Verbrauch F800S bei Höchstgeschwindigkeit?

[Roadster1962]

Hm, ich habe mich auf die theoretische Berechnung des Verbrauchs bezogen, die gar nicht so falsch ist. Aber sei es wie es sei, wir sollten das Thema ad acta legen, da sich offensichtlich der eine oder andere darüber genervt fühlt.

Roadslug

Nööö,
weiter so. Ich versteh zwar streckenweise nur "Bahnhof" aber wie sagt man...
Man wird alt wie ne Kuh und lernt immer noch dazu

Wer nicht will, muß es ja nicht lesen. Außerdem bin ich jetzt neugierig geworden ob denn vielleicht doch noch mal jemand die eigentliche Frage beantwortet.

Gruß

Christian

[HarrySpar]

Nur so nebenbei:
In irgendeiner Zeitschrift vor paar Wochen oder Monaten haben sie mal die Verbräuche bei 250km/h gemessen.
Das waren glaube ich S1000RR und ihre Kunkurrenten aus Japan und Italien.
Wenn ich mich recht erinnere waren die Werte alle so im Bereich 12,5 bis 13,5L/100km.
In diesem Lastbereich hat also auch der Motor der S1000RR einen guten Wirkungsgrad. Für den Lastzustand "Dahinbummln mit 90km/h bzw. ca. 8PS" ist dieser Motor verständlicherweise nicht konzipiert.

Aber hat niemand sonst mal bei Höchstgeschwindigkeit kurz auf seine Verbrauchsanzeige geschaut?

[HarrySpar]

.... Schade, dass man die Luftwiderstandsfläche ( Cw x A) des Mopeds nebst Fahrer nicht kennt. Denn damit könnte man aus der Höchstgeschwindigkeit den wahren Leistungsbedarf berechnen. Roadslug

Habe mir bezüglich Stirnfläche und Cw-Wert mal Gedanken gemacht. So im Großen und Ganzen könnte meine Rechnung hinkommen:

Also bei 221km/h (Höchstgeschwindigkeit der F800S laut Schein) schätze ich mal, daß der Luftwiderstand 95% des Gesamtfahrwiderstands ausmacht. Also nur 5% Rollwiderstand.
Der Leistungsverlust von der Kupplung zum Hinterrad bei Vollast ist, was ich aus den Leistungstests in den einschlägigen Zeitschriften immer so feststelle, etwa 7%.

Folglich kommen am Hinterrad bei Höchstgeschwindigkeit etwa 63kw x 0,93 = 58,6kW an.

Diese 58,6kW am Hinterrad stehen im Gleichgewicht zum gesamten Fahrwiderstand des Motorrads (95% Luftwiderstand und 5% Rollwiderstand).

Folglich ist die nötige Leistung P zur Überwindung des Luftwiderstands etwa 58,6kW x 0,95 = 55,7kW.

Die nötige Leistung P zur Überwindung des Luftwiderstands eines Fahrzeugs ist "luftseitig" so zu berechnen:

P = (Cw x A x Rho x w^3) / 2, Einheit [kW]; Formel Z

Cw: Luftwiderstandsbeiwert, charakterisiert die Windschlüpfrigkeit des Objekts "Motorrad mit Fahrer", Einheit [1]
A: Zur Fahrtrichtung senkrecht gerichtete Fläche des Objekts "Motorrad F800S mit Fahrer", Einheit [m2]
Rho: Dichte der Luft abhängig von Temperatur und Luftdruck. Aber hier in München auf Höhe etwa 500m (960mbar) und 20°C etwa 1,14kg/m3
w: Geschwindigkeit in [m/s]

221km/h ergeben 61,39m/s (221 / 3,6).

Nun noch schnell die Formel Z nach (Cw x A) auflösen:

(Cw x A) = (P x 2) / (Rho x w^3), also:
(Cw x A) = (55,7kW x 2) / (1,14kg/m^3 x (61,39m/s)^3) = 0,422m2

Und wenn ich jetzt einfach mal für die Stirnfläche "Fahrer mit Motorrad F800S" 0,85m2 (Fahrer mit normaler Statur, nicht Ottfried Fischer) annehme, dann ist der Cw-Wert 0,422m2 / 0,85m2 = ca. 0,5!

