Leistung über SFC und Verbrauch/ Stunde berechnen

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AIRBUG

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Ich suche eine Möglichkeit die ungefähre Leistung bei einer bestimmten Motor Drehzahl zu bestimmen.Was raten die Experten?
Das Interesse liegt im unteren Leistungsbereich bis 1500 U/min,da ich wissen möchte welche Leistung ein Elektro Motor (bei Fahrgebieten mit Verbrenner Verbot) bzw ein Reserve Außenborder für Notfälle haben sollte.

Der SFC bei Benzin Innenbordern mit Einspritzung und Z-Antrieb ist ziemlich präzise 0,3L/PS und Stunde.
Etwas ungenau wird es beim Übergang in die Gleitphase bei ca 2800 bis 3400 U/min.

Ist es halbwegs präzise im Bereich Leerlauf bis 1500U/min mit dem gegebenen SFC zu arbeiten,oder macht dies erst bei höheren Drehzahlen Sinn?Wasserpumpen,Ölpumpe,Lichtmaschine und Hydraulik Pumpe brauchen im unteren Bereich ja relativ viel Leistung.
 
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Doppelnik

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geht vielleicht nur mir so, aber so ganz hab ich nicht verstanden worauf Du hinaus willst. Der Verbrauch eines Motors hängt stark von der Kombinaton von Last und Drehzahl ab, einen fixer Wert wie 0,3 L/Psh (dieser entspricht einem recht hohen wert von 320 g/kwh) gibt es nicht. Motoren laufen am effizientesten mit relativ niedrigen Drehzahlen (ca. 2000 U/min) und hoher Last (knapp unter Volllast).

Google einfach mal nach Kennfeld Ottomotor bzw. Kennfeld Dieselmotor und sieh Dir die Bilder an.
 
AIRBUG

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Ich möchte nur wissen wieviel Leistung mein Motor bei 650,1000,1500 und 2000U/min
zur Verfügung stellt.
Die genannte Formel für den SFC funktioniert bei Mercruiser/Volvo Penta Innenbordern vom 3 Liter Reihenvierer bis zum 8.2 Bigblock sehr präzise.
 
Doppelnik

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Um das funktionieren der Formel überprüfen zu können, müsste man zunächst die abgegebene Leistung kennen (neben dem Verbrauch), da Du die aber nicht messen kannst, kannst Du das gar nicht überprüfen. Haste Dir mal Kennfelder angesehen? Du wirst kein einziges mit einem konstante Verbrauch bei jedem lastpunkt finden, nicht mal in grober Annäherung!

Was Dein Motor zur Verfügung stellen kann, ist in der Regel nicht das, was die Schraube ihm abnimmt. Bei Verdrängern wächst die Motorlast/Drehmoment wie bei Flugzeugpropellern mit der 3. Potenz der Drehzahl. Bei niedrigen Drehzahlen könnte Dein Motor also viel mehr Drehmoment produzieren als gebraucht wird, geht aber nicht, weil sich dann die Drehzahl ändert.
 
AIRBUG

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Ok.Danke.Da ich der Fragesteller bin will ich nicht unhöflich werden.
Das größte Motorbootmagazin der Welt benutzt diese Werte und hunderttausende Bootsleute wenden die Zahlen an.
Ist schon klar,dass an deutschen Unis viel weiter gedacht wird.

Es ist also unmöglich,nach deutschem Wissensstand,die Leistung eines Motors bei Leerlaufdrehzahl zu bestimmen.
 
Doppelnik

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letzteres ist ganz einfach, die Leistung im Leerlauf ist Null, der Wirkungsgrad ist ebenso Null.
 

jackrabbit

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Hallo und Guten Abend,

wenn der SFC = 0,3 L/PS ist kann man doch Anhand des Anhangs, der den Stundenverbrauch bei den verschiedenen Drehzahlen angibt, die Leistung errechnen.
Also Stundenverbrauch in Liter geteilt durch 0,3 L/PS ergibt die Leistung.
z.B. bei 5.000 U/min => 81/0,3 = 270 PS,
bei 800 Umdrehungen also ca. 10 PS.
1.000 U/min => 4,90/ 0,3 = 16 PS
1.500 U/min => 9,50/ 0,3 = 32 PS
2.000 U/min => 15,5/ 0,3 = 52 PS

@Doppelnik kann uns doch sicherlich sagen, ob die Werte für einen 5.0 Liter V8 plausibel sind.
Wahrscheinlich kann man sogar aus den Werten die Leistungskurve berechnen (ist mir aber schon zu spät :rolleyes1: )

Viele Grüße
 
Doppelnik

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Ohne Lastpunkt und ohne die Information ob es ein Benziner oder Diesel ist kann niemand sagen, ob dieser Wert plausibel ist...

