Kraftstoffverbrauch und Verbrauchsoptimierung

61 Pages·2016·1.271 MB·German

by  Michael Hilgers (auth.)

Nutzfahrzeugtechnik lernen
Michael Hilgers
Kraftstoff -
verbrauch und
Verbrauchs-
optimierung
Michael Hilgers
Kraftstoffverbrauch und
Verbrauchsoptimierung
MichaelHilgers
Weinstadt,Deutschland
Nutzfahrzeugtechniklernen
ISBN978-3-658-12750-3
DOI10.1007/978-3-658-12751-0
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Inhaltsverzeichnis
1 Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 KraftstoffverbrauchundVerbrauchsoptimierungbeikonventionellen
Lastkraftwagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 FahrwiderstandundEnergieverlust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.1 Fahrwiderstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2 EinflussfaktorendesVerbrauchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4 Fahrzeugtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.1 Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.2 Triebstrang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.2.1 Getriebe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.2.2 Achsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.3 Nebenverbraucher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.4 Aerodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.4.1 AerodynamikdesFahrerhauses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.4.2 AerodynamischeDetailoptimierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.5 TechnischeHilfenfürdenFahrer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.5.1 PrädiktiveSysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.6 Reifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.7 Leergewicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.8 Anhänger,AufliegerundLadung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5 EinsatzbedingungendesFahrzeuges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.1 TopographiederStrecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.2 WetterundTemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.1 WarmgefahrenesFahrzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.3 Verkehr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.3.1 Kolonnenfahrt–„Platooning“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.4 Geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.5 Beladung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
III
IV Inhaltsverzeichnis
5.6 VerbrauchssenkungendurchoptimaleEinsatzbedingungen . . . . . . . . . 41
5.7 VerbrauchssenkungdurchoptimierteLogistikkonzepte . . . . . . . . . . . 42
6 EinflussdesFahrersaufdenKraftstoffverbrauch . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.1 VerbrauchswertebeiNeufahrzeugen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
7 WartungdesFahrzeugesundBetriebsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.1 ReifenluftdruckReifenluftdruck. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.2 Dieselkraftstoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7.3 Schmieröle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
8 AbschließendeBemerkungenzumThemaVerbrauch. . . . . . . . . . . . . . 49
8.1 MessungdesKraftstoffverbrauchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
8.2 LeistungsfähigkeitheutigerProdukte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Verständnisfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
AbkürzungenundSymbole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Vorwort 1
FürmeineKinderPaul,DavidundJulia,
dieebensowieichvielFreudeanLastwagenhaben
undfürmeineFrauSimoneHilgers-Bach,
dievielVerständnisfürunshat.
SeitvielenJahrenarbeiteichinderNutzfahrzeugbranche.Immerwiederhöreichsinnge-
mäß:„SieentwickelnLastwagen?–DasistjaeinJungentraum!“
InderTat,dasistes!
Aus dieser Begeisterung heraus, habe ich versucht, mir ein möglichst vollständiges
BildderLkw-Technikzumachen.Dabeihabeichfestgestellt,dassmanSachverhalteerst
dannwirklichdurchdrungenhat,wennmansieschlüssigerklärenkann.Oderumesgriffig
zuformulieren:„Umwirklichzulernen,mussmanlehren“.DaherhabeichimLaufeder
Zeitbegonnen,möglichstvieletechnischeAspektederNutzfahrzeugtechnikmiteigenen
Wortenniederzuschreiben.
