PS-abhängiger Treibstoffverbrauch?

Frage: Hallo, ich habe eine Frage zum Treibstoffverbrauch von Autos. Ich vergleiche 2 identische Fahrzeuge mit unterschiedlichen Motoren, konkret 2,0l TDI 140PS, 320Nm und 3,0l TDI 240PS, 500Nm . Fahrverhalten bzw. Strecken sind gleich. Dabei ist mir oft aufgefallen, dass das 240PS Auto einen geringeren Dieselverbrauch hat. Kann das auf das höhere Drehmoment zurückzuführen sein. Ich muss nicht "so viel Gas geben" bzw. auch auf eine längere Übersetzung der Gänge. Meine Frage: verbrauche ich in diesem Fall aufgrund der mehr PS und höherem Drehmoment weniger? Danke!

Antwort: Der Kraftstoffverbrauch eines PKW hängt von vielen Faktoren ab, einerseits von Fahrzeugparametern (z.B. Fahrzeugmasse, Luftwiderstand, Reifen etc.), andererseits von der Auslegung des Antriebsstrangs (z.B. Getriebeauswahl, Getriebeabstufung, Motor, Regelungsvarianten) und schließlich auch davon, wie das Fahrzeug betrieben wird (z.B. Fahrstrecke, FahrerInneneigenschaften, Umweltbedingungen).
Angenommen zwei Fahrzeuge weisen identische Fahrzeugparameter auf und werden auch unter gleichen Bedingungen betrieben, dann hängt der Kraftstoffverbrauch nur mehr vom Antriebsstrang ab. Das Getriebe bildet dann die erforderlichen Fahrzeugkräfte auf ein zweidimensionales Drehzahl-Drehmoment-Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine ab. Nehmen wir an, dass auch die Getriebe der beiden betrachteten PKW gleich sind. Nun ist es so, dass der Wirkungsgrad des Motors stark vom Betriebspunkt abhängt. Es ist nicht möglich, hier pauschale Aussagen zu geben, aber bei turboaufgeladenen PKW-Dieselmotoren liegt das Maximum des Wirkungsgrads tendenziell im Drehzahlbereich um 2000U/min knapp unter der Volllast und nimmt mit dem Abstand zu diesem Bestpunkt im Motorkennfeld kontinuierlich ab. Es kann sein, dass für das gegebene Fahrprofil der große Motor oft in der Nähe des Wirkungsgradmaximums läuft, der kleinere Motor hingegen in einem niedrigeren Gang betrieben werden muss um die Leistungsanforderung zu erfüllen, d.h. auch bei schlechterem Wirkungsgrad. Schließlich kann sich insbesondere für Fahrprofile mit hohen Leistungsanforderungen an den kleinen Motor und „mittleren“ Anforderungen an den großen Motor ein besserer Durchschnittsverbrauch für die stärkere Motorisierung ergeben. Offensichtlich ist der Einfluss unterschiedlicher Getriebeabstufung (z.B.: Welche Getriebeabstufung bewirkt für das Fahrprofil eine möglichst hohe Dauer nahe dem Bestpunkt?) und wohlgemerkt auch der technologische Stand des Motors.
Meist ist es in der Praxis jedoch umgekehrt – Bei konstanter Fahrgeschwindigkeit auf der Freilandstraße z.B. benötigt ein Fahrzeug nur etwa 10-15kW Antriebsleistung. Dies bedeutet einen Motorbetriebspunkt mit weit niedrigerer Leistung als jene im Punkt maximalen Wirkungsgrads, jedoch relativ betrachtet liegt der Motor mit 103kW (140PS) Maximalleistung näher an diesem Punkt als jener mit 176kW (240PS).
Weiteres trifft die zuvor getroffene Annahme gleicher Fahrzeugparameter kaum zu (z.B. hat das gleiche Fahrzeug mit zwei verschiedenen Motorisierungen typischerweise eine unterschiedliche Masse), und einen besonderen Unsicherheitsfaktor für den Vergleich stellt das variierende Fahrverhalten der Benutzerin / des Benutzers dar.

Beantwortet von Dr. Daniel Alberer, Institute for Design and Control of Mechatronical Systems an der JKU Linz.