Daß der Cw-Wert eines Motorrads mit Fahrer erheblich schlechter als der eines jeden PKW ist, kann man sich auch gut vorstellen.

Roadslug, was meinst du zu meiner Rechnung? Ist natürlich nur mal so grob gerechnet. Da ist am Ende bestimmt eine Unsicherheit von plus minus 10 oder 15% drin.

[Roadslug]

Das passt schon so in etwa. Werte aus der Praxis habe ich leider auch keine, da sich das in einem anderen Entwicklungsbereich abgespielt hat zu dem ich nur wenig Kontakt hatte. Bei Maximalgeschwindigkeit ist allerdings der Anteil des Rollwiderstands wesentlich geringer als 5%, ich denke kleiner 1%, man kann ihn also glatt unberücksichtigt lassen. Das fällt einem schwer zu glauben, wenn man mal versucht ein Moped oder gar ein Auto zu schieben, aber es ist so.
Interessant ist in jedem Fall, dass die Fahrwiderstände von Pkw und Moped (Cw x A) in etwa gleich sind, obwohl der Cw-Wert allein des Mopeds wesentlich schlechter ist. Aber der Wert sagt allein nichts aus, wenn man bedenkt, dass zum Beispiel ein Eisenbahnzug aufgrund seiner Länge einen wesentlich geringeren Cw-Wert hat als ein Pkw und trotzdem einige 1000kW braucht um die Geschwindigkeit zu halten.

Roadslug

[HarrySpar]

Roadslug:

Bei Maximalgeschwindigkeit ist allerdings der Anteil des Rollwiderstands wesentlich geringer als 5%, ich denke kleiner 1%, man kann ihn also glatt unberücksichtigt lassen. Das fällt einem schwer zu glauben, wenn man mal versucht ein Moped oder gar ein Auto zu schieben, aber es ist so.
Wer das bezweifelt, soll halt mal sein Moped mit 221km/h schieben. Dann merkt er schnell, daß das ein bißchen schwerer geht als mit Schrittgeschwindigkeit.

Interessant ist in jedem Fall, dass die Fahrwiderstände von Pkw und Moped (Cw x A) in etwa gleich sind,....
Da erhebe ich jetzt aber Einspruch. Der Fahrwiderstand (bei gleicher konstanter Geschwindigkeit) eines Motorrads ist Pi mal Daumen nur etwa halb so groß wie der eines PKW. Schließlich braucht ein Motorrad nur etwa 34PS, um echte 155km/h zu fahren, während mein Auto (Nissan Pixo) hierfür 68PS benötigt.
Mein Pixo hat nämlich 68PS und ist mit "155km/h" eingetragen.

[Roadslug]

In etwa, grob geschätzt, ungefähr oder was auch immer. Du vergisst dabei, dass der Leistungsbedarf in der dritten Potenz zur Geschwindigkeit steigt. Daher fährt ein Fahrzeug mit doppelter Leistung bei weitem nicht doppelt so schnell. Oder anders formuliert: Wenn deine F800 mit ihren 85Ps 225km/h läuft braucht sie für 100km/h nur ca. 7,5Ps.

Roadslug

[HarrySpar]

Ja, ist ja alles richtig. Aber dennoch braucht z.B. die F800S für 155km/h nur etwa 34PS. Die gedrosselten F800S mit 34PS gehen nämlich real etwa 155km/h.
Aber mein Auto (Nissan Pixo) geht mit seinen 68PS (doppelte Leistung) ebenfalls nur 155km/h.
Also braucht mein Auto für die gleiche Geschwindigkeit etwa Pi mal Daumen doppelt so viel PS wie ein Motorrad.

Das mit der dritten Potenz (Exponent 3) stimmt übrigens nicht ganz genau.

Also der Bezug: Für doppelte Geschwindigkeit benötigt man die 2^3 = 8-fache Leistung.

Ich habe das vor vielen vielen Jahren mal für viele Autos empirisch durchexerziert. Und dabei habe ich festgestellt, daß der Exponent im Mittel so bei 2,85 und nicht bei 3 liegt.

Also z.B.: Ein Golf 3 mit 60PS fährt maximal 155km/h. Welche Leistung muß der Motor haben, damit der gleiche Golf 3 214km/h hergibt?
Dann muß man mit dem Exponenten 2,85 (nicht 3) rechnen: also 60PS x (214 / 155)^2,85 = ca. 150PS.

