978-3-662-11843-6. S. 418 1891 5,6 Akroyd 460 Gasöl
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Kategorie:Kraftstofftechnik