Spezifischer Kraftstoffverbrauch

Der spezifische Kraftstoffverbrauch, ist ein Maß für die Effizienz einer Verbrennungskraftmaschine. Definiert ist der spezifische Kraftstoffverbrauch als das Verhältnis zwischen Kraftstoffverbrauch pro Zeiteinheit und der abgegeben mechanischen Leistung. Bei Strahl- und Raketentriebwerken gibt es eine vergleichbare Kennziffer. Diese wird im Artikel Spezifischer Impuls beschrieben.

Einheit des spezifischen Kraftstoffverbrauchs

Die Einheit des spezifischen Kraftstoffverbrauchs wird üblicherweise in g/kWh angegeben.

Spezifischer Kraftstoffverbrauch als Vergleichsmaßstab

Verbrennungskraftmaschinen können anhand des spezifischen Kraftstoffsverbrauchs 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 unterschiedliche Messmethoden zur Bestimmung der Motorleistung möglich sind.

Umrechnung in angloamerikanische Einheiten

Im angloamerikanischem Maßsystem wird der spezifische Kraftstoffverbrauch bei Verbrennungskraftmaschinen, welche die Leistung an einer Welle abgeben als "Brake Specific Fuel Consumption“ bezeichnet (Abk.: BSFC) und in lbs/(hp·h) angegeben.

Umrechnung von

• g/kWh nach lbs/(hp·h) → 1 g/kWh = 0.001644 lbs/(hp·h)
• lbs/(hp·h) nach g/kWh → 1 lbs/(hp·h) = 608.277 g/kWh

Spezifischer Kraftstoffverbrauch und Wirkungsgrad

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 und Heizwert des Brennstoffs bekannt, so lässt sich der Wirkungsgrad wie folgt berechnen:

Wirkungsgrad [%] = 100 / (spezifischer Kraftstoffverbrauch in kg/kWh × Heizwert des Kraftstoffs in kWh/kg)

Beispiel: Bei einem Dieselmotor wird ein spezifischer Kraftstoffverbrauch (in einem bestimmten Betriebspunkt) von 206 g/kWh festgestellt. Der Heizwert des verbrauchten Dieselkraftstoff liegt (circa) bei 11,8 kWh/kg. Der Wirkungsgrad errechnet sich wie folgt: 100 / (0,206 kg/kWh × 11,8 kWh/kg) = 41,1 %

Heizwerte üblicher Kraftstoffe

Diesel	zirka 11,8 kWh/kg
Normalbenzin	zirka 11,5 kWh/kg
Superbenzin	zirka 11,3 kWh/kg

Zu beachten ist, dass die üblichen Kraftstoffe aus Kraftstoffmischungen bestehen und deshalb die Heizwerte nicht konstant sind. Beispiele sind Winterdiesel und Sommerdiesel oder Benzin mit unterschiedlichen Graden an Ethanolbeimischungen.

Kennfelder des spezifischen Kraftstoffverbrauchs

Beispiel eines Kennlinienfelds des spezifischen Kraftstoffverbrauchs [g/kWh] (Muscheldiagramm)

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 maximal erreichbare Optimum.

Wesentlich aussagekräftiger ist ein Kennlinienfeld des spezifischen Kraftstoffverbrauchs. Dieses wird auch als „Muscheldiagramm“ bezeichnet. Aus diesen Diagramm lassen sich neben dem „Bestpunkt“ auch alle anderen vorkommenden 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 kann die Motordrehzahl so eingestellt werden, dass das jeweilige Verbrauchsoptimum erreicht wird.