Wenn ich also die Werte der einzelnen Autos aus den Autokatalogen mit den verschiedenen erhältlichen Motoren so miteinander verglichen habe, bin ich im Mittel immer auf den Exponenten 2,85 gekommen. Die Bandbreite liegt da so zwischen 2,7 und 3,0. Aber im Mittel liegt man mit seinen Ergebnissen am besten, wenn man mit 2,85 rechnet.

[Roadslug]

Oh Gott, ich fürchte wir Möchtegern-Physiker werden uns bald wieder den geballten Zorn diverser Leser zuziehen, wenn wir uns weiterhin in den Niederungen der theoretischen Physik austauschen.
Nur soviel: Der Fahrwiderstand errechnet sich aus Cx x A x v^2. (Luftwiderstandsfläche mal Quadrat der Geschwindigkeit). Da sich die Leistung zum Überwinden des Fahrwiderstands aus P = Fw x v (Leistung ist Fahrwiderstand mal Geschwindigkeit) ergibt heißt das ergo P = Cw x A x v^3, was nun zu beweisen war. Grau ist alle Theorie, in der Praxis funktioniert das selten so eindeutig.

Roadslug

[Roadster1962]

ich liebe Bahnhöfe

[HarrySpar]

Roadslug:

Deine Formel stimmt, keine Frage.
Daß der wahre empirische Wert aber etwa bei 2,85 anstatt bei 3,0 liegt, könnte den Grund haben, daß im gesamten Fahrwiderstand der Rollwiderstand auch noch drin enthalten ist. Der Rollwiderstand ist zwar im Vergleich zum Luftwiderstand sehr klein, aber eben doch nicht gleich Null. Und der Rollwiderstand steigt nicht mit dem Quadrat der Geschwindigkeit.


Da fällt mir noch was anderes ein:
Ich habe eine Zeit lang beim TÜV im Labor Wärmetauscher getestet. Leistungsversuche. Dabei wurde natürlich auch der Druckverlust des Wassers zwischen Eintritt und Austritt gemessen. Weil man im Versuch nie genau den vom Hersteller festgelegten Auslegungspunkt getroffen hat, wurde der Druckverlust dann immer noch auf den Auslegungspunkt korrigiert. Ich weiß jetzt leider nicht mehr die Norm, nach welcher wir diese Versuche durchgeführt haben.
Auf jeden Fall stand in der Norm als zu verwendender Exponent zur Umrechnung des Druckverlustes der Wert "1,8" drin und nicht "2,0".

Also angenommen der Wasserdruckverlust des Wärmetauschers im Versuch war 120Pa bei Wasserdurchfluß 1935L/h.
Der Auslegungspunkt des Herstellers für diesen Wärmetauscher war aber 2000L/h. Dann wurde der Druckverlust für 2000L/h so berechnet:

120Pa x (2000 / 1935) ^1,8 (nicht 2,0) = 127,35Pa

[Spieler]

ich liebe Bahnhöfe

Ich arbeite bei der Bahn (SBB) habe also auch keine Probleme mit Bahnhöfen
Ist interessant, macht weiter

[Easyliving]

Na ja, die 30% sind es ja nur bei diesem Betriebspunkt (Maximalleistung).
Wenn man mit 90km/h locker dahinfährt, wo der Motor gerade mal vielleicht 8PS, also etwa 10% seiner Maximalleistung abgibt, wird der Wirkunsgrad bestimmt weitaus schlechter sein.

Ich möchte dabei nochmals auf die Angaben von BMW für die Verbräuche bei konstant 90km/h einmal für die F800S und zum anderen für die S1000RR hinweisen:

F800S: 3,4L/100km
S1000RR: 5,7L/100km (plus 68%!)

Ich möchte gar nicht ausrechnen, wie miserabel der Wirkungsgrad des Motors der S1000RR bei konstant 90km/h ist. Bestimmt weit unterhalb 10%!
... habs doch mal schnell überschlagen: Müßten so um die 13% sein!