Viele der Beiträge zum Thema Nutzfahrzeugtechnik behandeln einzelne technische
Systeme oder Baugruppen. Das vorliegende Heft hingegen behandelt eine Eigenschaft
des Fahrzeuges: den Kraftstoffverbrauch.Dieser ist – wie dargestellt werden wird – für
dasProduktLastwagenvonüberragenderBedeutung.DarüberhinausistdasThemaKraft-
stoffverbrauchundCO -AusstoßvonhohergesellschaftlicherRelevanz.ZuguterLetztist
2
auchausderSichtdesTechnikersderKraftstoffverbrauchunddiezahlreichentechnischen
Lösungen, die den Kraftstoffverbrauch optimieren, ein interessantes und begeisterndes
Thema. Das vorliegende Heft gibt einen kompakten und gut verständlichen Abriss zum
KraftstoffverbrauchunddenzahlreichenAspekten,diediesenbeeinflussen.
AndieserStellebedankeichmichbeimeinenVorgesetztenundzahlreichenKollegen
inderLkw-SpartederDaimlerAG,diemichbeiderRealisierungdieserSerieunterstützt
haben. Für wertvolle Hinweise bedanke ich mich besonders bei den Herren Dr. Hannes
Möller, RolfDeisinger und ReinhardBlanke,dieden TextzurKorrekturgelesen haben.
BeimSpringerVerlagbedankeichmichfürdiefreundlicheZusammenarbeit,diezudem
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2 1 Vorwort
vorliegenden Ergebnisgeführthat. Ganz besonders bedanken möchteich mich bei mei-
nerFrauSimoneHilgers-Bach,diemeinProjektunterstützthatunddievielVerständnis
gezeigt hat, für die Zeit, die ich mit Buchstaben und Bildern zu diesem Text verbracht
habe.
Zu guter Letzt noch eine Bitte in eigener Sache. Es ist mein Wunsch, diesen Text
kontinuierlich weiterzuentwickeln. Dazu ist mir Ihre Hilfe, lieber Leser, hochwillkom-
men.FachlicheAnmerkungenundVerbesserungsvorschlägebitteichanfolgendeE-Mail-
Adressezusenden:[email protected],umso
leichterwerdeichsienachvollziehenundgegebenenfallsinzukünftigeAuflagenintegrie-
ren können. Sollten Sie inhaltliche Ungereimtheiten oder gar Fehler entdecken, so bitte
ichSie,mirdieseaufdemgleichenWegemitzuteilen.
UndjetztvielSpaßbeim„Kraftstoffsparen“,wünschtIhnen
August2015
Weinstadt-Beutelsbach
Stuttgart-Untertürkheim
Aachen
MichaelHilgers
Kraftstoffverbrauchund Verbrauchsoptimierung 2
bei konventionellen Lastkraftwagen
DerKraftstoffverbrauchist,nachdenKostenfürdenFahrer,derwichtigsteKostenbeitrag
imSpeditionsgewerbe.ImFernverkehrmachtderDieselverbrauch30%derKostenaus–
überdiegesamteNutzungsdauerdesFahrzeugesgerechnet.Abb.2.1zeigtdieKostenver-
teilungfüreineeuropäischeFernverkehrsspedition.DiegenaueGewichtungdereinzelnen
Kostenbeiträge ist natürlich von Spedition zu Spedition unterschiedlich, da der genaue
KostensplitvomFahrzeugunddemFahrzeugaufbau,sowieinsbesonderevomEinsatzdes
Fahrzeuges abhängt. Straßenmaut, Personalkosten und Steuern sind von Land zu Land
unterschiedlich. Die hier dargestellte Kostenverteilung entspricht einer Auswertung des
BundesverbandGüterkraftverkehr,LogistikundEntsorgung(BGL)e.V.fürdeutscheSpe-
ditionenin2007[41].ÄhnlicheDarstellungenfindensichauchanandererStelle[7,34].