Bei einem reinen Verdrängerboot kann ich aber sagen, dass die Leistung bei 2000 U/min sehr genau 8 x so hoch ist wie bei 1000 U/min. Wenn Du bei 1000 U/min 16 PS Leistung hättest, dann wären es bei 2000 U/Min 128 PS. Wenn man immer den selben willkürlichen Wert von 0,3 L/PS zugrunde legt, dann wäre der Verbrauch in L/h bei 2000 U/min natürlich auch 8 x so hoch wie bei 1000 U/min.

Wenn Du jetzt sagst, das ist aber nicht der Fall, dann siehst Du dass Dein Ansatz falsch ist.
 

jackrabbit

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Hallo,

okay, kann ich teilweise nachvollziehen, denn wenn ich mir das Leistungsdiagramm eines Mercedes Motors ansehe (5.0 Liter V8, 326 PS, 90er Jahre),
dann hat dieser bei 1.000 U/min schon ca. 55 PS, bei 2.000 U/min ca. 115 PS und bei 3.000 U/min ca. 180 PS.

Das ist deutlich höher als das, was ich über SFC errechnet habe, aber die Leistung ist natürlich
auch nicht 8 x so hoch beim Sprung von 1.000 auf 2.000 U/min, der Verbrauch wohl auch nicht.

Grüsse
 
Doppelnik

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Wenn man ein Boot (Verdränger) und den Propeller auf optimale Geschwindigkeit ausgelegt hat, dann erreicht der Motor genau bei Höchstgeschwindigkeit seine Nennleistung. Bei jeder anderen Drehzahl (höher drehen kann er nicht, niedriger hingegen schon) ist die vom Motor erreichbare Leistung höher als das was der Propeller aufnimmt. Um auf den o.g. Mercedesmotor zurückzukommen, wenn der als Bootsmotor seine 180 PS bei Höchstgeschwindigkeit und 3000 U/min erreichen würde, dann würde der Motor bei der halben Geschwindigkeit und 1500 U/min nur noch 22,5 PS leisten. Bei 1000 U/min würde er nur noch 6,666 PS leisten.
 
AIRBUG

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Wenn sich die Leistung von 1000 U/min auf 2000 U/min verachtfacht gäbe es jeden Tag in jedem Hafen schwere Unfälle.Kurzes aufstoppen mit 128 PS im Rückwärtsgang zieht die meisten Boote unter Wasser.
Wie soll sich die Leistung denn zwischen 2000 U/min und 5000 U/ min entwickeln?

Die 55 PS des Mercedes V8 klingen nicht unmöglich.
Screenshots motorbootmag und eines Bootsherstellers:
 
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Doppelnik

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Du verstehst das Problem nicht, was passiert wenn Du bei 1000 U/min den Hebel auf den Tisch legst? Wird der Motor dann in die Vollast gehen und bei 1000 U/min vor sich hin brummeln, oder wird die Drehzahl ansteigen, weil der Propeller die Motorleistung bei dieser Drehzahl gar nicht aufnehmen kann?

Der Text von Boating ist technisch bodenlos, wenn Du damit gegenüber einem Motorenentwickler argumentieren möchtest, dann kannst Du die auch als Quelle zitieren wenn Du mit einem Biologen über die Abstammung von Karpfen arumentieren möchtest...
 

jackrabbit

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Hallo,

in Summe ist es leider so, dass der "Motorenentwickler" nicht hilfreich ist.

Du müsstest in der Lage sein zu verstehen was die "Laien" wollen und in dieser Richtung beraten.
Das ist das, was erwartet wird und was man normalerweise auch leisten kann.

Ich habe bei Gutachten oft genug mit Kaufleuten, Juristen, Verwaltung, also "Laien" aller Art zu tun.
Eine mögliche Argumentation in der Richtung "die Laien sind zu doof" oder "ich habe nicht genug Daten" zieht hier bei dem thread nicht mehr.