Du darfst auch nicht vergessen, dass die Motoren Betriebspunkte haben. I.d.R. sind sie dafür auch ausgelegt und
arbeiten dort ökonomisch. D. h. ein Hochleistungsmotor wird beim gemütlichen Cruisen durch die Lande nie so
sparsam sein, wie ein kleiner Roller. Wenn man sich die Leistungsdiagramme der Motoren ansieht fällt auch auf, dass
sie bei hoher Drehzahl wieder ein wenig abfallen. Insofern ist das Erreichen der Vmax. nicht zwangsläufig die
höchste Motorleistung. Aber näherungsweise stimmt es natürlich schon.

[Roadslug]

Hey Harry
Ich habe zwar in meiner beruflichen Laufbahn sehr viel Wärmetauscher (Fahrzeugkühler) geprüft, dabei ging es aber nicht um die Kühlleistung sondern nur um die Belastbarkeit/Lebensdauer. Was die Berechnung der Kühlleistung betrifft bin also alles andere als ein Experte und habe dazu nur ein bisschen Allgemeinwissen aus dem Studium, das aber schon sehr lange zurückliegt. Zu dem Thema kann ich also nichts wirklich brauchbares beitragen.

Roadslug

[HarrySpar]

Roadslug:
Berechnung der Kühlleistung eines Wärmetauschers ist hier jetzt nicht wichtig.
Was ich sagen wollte ist lediglich, daß bei Strömungen der Strömungswiderstand (bzw. beim Wasserdurchfluß eines Wärmetauschers der Druckverlust vom Eintritt bis zum Austritt) anscheinend nicht (immer) mit dem Exponenten "2" der Strömungsgeschwindigkeit zusammenhängt, sondern eher mit einem etwas geringeren Exponenten (z.B. "1,8").
Ich war, als ich damit zum ersten Mal konfrontiert wurde, auch überrascht. Im Studium hat man schließlich ganz klar gelernt, daß der Widerstand bzw. der Druckverlust mit dem Quadrat (also Exponent "2") der Strömungsgeschwindigkeit zusammenhängt. (Bernoulligleichung).
Ich habe das aber dann bei uns am Prüfstand selber ausprobiert, weil ich es nicht glauben konnte. Habe also einen Wärmetauscher zweimal vermessen mit zwei verschiedenen Wasservolumenströmen (z.B. einmal mit 1000L/h und einmal mit 2000L/h). Und es war tatsächlich so, daß der wasserseitige Druckverlust zwischen Eintritt und Austritt mit dem Exponenten "1,8" des Volumenstroms korreliert.

[HarrySpar]

Easyliving:
Du darfst auch nicht vergessen, dass die Motoren Betriebspunkte haben. I.d.R. sind sie dafür auch ausgelegt und
arbeiten dort ökonomisch. D. h. ein Hochleistungsmotor wird beim gemütlichen Cruisen durch die Lande nie so
sparsam sein, wie ein kleiner Roller.
Ganz klar! Stimmt! Dem gibts nichts hinzuzufügen!



Wenn man sich die Leistungsdiagramme der Motoren ansieht fällt auch auf, dass
sie bei hoher Drehzahl wieder ein wenig abfallen. Insofern ist das Erreichen der Vmax. nicht zwangsläufig die
höchste Motorleistung. Aber näherungsweise stimmt es natürlich schon.
Daß die Leistungskurve nach dem Maximalwert wieder beginnt, zu fallen, ist ja ganz normal. Muß ja so sein. Die Leistung ist schließlich Drehmoment x Drehzahl (bzw. genauer Winkelgeschwindigkeit).
Und wenn bei immer höher werdender Drehzahl das Absinken des Drehmoments immer stärker wird, kann die steigende Drehzahl das irgendwann nicht mehr kompensieren und die Leistung hat ihr Maximum erreicht und beginnt nun auch wieder zu sinken. Ich denke aber mal, daß bei Sportmotorrädern das Getriebe immer so ausgelegt ist, daß die maximale Motorleistung ziemlich genau bei der erreichbaren Höchstgeschwindigkeit liegt. Und die Motorleistung ändert sich ja im Bereich des Maximums über einen relativ großen Drehzahlbereich und damit auch Geschwindigkeitsbereich kaum, weil dort die Leistungskurve relativ flach verläuft.
Also z.B. Ein Motorrad hat maximal 85PS bei 8000min-1. Dann liegt die Leistung im ganzen Bereich von z.B. 7500 bis 8500 min-1 stets z.B. zwischen 80 und 85PS.