Kraftstoff und Öl;
Fahrerkosten; 28,6% 27,2%
Maut, Steuer und
Sonstiges und Versicherung; 11,5%
Zinsen; 4,2%
Verwaltungskosten;
Abschreibung; 8,5%
10,6%
Wartung, Reparatur;
Reifen; 2,3%
7,2%
Abb.2.1 VerteilungderKosteneinereuropäischenFernverkehrsspeditionimJahre2007.Aus[41]
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4 2 KraftstoffverbrauchundVerbrauchsoptimierungbeikonventionellenLastkraftwagen
150 Mai 2008
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1950 1960 1970 1980 1990 2000
Jahr
Abb.2.2 Dieselpreisentwicklungin Deutschland(inklusiveSteuern).Quelle: Verkehrsrundschau
25/2008
Abb.2.2zeigtdenAnstiegdesDieselpreisesinDeutschland.DerDieselpreiswirdvon
denglobalenRohölpreisenundderBesteuerungbestimmt.DerDieselpreisvon1,50Euro
jeLiter(Mai2008)beinhaltetinDeutschland47CentMineralölsteuer1.Trotzzwischen-
zeitlicher Preisrückgänge zeigt der langjährigeTrend einen deutlichen Anstieg des Die-
selpreises. Esist zu erwarten, dassder AnteilderKraftstoffkosten an denGesamtkosten
desTransportgewerbeshochbleibenwird.
Neben der wirtschaftlichen Bedeutung für den Spediteur bedeutet verringerter Die-
selverbrauchauchaktivenUmweltschutz.JewenigerDieselderMotorverbraucht,desto
wenigerCO erzeugter.EinLitergesparterDieselkraftstoffentsprichteinerErleichterung
2
fürunsereUmweltvonrund2,6kgdesTreibhausgasesKohlendioxidCO .Wennbeiei-
2
nemvollbeladenenLkwmit40TonnenGesamtgewicht,der150.000kmimJahrfährt,eine
Kraftstoffeinsparungvon3Prozentmöglichist,dannwirddieUmweltum4000kgCO
2
jedesJahrentlastet –wennmaneinenDurchschnittsverbrauchvonrund34lpro100km
zuGrundelegt.
EsgibtmehrereMöglichkeiten,umdenKraftstoffverbrauchzusenkenunddenCO -
2
AusstoßdesstraßengeführtenGüterverkehrszureduzieren:
(cid:2) DieVerbrauchsoptimierungmitkonventionellenFahrzeugen,
(cid:2) dieNutzungalternativerKraftstoffe,
(cid:2) alternativeAntriebskonzepte.
1DieMineralölsteuerbeträgtimJahre2008inDeutschland47,04CentproLiter,wennderSchwe-
felgehaltunter10mgproKilogrammliegt.DieMehrwertsteuervon19%wirdaufdenDieselpreis,
inklusiveMineralölsteuer, aufgeschlagen. Bei einem Dieselbruttopreisvon 1,50Euro sind knapp
24CentMehrwertsteuerenthalten.
2 KraftstoffverbrauchundVerbrauchsoptimierungbeikonventionellenLastkraftwagen 5
In diesem Heft wird die Verbrauchsoptimierung im konventionellen Fahrzeug in den
Mittelpunktgestellt.DieverbrauchssenkendenMöglichkeitenbeiderAuslegungunddem
Betrieb konventioneller Fahrzeuge, wie wir sie heute kennen, lassen sich genauso nut-
zenfürFahrzeugemitalternativenKraftstoffenoderHybridfahrzeuge.Dieverschiedenen
Möglichkeiten,denKraftstoffverbrauchzuoptimieren,sindkombinierbar.Einoptimiertes
FahrzeuglässtsichmitalternativenKraftstoffenbetreibenunddarüberhinausauchnoch
(zumBeispiel)mitHybridtechnikausstatten. In[3]werdenalternativeAntriebskonzepte
undKraftstoffebehandelt.
Verbrauchssenkungen durch optimierte Aerodynamik, die richtigen Reifen, voraus-
schauendes Fahren, optimierte Logistikkonzepte oder eine optimierte Infrastruktur sind
nicht nur für heutigekonventionelleLastwagen mit Dieselmotor sinnvoll, sondern über-
tragbaraufallederzeitdiskutiertenZukunftstechnologien.