Leider kommt hier aber nichts in Richtung Auskunft, Tipps oder Beratung, sondern nur eine Grundsatzdarstellung,
dass alles falsch oder unzutreffend ist. Irgendwie ist das keine vernünftige Basis.

Grüsse
 
Doppelnik

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Dazu muss eine gewisse Bereitschaft sein, sich von seinen festgefügten Ansätzen zu lösen. Wenn man nicht einmal nach Kennfeldern googlen möchte, dann zeigt dies dass man gar nichts dazulernen möchte. Auch ein Laie kann verstehen, wo hier das Problem liegt, aber dafür muss man sich ergebnissoffen mit der Materie beschäftigen und aktives Denken einschalten.
 

jackrabbit

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Hallo ,

im Prinzip möchte @AIRBUG nur ein Leistungsdiagramm seines Motors.
Dieses oder das eines gleichartigen (Boots-)Motors wird es wohl geben. (ggf. in Fachzeitschriften?)
Ich konnte nur mit einem 5 Liter PKW-Motor vergleichen, der von der Leistungscharakteristik wohl nicht passt.

Guck doch einfach in deinem Fundus nach, ob Du etwas ähnliches passendes hast.
Mit Bootsmotoren kennst Du Dich ja anscheinend aus.

Grüsse
 
Doppelnik

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Wie ich schon schrieb, ich weiß nicht was er wirklich möchte. Man könnte sein Anliegen auch so interpretieren, dass er wissen möchte was für einen Elektromotor er benötigt um mit 1500 U/min elektrisch zu fahren. Jetzt müsste man noch wissen, ob der E-Motor auf die selbe Schraube arbeiten soll, oder wie im Nebensatz erwähnt als elektrischer Außenboarder ausgeführt wird.

Da ich ein sehr wohlmeinder Mensch bin, interpretier ich das einmal so, dass er wissen möchte mit welcher Antriebsleistung er sein Boot versehen muss, damit er elektrisch mit der selben Geschwindigkeit fahren kann, wie mit dem Benziner bei 1500 U/min. Falls das so ist, benötigt man dazu eine Angabe ob es ein Verdränger oder Gleiter ist (das wurde hier noch nie gesagt:1041:) und bei welcher Drehzahl das Boot seine Höchstgeschwindigkeit (welche?:1041:) erreicht und welche Leistung der Motor dabei abgibt). Den Verbrauch braucht man dafür nicht und es ist mir ehrlich gesagt zu mühsam jemanden etwas zu erklären den es eh nicht interessiert....
 
cool

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EDDF
Ich möchte nur wissen wieviel Leistung mein Motor bei 650,1000,1500 und 2000U/min
zur Verfügung stellt.
Die genannte Formel für den SFC funktioniert bei Mercruiser/Volvo Penta Innenbordern vom 3 Liter Reihenvierer bis zum 8.2 Bigblock sehr präzise.
Wie schon angesprochen, wenn man das genau wissen will, dann muss man es messen. Das Prinzip ist immer gleich: Man braucht Moment und Drehzahl.

Hat man das nicht, sondern will aus der SFC auf die Leistung schließen, dann braucht man ein Verbrauchskennfeld oder Muscheldiagram. Die SFC ist eine Funktion aus Last und Drehzahl und ändert sich stark. Als Pie-Mal-Daumen bei normalen Motoren ist die SFC bei hoher Last (90%-110% des Nennmoments!! bei Nenndrehzahl!!) und 50%-70 Nenndrehzahl.
Beim hochdrehenden Benziner nochmal anders, aber ich hab halt grade dieses Diagramm da.

Das Problem beim SFC von Drehzahl auf Leistung zu schliessen ist aber auch, dass die Kennfelder eben Felder beinhalten und keine "fixen" Kurven.

Hier mal ein Beispiel von einem OM 366A, das ist ein aufgeladener 180PS Mercedes Diesel, wurde viel in Unimogs, kleinen LKW, Schiffen, etc. verbaut.

Blau der Bereich von diesen 0.3L/PS/h, rot die Drehzahl von hier mal angenommenen 1400min-1 und dann braucht man noch die Leistungshyperbel, die ich hier mal Laienhaft in grün eingezeichnet habe. Also vielleicht 10% der Nennleistung (18PS), wahrscheinlich aber noch deutlich weniger.
Man sieht aber auch, dass die Felder nach oben hin größer werden und man schon recht genau messen müsste, was durch den Motor fließt.

im Prinzip möchte @AIRBUG nur ein Leistungsdiagramm seines Motors.
So einfach funktioniert es nicht, weil ein Leistungsdiagram immer in Volllast erstellt wird und AIRBUG fährt ja bei 1000min-1 nicht mit Volllast.


Der Ansatz von doppelnik über die Affinitätsgesetzte zu gehen, ist bei so nem Schiff gar nicht so doof und bringt sicherlich deutlich bessere Ergebnisse als der Ansatz über die SFC.

Die generelle Aussage ist: die benötigte Leistung für "Pumpen" steigt kubisch ( x³) mit der Drehzahl, das ist fix. Die Abweichung aus dem Leistungsdiagramm kommt natürlich daraus, dass das Leistungsdiagramm bei Volllast erstellt wird.
Wenn man das nun von hinten aufzäunt:

Mit dem Schiff Vollgas fahren, irgendwann wirds nicht schneller -> stationärer Zustand. Nun Drehzahl aufschreiben und damit kann man nun in ein Leistungsdiagramm (oder man kennt die Nennleistung). Sagen wir mal n1= 2800min-1 und da hat der Motor im Falle des OM366 genau P1=180PS. Motor wäre ideal auf den Propeller abgestimmt. (Wir können jetzt auch nebenbei aus der SFC=230g/kWh auch den Verbrauch rechnen)

Jetzt mit der gewünschten Fahrt "hindümpeln" und Drehzahl notieren, also beispielsweise n2=1400min-1.

P2 = P1 ( n2/n1)³ = 180PS (1400/2800)³ = 180PS * 0.125 = 22.5 PS (ein achtel, wer hätte das gedacht)

Ich zeichne das nochmal ins Diagramm:


Die grüne Kurve soll die 12,5%-Leistungskurve sein. In Blau der Betriebspunkt bei 1400min-1 und vor sich hindümpeln. in Rot die Drehmomentkurve bei Vollast, wenn man nun von unserem Betriebspunkt direkt nach oben geht und denn Schnittpunkt mit der Leistungskurve (Hyperbel) sucht, dann sehen wir, dass der Motor bei 50% Drehzahl bei Vollast recht genau 60% der Nennleistung liefern kann.
Das Delta (Orange) von 60%-12,5% = 47,5% ist nun genau die Leistung bzw. der mögliche erzielbare Leistungsüberschuss, der es überhaupt ermöglicht das Boot zu beschleunigen.

Klar ist, dass man mit einem über die Drehzahl konstanten Propeller Wirkunsggrad gerechnet hat. Das "schöne" hier, wahrscheinlich ist in der Leistungsklasse der Einfluss von Störgrößen wie Nebenverbraucher eher nciht so Relevant. Der Prop-Wirkungsgrad wahrscheinlich schon, den müsste man da noch irgendwie drüberlegen.

Aber von Drehzahl über die SFC auf die Leistung zu schliessen ist recht ungenau, und wenn man einen Pauschalwert nimmt, dann wirds nur noch ungenauer.

Zur FRage:

Wenn der Volvo Penta 5.0 GXI n1= 5000min-1 dreht und dabei Nennleistung von P1=201Kw hat, dann wirst du im stationären Betrieb bei n2=1500min-1 in etwa P2 = P1 (n2/n1)³ = 201kW ( 1500/5000 )³ = 5.5 kW (oder knappe 3%) benötigen. Wenn der Prop da schlechter arbeitet, dann sind es halt 7-8kW oder so. Pie mal Daumen.
Bei 3-5% Nennleistung sind bei einem Benziner 320g/kWh wahrscheinlich ein "feuchter Traum", die Realität wird da deutlich drüber liegen. Das schafft noch nicht mal der olle Diesel, die im Teillastbereich konstruktionsbedingt ohnehin einen besseren Wirkungsgrad erreichen.

Letztendlich muss ich aber doppelnik recht geben, bissi reinlesen muss man sich schon und wenn man irgendwelche Pauschalwerte mit Pauschalwerten verrechnet dann kommt da einiges bei raus, aber mit der Realität muss das nichts zu tun haben.
 
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Doppelnik

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toll ausgearbeitet, ich hoffe der Threadersteller macht sich die Mühe daraus zu lernen!
 
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